Методологические подходы к организации полного производственного цикла блочно-модульных котельных от технического задания до ввода в эксплуатацию

Введение. В статье представлено систематизированное описание методологических подходов к организации полного производственного цикла блочно-модульных котельных (БМК) от формирования технического задания до ввода объекта в эксплуатацию. Методологическая литература по теме фрагментарна. Отдельные стадии жизненного цикла имеют подробное описание, тогда как методология сквозной координации этапов в систематическом виде не сформулирована.

Цель. Разработка методологического каркаса, представляющего жизненный цикл БМК как единый информационный контур, и выделение сквозных принципов, обеспечивающих преемственность инженерных решений на стыках стадий.

Материалы и методы. Исследование построено на сравнительном анализе российской, европейской и североамериканской инженерных школ, поэтапной декомпозиции жизненного цикла БМК, методологическом синтезе и обобщении современной научной литературы по системной инженерии, цифровым двойникам и кибербезопасности энергетических объектов.

Результаты и обсуждение. В ходе работы выделены четыре сквозных методологических принципа – преемственности данных, ранней диагностируемости, модульности как проектно-производственного принципа и интегрированной безопасности. Разработаны граф преемственности данных, матрица реализации принципов по этапам и классификация методологических рисков. Обнаружена нелинейная зависимость стоимости устранения рисков от удалённости стадии их обнаружения от стадии возникновения.

Заключение. Качество производственного цикла БМК определяется сквозной согласованностью переходов между стадиями сильнее, чем локальной оптимизацией решений внутри отдельных стадий. Обозначены перспективные направления, связанные с цифровыми двойниками, передачей данных через границы жизненных циклов и кибербезопасностью дистанционного мониторинга.

1. Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности при использовании оборудования, работающего под избыточным давлением»: приказ Ростехнадзора от 15 декабря 2020 г. № 536. М.: Ростехнадзор, 2020.

2. СП 89.13330.2016. Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76: утв. приказом Минстроя России от 16 декабря 2016 г. № 944/пр. М.: Минстрой России, 2017.

3. СП 124.13330.2012. Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003: утв. приказом Минрегиона России от 30 июня 2012 г. № 280. М.: Минрегион России, 2012.

4. ГОСТ Р 57700.37-2021. Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения: утв. приказом Росстандарта от 16 сентября 2021 г. № 979-ст. М.: Стандартинформ, 2021.

5. EN 12952. Water-tube boilers and auxiliary installations. Brussels: CEN, 2011–2022. Parts 1–18.

6. EN 12953. Shell boilers. Brussels: CEN, 2012–2025. Parts 1–14.

7. ASME Boiler and Pressure Vessel Code. Section I: Rules for Construction of Power Boilers. New York: ASME, 2023.

8. ISO/IEC/IEEE 15288:2023. Systems and software engineering – System life cycle processes. Geneva: ISO, 2023. URL: https://www.iso.org/standard/81702.html (дата обращения: 22.05.2026).

9. IEC 62443. Security for industrial automation and control systems (series of standards). Geneva: IEC, 2009–2024.

10. Boehm B. W. Software Engineering Economics. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1981. 767 p.

11. Walden D. D. INCOSE Systems Engineering Handbook: A Guide for System Life Cycle Processes and Activities. 5th ed. NJ: Wiley, 2023. 368 p.

12. Frederiksen S., Werner S. District Heating and Cooling. Lund: Studentlitteratur AB, 2013. 586 p.

13. Lund H., Ostergaard P. A., Chang M., Werner S., Svendsen S., Sorknæs P., Thorsen J. E., Hvelplund F., Mortensen B. O. G., Mathiesen B. V., Bojesen C., Duic N., Zhang X., Moller B. The status of 4th generation district heating: Research and results // Energy. 2018. Vol. 164. P. 147–159. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.08.206

14. Neumayer M., Stecher D., Grimm S., Maier A., Bücker D., Schmidt J. Fault and anomaly detection in district heating substations: A survey on methodology and data sets // Energy. 2023. Vol. 276. Art. 127569. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.127569

15. van Dreven J., Boeva V., Abghari S., Grahn H., Al Koussa J., Motoasca E. Intelligent Approaches to Fault Detection and Diagnosis in District Heating: Current Trends, Challenges, and Opportunities // Electronics. 2023. Vol. 12. No. 6. Art. 1448. https://doi.org/10.3390/electronics12061448

16. Zhao Y., Cai Y., Jiang H. Recurrent Neural Network-Based Hybrid Modeling Method for Digital Twin of Boiler System in Coal-Fired Power Plant // Applied Sciences. 2023. Vol. 13. No. 8. Art. 4905. https://doi.org/10.3390/app13084905

17. Abd Wahab N. H., Hasikin K., Wee Lai K., Xia K., Bei L., Huang K., Wu X. Systematic review of predictive maintenance and digital twin technologies challenges, opportunities, and best practices // PeerJ Computer Science. 2024. Vol. 10. Art. e1943. https://doi.org/10.7717/peerj-cs.1943

18. Alanazi M., Mahmood A., Chowdhury M. J. M. SCADA vulnerabilities and attacks: A review of the state-of-the-art and open issues // Computers & Security. 2023. Vol. 125. Art. 103028. https://doi.org/10.1016/j.cose.2022.103028

19. Массель Л. В., Массель А. Г. Семантическое моделирование при построении цифровых двойников энергетических объектов и систем // Онтология проектирования. 2023. Т. 13. № 1. С. 44–54. https://doi.org/10.18287/2223-9537-2023-13-1-44-54

20. Чернухин А. В., Богданова Е. А., Савицкая Т. В. Построение модели предиктивной аналитики неисправностей промышленного оборудования // Программные продукты и системы. 2024. Т. 37. № 2. С. 254–261. https://doi.org/10.15827/0236-235X.142.254-261