Использование в промышленности цифровых платформ позволяет оптимизировать бизнес-процессы, снизить затраты и повысить производительность труда. Для проектирования предприятий, работающих в условиях высокого уровня рисков и угроз, используется риск-ориентированное информационное моделирование. Рассмотрим преимущества такого подхода, стадии проектирования и структурирования данных, важность предварительного риск-анализа, создание единого безопасного технологического контура и другие вопросы.

азвитие национальной программы "Цифровая экономика" и воссоздание российской инженерной школы согласно Стратегии национальной безопасности РФ1 направлено на обеспечение устойчивого развития экономики на новой технологической основе, с широким использованием лучших практик2. Приоритетным направлением является выработка мер противодействия природным и техногенным факторам, борьба с актами незаконного вмешательства, с учетом человеческого фактора и культуры безопасности.

В настоящее время при реализации проектов промышленных предприятий эти вопросы рассматриваются вне их взаимосвязи. Необходим комплексный подход к реализации Федерального закона от 27.12.2002 № 184-ФЗ "О техническом регулировании". Он определяет в технических регламентах виды безопасности (ст. 6 ФЗ № 184) при "разработке, принятии, применении и исполнении обязательных требований к продукции, в том числе зданиям и сооружениям, и связанными с требованиями к процессам проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации" (ст. 1 ФЗ № 184).


Роль цифровых платформ в промышленности
Инструментом цифровой трансформации отраслей промышленности при этом являются цифровые платформы, которые широко внедряются, предоставляя возможность переосмыслить бизнес и снизить затраты. Отраслевые цифровые платформы являются основными решениями для оптимизации предприятий и повышения производительности труда.

При создании цифровой платформы формируется ведение ключевых процессов организации в единой информационной среде. Платформа выполняет не только операционные, инновационные, инвестиционные, интеграционные функции, но и мобилизационные, социальные и обучающие. Кроме автоматизации и оптимизации процессов цифровая платформа обеспечивает регулирование целевых отношений, формирование научно-технического задела и новых нормативных документов. Она формирует центр взаимодействия с агрегированием и анализом больших данных, интегрированной формализованной средой для изменения системы труда.

Преимущества РО ТИМ
Для проектирования промышленных предприятий в рамках таких цифровых платформ лучшей практикой в условиях высокого уровня рисков и угроз является риск-ориентированное информационное моделирование (РО ТИМ), созданное на базе информационного моделирования.

Внесение изменений в ТИМ связано с тем, что в настоящее время возросли риски и угрозы военного и террористического характера в форме актов незаконного вмешательства3 (АНВ) на объектах промышленности и критической инфраструктуры (далее – объекты). Такие объекты характеризуются использованием высоконагруженных и энергонасыщенных технических систем с высоким разрушительным потенциалом, требующим особого внимания к проектным решениям для обеспечения промышленной безопасности. В настоящее время проблема усугубляется вероятностью инициирования в ходе теракта комплексного воздействия на оборудование технических систем и на здания и сооружения, в которых оно размещается.

В этих условиях РО ТИМ таких объектов является основой для объединения проектных решений и мероприятий, направленных на обеспечение промышленной безопасности, защиты от военных, террористических угроз и несанкционированного вторжения, обеспечения внутриобъектовой транспортной безопасности на территории предприятий. Оно предусматривает текущий контроль за соблюдением требований этих видов безопасности на подготовительном этапе, при проектировании, строительстве, эксплуатации объектов в целях повышения эффективности экспертизы и контрольно-надзорной деятельности.

Риск-анализ для снижения уязвимости объектов
Опыт показывает, что передовые проектные решения имеют большой потенциал повышения уровня промышленной безопасности, но при этом они сами часто являются источником новых видов отказов и опасностей, создают новые риски из-за неизвестных связей и зависимостей внутри и между системами объекта.

В связи с этим возрастает необходимость решения проблем обеспечения промышленной безопасности, снижения уязвимости объектов с использованием методов риск-анализа4. В процессе риск-анализа используется информация для выявления опасностей, идентификации, оценки и мониторинга риска, где риск – это возможность возникновения событий с нежелательными последствиями.

Риск определяется сценариями аварий, их частотой и результатами, а его концепции и модели включают вероятностные оценки неопределенностей, качественные и экспертные оценки.

Стадии проектного решения и структурирование данных
Создание проектного решения промышленного предприятия в терминах Индустрии 4.0 состоит из:

управления его жизненным циклом (PLM);
больших данных;
оптимизации структуры;
киберфизических систем;
Интернета вещей;
функциональной совместимости.
Структурирование данных в PLM-системе отраслевой цифровой платформы позволяет автоматизировать процессы по:

мгновенному настраиванию;
цифровому проектированию;
моделированию;
виртуальным испытаниям объекта (с учетом природных, техногенных воздействий и терактов);
подготовке с помощью компьютерного инжиниринга проектно-сметной документации.
Технология цифровых двойников
Для принятия упреждающих риск-информированных проектных решений промышленного предприятия используется риск-анализ его технических систем, проводимый на цифровой платформе с использованием технологии цифровых двойников5. На их базе для автоматизации управления жизненным циклом объектов в системе их мониторинга и управления формируется электронный паспорт, являющийся ядром информационного, математического и правового обеспечения. Он обеспечивает:

централизацию и структурирование инженерно-технической и производственной информации о зданиях, сооружениях, системах и оборудовании;
визуализацию с панорамами, 3D-моделями, геоинформационными системами.
Электронный паспорт включает данные о проектных решениях, направленных на обеспечение природной и техногенной безопасности, защиту объекта от угроз террористического характера и несанкционированного вторжения.
Технология цифровых двойников представляет собой информационно-вычислительное моделирование нового уровня, обеспечивающее связь с физическими процессами в системах объектов. Она позволяет объединять результаты моделирования с данными мониторинга промышленного объекта, обеспечивая оценку его состояния с учетом компоновки технических систем и условий эксплуатации. Это дает возможность провести риск-анализ, использующий структурные модели, и сценарный анализ для выявления экстремальных состояний технических систем объекта и их окружения. Отображение экстремальных состояний производится с помощью параметрических моделей риска. Это дает дополнительные возможности для обеспечения промышленной безопасности и риск-информированного управления жизненным циклом промышленных объектов.

Такие методы анализа риска позволяют получить данные об опасностях и угрозах для принятия упреждающих риск-информированных решений с учетом возникающих и развивающихся неопределенностей, новых поворотов в проблеме обеспечения промышленной и антитеррористической безопасности объектов. Они реализуются аппаратно-программным технологическим и экспертно-надзорным комплексом, обеспечивающим разработку объектов на всех этапах их жизненного цикла. Этот комплекс отличает то, что он включает специальные модули, осуществляющие на стадии проектирования текущую экспертизу на предмет соблюдения требований промышленной безопасности, защиты от военных, террористических угроз и несанкционированного вторжения, внутриобъектовой транспортной безопасности в новых условиях изменения психологии людей и возникновения интеллектуального терроризма.

Риск-ориентированный подход пронизывает всю цепочку принятия решений: выбор наилучших практик (технологий), выбор решений (включая выбор оборудования), технологии и организацию их реализации, выработку мероприятий по оперативному реагированию сил безопасности объекта на сигналы об опасности от средств контроля безопасности и персонала объекта.

Взаимодействие элементов цифровых платформ
РО ТИМ при этом является цифровой инструментальной платформой, интерфейсом взаимодействия предприятий отрасли, проектных организаций, экспертизы и строительных организаций. Оно является стержнем, объединяющим сквозные цифровые технологии – ключевые направления, обеспечивающие создание инновационных высокотехнологичных продуктов и сервисов, наиболее сильно влияющих на развитие промышленного и строительного комплексов. К ним относятся большие данные, блокчейн, искусственный интеллект, квантовые технологии, робототехника, беспроводная связь, промышленный Интернет, виртуальная и дополненная реальность, новые производственные технологии.

Цифровые технологии предоставляют возможность упорядочить взаимодействие этих элементов между собой, а также снизить затраты.
Отраслевые цифровые платформы на основе РО ТИМ оптимизируют деятельность, повышают производительность труда проектировщиков.
Использование типовых функций и интерфейсов для обработки информации на основе сквозной технологии работы с данными, инструментов разработки и отладки прикладных программных или программно-аппаратных инструментов, реализация текущей экспертизы повышают уровень промышленной безопасности, антитеррористической защищенности и противодействия несанкционированному проникновению, внутриобъектовой транспортной безопасности.

РО ТИМ как цифровая инструментальная платформа является программной средой, в которой аппаратные средства интегрируются с прикладными решениями, повышающими их эффективность. Это аппаратно-программный технологический и экспертно-надзорный комплекс, сложная информационная система, обеспечивающая выполнение функций взаимосвязи в промышленном и строительном комплексе, открытая для ведомственного использования, а также для разработчиков приложений.

РО ТИМ формирует цифровую структуру в промышленном и строительном комплексе с помощью применения пакетов цифровых технологий работы с данными и упрощения схем разделения труда, упрощает иерархические связи и распространяет инновационные бизнес-модели. Это позволяет снижать транзакционные издержки и выстраивать взаимовыгодные отношения объектов в сфере промышленности и промышленного строительства.

Как цифровая инструментальная платформа РО ТИМ объединяет разработчиков и операторов платформ и решений более низкого уровня и проводит технологические операции обработки информации для принятия решений на уровне объекта под контролем экспертно-надзорных органов. С помощью РО ТИМ и информационных систем, основанных на нейронных сетях и машинном обучении, возможно получать информацию о расположении объекта в границах застройки земельного участка, военных и террористических рисках и влиянии различных факторов на объект.

Разработка проектных решений с помощью РО ТИМ
Проектные решения инженерно-технической укрепленности объекта, получаемые с помощью РО ТИМ, направлены на усиление конструктивных элементов объекта, его элементов и технических средств, обеспечивающих промышленную безопасность, защиту от угроз террористического характера и несанкционированного вторжения, в том числе инженерную укрепленность специальных помещений для хранения и работы со служебной информацией ограниченного доступа и для противодействия техническим разведкам.

Системы антитеррористической защищенности объекта, разрабатываемые с помощью РО ТИМ, включают инженерно-технические средства охраны, системы видеонаблюдения, средств связи, системы оповещения и экстренной эвакуации, технические системы (средства), направленные на обнаружение радиоактивных, взрывчатых веществ, токсичных химикатов, отравляющих веществ и патогенных биологических агентов, в том числе при их получении посредством почтовых отправлений, оружия, боеприпасов, наркотических средств и других опасных предметов и веществ.

Основной задачей антитеррористических мероприятий, разрабатываемых с помощью РО ТИМ, является оперативное реагирование сил безопасности объекта на сигналы от средств контроля безопасности, а также персонала объекта. Информационное моделирование сценариев защиты объекта, путей передвижения сил безопасности объекта, МВД, МЧС, ФСБ разрабатывается с применением искусственного интеллекта на основе анализа оценки уязвимости объекта, моделей нарушителя и сценария его действий.

Поиск противодействия запроектным авариям
В связи с тем что риски, в том числе военные и террористические, растут, а технологии их парирования отсутствуют, особое внимание уделяется поиску лучших практик для противодействия АНВ, аналогичным 08.10.2022 г. на Крымском мосту, результаты которых рассматриваются как запроектные аварии6 (ЗА). Вероятность ЗА весьма мала, но их последствия значительно тяжелее, чем при проектных авариях, перечень которых должен отражаться в технических заданиях на проектирование.

Управление ЗА является дополнительным уровнем глубокоэшелонированной защиты объектов. Анализ условий и источников возникновения ЗА, сценариев развития и тяжести последствий позволяет отобрать лучшие практики для противодействия АНВ. Лучшие практики включают в себя управление ЗА, осуществление мероприятий для глубокоэшелонированной защиты объекта и окружающей территории, персонала и населения. Если, исходя из устройства и местонахождения объекта, возможность ЗА не исключена, то независимо от ее вероятности для нее разрабатываются меры для управления аварией, с использованием РО ТИМ. В современных условиях необходимо внесение изменений в концепцию безопасности, что требует учета ЗА на стадии проведения экспертизы проекта, ограничивая их последствия с помощью мер управления. Эти меры направлены на предотвращение перехода проектных аварий в запроектные, на ослабление, локализацию и ликвидацию их последствий.

Для этого проводится анализ промышленных аварий и АНВ на объектах с высокими уровнями тяжести последствий, вызванных не учитываемыми для проектных аварий исходными событиями, отказами систем безопасности объекта, ошибочными решениями персонала.

Вначале анализируются типовые промышленные аварии и АНВ на объекте и соответствующие им сценарии (из оценки уязвимости). Затем в обратном порядке с использованием дискретно-событийного моделирования производится анализ, начиная со связанных с ними аварийных состояний и до не учитываемых для проектных аварий (в результате типового АНВ) исходных событий, отказов систем безопасности, ошибочных действий персонала и сил безопасности. Это дает возможность сформировать перечень ЗА и соответствующих им нарушений, позволяющих реализовать АНВ, приводящих к авариям с высокими уровнями тяжести. Для этого перечня ЗА разрабатывается комплекс мер для управления аварией. РО ТИМ с использованием агентного имитационного моделирования позволяет воспроизвести ЗА объекта и сымитировать его поведение на основе результатов анализа взаимосвязей между элементами.

Единый безопасный технологический контур
Интенсивное развитие и формирование технологий шестого технологического уклада и четвертой промышленной революции происходят на фоне появления новых рисков и угроз военного и террористического характера, что требует проведения подготовки к новому технологическому переходу со всеобъемлющим учетом требований безопасности. В этих условиях РО ТИМ позволяет сформировать в сфере промышленного строительства единый безопасный технологический контур для устойчивого развития с использованием инновационных технологий и последующего трансфера сквозных технологий в практику. Его создание происходит на базе принятия решений в сфере научно-технологического развития строительного комплекса, способных сформировать новые точки роста и ускорить динамику его экономического развития. В сфере промышленного строительства с привлечением разработок и технологий шестого технологического уклада и четвертой промышленной революции, выполненных в единой цифровой среде "проектирование – экспертиза – строительство", РО ТИМ позволяет обеспечить технологический прорыв и сформировать новый технологический базис.

В целях повышения уровня промышленной безопасности, предупреждения ЧС и снижения их последствий вырабатываются новые подходы к ведению проектной деятельности.

Такие лучшие практики, адаптированные с использованием РО ТИМ для нужд промышленного комплекса, отличает высокий уровень проектных решений, что наилучшим образом соответствует требованиям настоящего времени. Здания и сооружения, созданные на основе передовых проектных решений, надежны и устойчивы к прогрессирующему обрушению в условиях деструктивных природных воздействий, АНВ, ударов беспилотных аппаратов и ракет.

Анализ вышеописанных и подобных лучших практик показывает, как важно постоянно вести поиск концептуальных взаимосвязей между различными отраслями, в то время как применение новых инструментов, подобных РО ТИМ, способствует преодолению основных барьеров, мешающих полноценной адаптации лучших практик к условиям функционирования объектов. Формируемый в результате применения РО ТИМ "единый безопасный технологический контур" (ЕБТК) отражает взаимосвязи между государственной научно-технологической политикой в сфере промышленного строительства и других отраслях, документами стратегического планирования, предприятиями строительного комплекса. Цель его построения – создание единого информационного пространства, унифицированной защищенной информационно-телекоммуникационной инфраструктуры, сертифицированной в системе ФСТЭК России, внедрение единых подходов в сфере обработки, хранения и передачи данных, аппаратного и программного оснащения, обеспечение необходимыми вычислительными мощностями.

Киберзащита ЕБКТ
Защита информации ЕБТК от утечки по техническим каналам основывается на применении технических средств защиты и реализации специальных проектных, конструкторских и программных решений, которые должны обладать "врожденной" защищенностью – кибериммунитетом. Он обеспечивается разделением ИТ-системы ЕБТК на изолированные части и контролем взаимодействий между ними. Для противодействия угрозам, связанным с цифровыми двойниками технических систем промышленного предприятия, также необходимо:

разработать нормативно-правовую базу, регулирующую создание и использование цифровых двойников;
усилить механизмы защиты конфиденциальности;
создать системы для обнаружения и блокировки цифровых двойников, используемых для дезинформации или кибератак;
повысить осведомленность о рисках, связанных с цифровыми двойниками, среди пользователей и специалистов.
Перечень необходимых мер защиты информации определяется по результатам специального обследования, сертификационных испытаний и специальных исследований технических средств, предназначенных для обработки информации. В соответствии с нормативными документами ФСТЭК России ЕБТК аттестуется на соответствие установленным нормам и требованиям по защите информации. По результатам аттестации получает разрешение (аттестат соответствия) на обработку информации.

От ЕБКТ к отраслевому центру внедрения и развития РО ТИМ
Создание ЕБТК призвано повысить эффективность процесса проектирования и строительства промышленных предприятий, ускорить сроки их развития, улучшить качество и культуру их безопасности.

Формирование единой информационно-телекоммуникационной инфраструктуры является трендом для интегрированных структур, к которым относится комплекс промышленного строительства. Это дает возможность унифицировать подходы и решения для эффективного взаимодействия между предприятиями, проектными и строительными организациями.

ЕБТК служит для управления научно-технологическим развитием и трансфером в практику строительного комплекса безопасных решений, а РО ТИМ является основой для объединения проектных решений и мероприятий, направленных на обеспечение промышленной безопасности, защиты от военных, террористических угроз и несанкционированного вторжения, внутриобъектовой транспортной безопасности.

ЕБТК будет формировать тренды информатизации в строительной отрасли. Его организационно-технологической основой станет Отраслевой центр применения технологий информационного моделирования промышленного строительства, осуществляющий внедрение и развитие РО ТИМ, трансфер сквозных технологий и лучших практик. Отличительной чертой центра является обеспечение промышленной безопасности, защиты от военных, террористических угроз и несанкционированного вторжения, внутриобъектовой транспортной безопасности.

Подготовка кадров требует инновационных образовательных технологий
РО ТИМ как цифровая технология является инструментом формирования передовой инженерной школы в такой высокотехнологичной отрасли, как промышленное строительство. Для ее внедрения необходимы высококвалифицированные кадры, поэтому в образовательном процессе производится обучение при помощи цифровых технологий, применение цифровых технологий в менеджменте образования, обучение цифровым технологиям для профессиональных целей.

Подготовка кадров для создания промышленного комплекса на новой основе требует применения инновационных образовательных технологий. Специальные учебные программы, интенсивные обучающие технологии и методики для различных категорий обучающихся позволяют сформировать практико-ориентированный учебный комплекс.

С учетом требований качества и культуры безопасности учебный курс РО ТИМ для обеспечения промышленной безопасности, выполнения мероприятий и проектных решений для обеспечения защиты объектов от угроз террористического характера и несанкционированного вторжения формирует компетенции:

ОПК-1 – способен в процессе информационного моделирования объекта применять методы математики, теории управления и системного анализа;
ОПК-2 – способен в процессе информационного моделирования объекта применять аналитические, вычислительные и системно-аналитические методы для решения прикладных задач системного анализа объекта;
ПК-3 – способен проектировать и осуществлять комплексные исследования, в том числе междисциплинарные, на основе целостного системного научного мировоззрения с использованием знаний в области геометрии и топологии;
ПК-4 – способен в процессе информационного моделирования объекта применять методы системного анализа для решения прикладных проектно-конструкторских задач на всех этапах жизненного цикла объекта.
Заключение
Формирование в сфере промышленного строительства единого безопасного технологического контура, подготовка квалифицированных кадров для его обслуживания и совершенствования является основой для устойчивого развития с использованием инновационных инструментов, трансфера сквозных технологий и лучших практик. Такой подход призван оказать содействие в формировании нормативно-правовой основы поддержки принятия решений в области стратегического управления устойчивым социально-экономическим развитием и укрепления национальной безопасности в мирное время и в мобилизационный период.
В условиях высокого уровня рисков и угроз военного и террористического характера для решения проблем обеспечения промышленной безопасности и снижения уязвимости объектов настоятельно требуется оперативное внедрение принципиально новых подходов к ведению проектной деятельности с применением вышеописанных методов и подходов.

1 Указ Президента РФ от 2 июля 2021 г. № 400 "Стратегии национальной безопасности РФ".

2 Лучшие практики – формализация уникальных методов и инструментов, принципов и действий, которые приводят к наиболее эффективному результату в одном месте, но могут быть эффективны и в другом. Решение использовать лучшие практики есть решение использовать чьи-либо знания, опыт, технологии для того, чтобы гарантированно обеспечить успех инновационной разработке.

3 Акт незаконного вмешательства – это противоправное действие (бездействие), в том числе террористический акт, повлекшее за собой причинение вреда жизни и здоровью людей либо материальный ущерб.

4 Риск-анализ рассматривает аварии и катастрофы как экстремальные (предельные) состояния технических систем объекта, формирующиеся в процессе накопления повреждений при заданном комплексе нагрузок и воздействий.

5 Цифровой двойник – это интегрированное вероятностное моделирование объекта, которое использует физические модели, показания датчиков и предысторию для отражения его жизненного цикла.

6 Запроектная авария вызывается не учитываемыми для проектных аварий исходными событиями или дополнительными по сравнению с проектными авариями отказами систем безопасности сверх единичного отказа, реализацией ошибочных решений персонала объекта. К запроектным относятся гипотетические аварии, характеризующиеся весьма малой вероятностью такого события, но значительными последствиями (например, такими как после АНВ на Крымском мосту).