Библиографическое описание:Алгоритмическое BIM-моделирование поверхностей нагрева паровых котлов тепловых электростанций : научное издание / К. В. Лебедев, Е. А. Бойко, А. П. Куличкин [и др.]. - Текст : непосредственный // Информационные и математические технологии в науке и управлении. - 2026. - № 1. - С. 104-122. - ISSN 2413-0133, DOI 10.25729/ESI.2026.41.1.008.
Аннотация:В статье представлен опыт создания BIM-моделей котлов тепловых электростанций, а также особенности моделирования отдельных элементов котельного агрегата. Рассмотрена статистика отказов теплоэнергетического оборудования и приведен сравнительный анализ по различным элементам котельного оборудования и поверхностям нагрева. На основе этих данных была проведена сравнительная оценка надежности различных элементов котельного агрегата, что обосновывает актуальность детального моделирования поверхностей нагрева. Показано, что BIM-модель выступает не как конечный продукт, а как интегральный компонент комплексной информационной системы. В связи с этим предложена концепция интеграции разработанных моделей в структуру «цифрового двойника» для использования в системах управления жизненным циклом и техническим обслуживанием энергетических активов. Описаны технологические и алгоритмические аспекты создания моделей для каждой поверхности нагрева и узла. Предложен алгоритмический подход к построению геометрии элементов котельного оборудования, основанный на формализации операций моделирования в виде специализированного языка последовательных трансформаций («turtle language»). Данный язык описывает последовательность операций вытягивания, поворотов и пространственных преобразований трубных элементов, что позволяет воспроизводить сложную пространственную конфигурацию поверхностей нагрева на основе параметрических данных проектной документации. Практическая реализация подхода выполнена в виде программной библиотеки на языке Python с использованием открытых инструментов формирования IFC-моделей, обеспечивающих совместимость с BIM-средами и инженерными системами анализа. В работе представлен математический аппарат преобразования координат и алгоритмы перехода от локальных систем координат к глобальной системе модели, обеспечивающие корректное позиционирование элементов при последовательных трансформациях. Разработанный инструментарий позволяет автоматически генерировать детализированные трёхмерные модели котельных агрегатов, пригодные для последующего использования в CAE-расчётах, системах мониторинга состояния оборудования, планировании ремонтов и обучении персонала. Полученные результаты демонстрируют эффективность предложенного подхода и его перспективность для применения при создании цифровых двойников объектов теплоэнергетики и развитии систем управления техническим состоянием оборудования.
The article presents the experience of creating BIM models of thermal power plant boilers, as well as the features of modeling individual elements of a boiler unit. It examines the failure statistics of thermal power equipment and provides a comparative analysis of various boiler equipment elements and heating surfaces. Based on these data, a comparative assessment of the reliability of various boiler unit elements was carried out, which justifies the relevance of detailed modeling of heating surfaces. It is shown that the BIM model is not an end product, but an integral component of a comprehensive information system. In this regard, a concept for integrating the developed models into the structure of a “digital twin” for use in life cycle management and maintenance systems for energy assets is proposed. The technological and algorithmic aspects of creating models for each heating surface and node are described. An algorithmic approach to constructing the geometry of boiler equipment elements is proposed, based on the formalization of modeling operations in the form of a specialized language of sequential transformations (“turtle language”). This language describes a sequence of operations for stretching, rotating, and spatially transforming pipe elements, which allows the complex spatial configuration of heating surfaces to be reproduced based on parametric data from the design documentation. The practical implementation of the approach is carried out in the form of a software library in Python using open tools for forming IFC models, ensuring compatibility with BIM environments and engineering analysis systems. The paper presents a mathematical apparatus for coordinate transformation and algorithms for transitioning from local coordinate systems to a global model system, ensuring correct positioning of elements during sequential transformations. The developed toolkit allows automatic generation of detailed three-dimensional models of boiler units, suitable for subsequent use in CAE calculations, equipment condition monitoring systems, repair planning, and personnel training. The results obtained demonstrate the effectiveness of the proposed approach and its potential for use in the creation of digital twins of thermal power facilities and the development of equipment condition monitoring systems.
