Релокация Лаборатории гибридной фотоники
Реализация проектов по перемещению лабораторных и административных центров университетов «под ключ» из точки А в точку В
Что представляет из себя лаборатория?
Лаборатория гибридной фотоники — это комплекс из четырнадцати оптических столов, прецизионно соединенных воедино, на которых располагается модель оптоэлектронного компьютера терагерцовой частоты, состоящая из лазерных излучателей и оптического сетапа — набора из нескольких сотен оптических приборов — линз, призм, дифракторов, объединенных в единую систему. Именно сетап как экспериментальная модель является главным интеллектуальным продуктом деятельности лаборатории и его сохранение и восстановление после переезда является нетривиальной задачей.
Сложность заключается не только в значительном количестве элементов сетапа, но и во внешней схожести отдельных элементов между собой и плотности их расстановки. А самое важное, сетап — это постоянно меняющаяся модель и постоянного документирования расстановки отдельных элементов не ведется.
Сложность заключается не только в значительном количестве элементов сетапа, но и во внешней схожести отдельных элементов между собой и плотности их расстановки. А самое важное, сетап — это постоянно меняющаяся модель и постоянного документирования расстановки отдельных элементов не ведется.
Общий вид лаборатории
Таким образом, важнейшей задачей становится фиксация состояния сетапа на момент перевозки, построение его схемы или модели.
Построение 3D-модели
Столкнувшись с этой задачей, мы быстро поняли, что такие приемы как фотофиксация или построение графической системы нам не подходят ввиду сложности работы с этими материалами, трудоемкости и недостаточной информативности получаемых результатов. Все это самым негативным образом сказывалось на планируемой продолжительности срока простоя лаборатории и удлиняло период ее восстановления.
Рассматривая различные варианты решения этой задачи, мы пришли к выводу, что наилучшим способом ее решения является построение цифровой модели лаборатории. И выполнить такую модель можно только одним способом — провести 3D-сканирование сетапа.
Понимая, что, в целом, применение технологий 3D-сканирования позволяет получить актуальную модель сетапа лаборатории с наименьшими трудозатратами и наибольшей скоростью, мы столкнулись с рядом вопросов технического и организационного плана, требующих решения.
Рассматривая различные варианты решения этой задачи, мы пришли к выводу, что наилучшим способом ее решения является построение цифровой модели лаборатории. И выполнить такую модель можно только одним способом — провести 3D-сканирование сетапа.
Понимая, что, в целом, применение технологий 3D-сканирования позволяет получить актуальную модель сетапа лаборатории с наименьшими трудозатратами и наибольшей скоростью, мы столкнулись с рядом вопросов технического и организационного плана, требующих решения.
➔ Можно вносить изменения в действующий сетап вплоть до момента вывода лаборатории из эксплуатации — не требуется формировать схему сетапа по мере его изменения
➔ Разгрузить персонал лаборатории, перенеся задачу по выполнению схемы размещения элементов сетапа на внешнего подрядчика
➔ Получение объективного референса — минимизация ошибок при восстановлении сетапа
➔ Получение не только координаты, но также угла установки и высоты установки элементов
➔ Возможность переноса процесса первичной разметки элементов с натуры на цифровую модель, что удобнее и быстрее
➔ Возможность параллельного демонтажа и восстановления несколькими техниками одновременно
➔ Осуществлять визуальное сопоставление монтируемого элемента с 3D моделью, что упрощает восстановление сетапа
➔ Общее сокращение времени выполнения работ по монтажу и деинсталляции сетапа
➔ Разгрузить персонал лаборатории, перенеся задачу по выполнению схемы размещения элементов сетапа на внешнего подрядчика
➔ Получение объективного референса — минимизация ошибок при восстановлении сетапа
➔ Получение не только координаты, но также угла установки и высоты установки элементов
➔ Возможность переноса процесса первичной разметки элементов с натуры на цифровую модель, что удобнее и быстрее
➔ Возможность параллельного демонтажа и восстановления несколькими техниками одновременно
➔ Осуществлять визуальное сопоставление монтируемого элемента с 3D моделью, что упрощает восстановление сетапа
➔ Общее сокращение времени выполнения работ по монтажу и деинсталляции сетапа
Первое — это физическая природа самого сетапа
Если говорить о внешней форме — то это блестящая, почти отражающая поверхность оптического стола, используемого в качестве основы. Большая часть элементов сетапа — это линзы, закрепленные в кронштейны черного цвета. Все эти качества поверхностей очень сильно влияют на качество сканирования, рассеивая или поглощая лазерные лучи сканера, что осложняет построение модели. Для предотвращения этих эффектов большая часть технологических решений сканирования предполагает установку или наклеивание светоотражающих меток или напыление спреев для матирования поверхности и повышения ее отражающих свойств. Такие операции существенно повышают трудоемкость процесса и, соответственно, значительно влияют на время исполнения и стоимость работы.
Цифровой двойник, пробное сканирование
Выходом из ситуации стала технология сканирования на основе структурированного подсвета, позволяющая осуществлять сканирование без дополнительных подготовительных мероприятий и значительно повысить его скорость.
Другим существенным вопросом, требующим решения, являлся вопрос разметки элементов сетапа для их сортировки и последующей идентификации при восстановлении сетапа на новом месте.
Какого рода должны быть метки, какую функцию они должны осуществлять?
Изначально мы думали о необходимости установки маркеров до демонтажа элементов сетапа и их исполнении в таком виде, чтобы они могли быть считаны в процессе сканирования. Но впоследствии мы поняли физические трудности реализации такого решения и ограничения, которые он накладывает на организацию процесса.
Проблема состояла в том, что элементы сетапа расположены слишком близко относительно друг друга, формируя своеобразный «лес» на поверхности оптического стола, который очень затрудняет операции с отдельными элементами.
Если же индексировать элементы модели в процессе ее демонтажа, это потребует постоянных изменений в цифровом двойнике, что невероятно затормозит работу.
Дополнительно, если бы мы захотели использовать видимые при сканировании метки, нам бы потребовалась специальная печать принтером с режущей головкой на плотном материале, что также бы потребовало дополнительных трудозатрат.
Таким образом, мы пришли к выводу, что наилучшим вариантом маркировки является присвоение номеров элементам непосредственно в цифровом двойнике с последующим указанием номеров на обычных наклейках на элементах в процессе демонтажа сетапа. Такое решение также позволяет осуществлять параллельную разборку разных участков сетапа несколькими техниками одновременно с использованием цифровой модели в качестве референса.
Здесь важно сказать, что существенное значение имеет разбиение работы по демонтажу и монтажу на две категории, что также позволяет применить решения для оптимизации работы и само по себе определяет требования к модели.
Работа по демонтажу может быть разделена по сложности на установку элементов сетапа (предварительная сборка), которая может осуществляться техниками с базовым тренингом, и финальную настройку, которая исполняется учеными и научными сотрудниками лаборатории. Такой подход позволяет привлечь дополнительные силы к разборке сетапов, а также запараллелить работу.
Кроме того, такой подход задает требования к качеству подготовки схемы сетапа — требуется не микрометрическая точность, а скорее логическая схема размещения элементов на оптическом столе, что позволяет применять меньшую точность и снизить «вес» модели (за счет меньшего количества треугольников в 3D-модели).
В свою очередь, снижение «веса» позволяет увеличить масштаб одного обрабатываемого блока, ускорить время сканирования и снижает требования к оборудованию для работы с цифровым двойником (что особенно важно, если оборудованием для работы с моделью нужно обеспечить несколько человек, которые будут ее одновременно разбирать).
Тем не менее, модель при этом сохраняет свои важные преимущества, такие как достаточно высокая точность, что позволяет использовать ее в качестве референса, возможность переноса данных о позиционировании элементов, углах их поворота и высоте установки (что сложно сделать при использовании двумерной схемы).
Дальнейшее рассмотрение ресурсов оптимизации процесса и сокращения времени простоя лаборатории привело нас к идее организации поточного метода съемки и демонтажа сетапов, при котором демонтаж сетапа будет происходить сразу же по мере готовности и разметки модели после сканирования, что позволит обеспечить одновременную реализацию трех различных процессов, разнеся их по разным блокам сетапа.
Подобный подход также определяет требования к ресурсам и условиям работы подрядчика.
Проблема состояла в том, что элементы сетапа расположены слишком близко относительно друг друга, формируя своеобразный «лес» на поверхности оптического стола, который очень затрудняет операции с отдельными элементами.
Если же индексировать элементы модели в процессе ее демонтажа, это потребует постоянных изменений в цифровом двойнике, что невероятно затормозит работу.
Дополнительно, если бы мы захотели использовать видимые при сканировании метки, нам бы потребовалась специальная печать принтером с режущей головкой на плотном материале, что также бы потребовало дополнительных трудозатрат.
Таким образом, мы пришли к выводу, что наилучшим вариантом маркировки является присвоение номеров элементам непосредственно в цифровом двойнике с последующим указанием номеров на обычных наклейках на элементах в процессе демонтажа сетапа. Такое решение также позволяет осуществлять параллельную разборку разных участков сетапа несколькими техниками одновременно с использованием цифровой модели в качестве референса.
Здесь важно сказать, что существенное значение имеет разбиение работы по демонтажу и монтажу на две категории, что также позволяет применить решения для оптимизации работы и само по себе определяет требования к модели.
Работа по демонтажу может быть разделена по сложности на установку элементов сетапа (предварительная сборка), которая может осуществляться техниками с базовым тренингом, и финальную настройку, которая исполняется учеными и научными сотрудниками лаборатории. Такой подход позволяет привлечь дополнительные силы к разборке сетапов, а также запараллелить работу.
Кроме того, такой подход задает требования к качеству подготовки схемы сетапа — требуется не микрометрическая точность, а скорее логическая схема размещения элементов на оптическом столе, что позволяет применять меньшую точность и снизить «вес» модели (за счет меньшего количества треугольников в 3D-модели).
В свою очередь, снижение «веса» позволяет увеличить масштаб одного обрабатываемого блока, ускорить время сканирования и снижает требования к оборудованию для работы с цифровым двойником (что особенно важно, если оборудованием для работы с моделью нужно обеспечить несколько человек, которые будут ее одновременно разбирать).
Тем не менее, модель при этом сохраняет свои важные преимущества, такие как достаточно высокая точность, что позволяет использовать ее в качестве референса, возможность переноса данных о позиционировании элементов, углах их поворота и высоте установки (что сложно сделать при использовании двумерной схемы).
Дальнейшее рассмотрение ресурсов оптимизации процесса и сокращения времени простоя лаборатории привело нас к идее организации поточного метода съемки и демонтажа сетапов, при котором демонтаж сетапа будет происходить сразу же по мере готовности и разметки модели после сканирования, что позволит обеспечить одновременную реализацию трех различных процессов, разнеся их по разным блокам сетапа.
Подобный подход также определяет требования к ресурсам и условиям работы подрядчика.
Пример упаковки оптических элементов
Другой важнейшей стороной работы является безопасная транспортировка элементов сетапа, которая решается за счет применения кофров, изготовленных под заказ проекта.
Лазеры
Вторым главным направлением работы является демонтаж лазерных систем Coherent, Spectra Physics, Opotek, спектрометров Princeton Instruments и Oxford Instruments, криостанций Montana и криостатов ARS.
Выполнение указанных работ потребует привлечения 6 сервисных компаний и, по предварительным оценкам сформирует до 80% бюджета проекта релокации лаборатории.
Реализация данного этапа дополнительно осложняется действующим режимом санкций, в результате которого официальные представители вендоров — преимущественно, американских компаний — свернули свой бизнес в России и ликвидировали официальные представительства.
Для решения данного вопроса, Sk Lab Relocation ведет актуальную базу сервисных инженеров, которые продолжают осуществлять свою деятельность в России (значительная их часть также эмигрировала), либо заранее ищет им замену.
Выполнение указанных работ потребует привлечения 6 сервисных компаний и, по предварительным оценкам сформирует до 80% бюджета проекта релокации лаборатории.
Реализация данного этапа дополнительно осложняется действующим режимом санкций, в результате которого официальные представители вендоров — преимущественно, американских компаний — свернули свой бизнес в России и ликвидировали официальные представительства.
Для решения данного вопроса, Sk Lab Relocation ведет актуальную базу сервисных инженеров, которые продолжают осуществлять свою деятельность в России (значительная их часть также эмигрировала), либо заранее ищет им замену.
Оптические столы — демонтаж и такелаж
По завершению демонтажа и упаковки сетапов и лазеров запускаются процедуры демонтажа системы оптических столов.
Демонтаж оптических столов — это дополнительная сложность. Каждый такой стол представляет из себя две массивных металлических плиты с жестким каркасом и металлическим сотовым заполнением. Масса стола, в зависимости от модели, может достигать 600 кг.
Демонтаж оптических столов — это дополнительная сложность. Каждый такой стол представляет из себя две массивных металлических плиты с жестким каркасом и металлическим сотовым заполнением. Масса стола, в зависимости от модели, может достигать 600 кг.
Такая значительная масса требуется для обеспечения виброизоляции приборов, расположенных на нем и обеспечения его максимальной стабильности. Но это же и обуславливает дополнительную сложность его демонтажа и перемещения, усугубленную стесненными условиями работы, что затрудняет использование грузоподъемных приспособлений при разборе.
Дополнительно оптические столы могут устанавливаться на активную систему пневматической виброизоляции, требующую отключения, настройки и последующего запуска.
Перед перемещением столы требует длительной поэтапной разборки. Соединение столов является прецизионным и в сборе они формируют единую бесшовную поверхность.
Дополнительно оптические столы могут устанавливаться на активную систему пневматической виброизоляции, требующую отключения, настройки и последующего запуска.
Перед перемещением столы требует длительной поэтапной разборки. Соединение столов является прецизионным и в сборе они формируют единую бесшовную поверхность.
Какие выводы можно сделать?
Релокация лаборатории гибридной фотоники показывает прекрасный пример важности этапа планирования, которым часто пренебрегают, если не имеют достаточного опыта и экспертизы в релокации научных лабораторий, а также его длительности.
Релокация как таковая — сложный многоэтапный процесс, вовлекающий множество заинтересованных сторон — научной команды лаборатории, строительной группы, сервисных инженеров, логистики, управляющей компании и, конечно же, команды менеджеров.
Очевидно, что планирование и осуществление подобных операций не может быть отдано на откуп обычному административно-хозяйственному подразделению и требует привлечения подготовленного менеджмента и опытной инженерной команды.
Sk Lab Relocation обладает значительным опытом разработки проектов комплексных переездов под ключ, индивидуально подходя к каждому конкретному случаю. Мы всегда готовы прийти на помощь вашей команде и решить все возникающие в процессе релокации задачи, максимально освобождая ваше время для основной деятельности — проведения научных исследований и управления лабораторией.
Релокация как таковая — сложный многоэтапный процесс, вовлекающий множество заинтересованных сторон — научной команды лаборатории, строительной группы, сервисных инженеров, логистики, управляющей компании и, конечно же, команды менеджеров.
Очевидно, что планирование и осуществление подобных операций не может быть отдано на откуп обычному административно-хозяйственному подразделению и требует привлечения подготовленного менеджмента и опытной инженерной команды.
Sk Lab Relocation обладает значительным опытом разработки проектов комплексных переездов под ключ, индивидуально подходя к каждому конкретному случаю. Мы всегда готовы прийти на помощь вашей команде и решить все возникающие в процессе релокации задачи, максимально освобождая ваше время для основной деятельности — проведения научных исследований и управления лабораторией.
О Sk Lab Relocation
Начиная с 2018 года, служба релокации научной инфраструктуры Сколтеха осуществляет релокацию лабораторий, научных и административных центров Сколковского института науки и технологии
Перемещено более 3000 единиц оборудования 8000 м³ грузов
Стоимостью более 3 млрд. рублей
Подготовлено 1200 рабочих мест на 50 000 кв.м.
Организовать релокацию «под ключ»
Заполните форму для направления заявки в Sk Lab Relocation
Продолжая регистрацию, вы соглашаетесь с Положением об обработке персональных данных Автономной некоммерческой образовательной организации высшего образования «Сколковский институт науки и технологий»
Контакты
Мы будем рады ответить на ваши вопросы в рабочее время — каждый будний день с 10:00 до 18:00.
+7 (985) 770 78 97
relocation@skoltech.ru
Москва, ИЦ Сколково, Большой бульвар, д.30 стр.1
+7 (985) 770 78 97
relocation@skoltech.ru
Москва, ИЦ Сколково, Большой бульвар, д.30 стр.1