Новая версия среды визуализации компании Intergraph SmartPlant Review 2012

Евгений Кузьмин
Инженер по САПР «Бюро ESG»
Кирилл Попов
Зам. директора «Бюро ESG» по корпоративным проектам
Дмитрий Порфирьев
Эксперт по САПР «Бюро ESG»
Алексей Рындин
Зам. директора «Бюро ESG» по связям с общественностью

В журнале «САПР и графика» № 9’2011 был опубликован материал «Информационная система визуализации 3D-моделей на базе Intergraph SmartPlant Review». Эта статья является продолжением предыдущей публикации и рассказывает о новой версии программного обеспечения.

Основная область использования SmartPlant Review

Кратко сформулируем (а для тех, кто читал предыдущую публикацию, напомним) основное назначение описываемой программной технологии.

При проектировании, строительстве и модернизации крупных объектов с непрерывным производственным циклом (энергетика, химическая промышленность, нефтедобыча, газодобыча и переработка, морские нефтегазодобывающие платформы и т.п.) количество организаций, занятых в процессе, достаточно велико. В то же время при создании таких объектов генеральный заказчик всё чаще выдвигает жесткие требования об использовании средств конкретного производителя для создания единой модели объекта.

Рассмотрим круг задач, несколько отличный от непосредственной работы по созданию модели с использованием САПР, но являющийся неотъемлемой частью рабочего процесса при проектировании, строительстве, модернизации объектов с непрерывным производственным циклом, в том числе несколькими организациями, а кроме того, уделим внимание взаимодействию заказчика с подрядчиками.

Остановимся на задачах информационного обеспечения управленческого уровня, а также визуализации для прочих целей.

При управлении проектированием, строительством и модернизацией объекта часто приходится проводить различные проверки и оценки технических решений. В процессе этой деятельности возникает необходимость аннотирования документов и моделей, а также доведения результатов проверок до ответственного исполнителя. Кроме того, все чаще используется технология «распределенного конструкторского бюро». Напомним, что в этом случае проектирование, контроль результатов и управление на разных уровнях осуществляется с участием представителей территориально распределенных организаций.

При решении управленческих задач и задач визуализации представление данных с использованием САПР нецелесообразно, поскольку для участников этих процессов подавляющее большинство функций САПР остается невостребованным. Кроме того, при распределенной работе стоит помнить о резком росте трафика при передаче данных в форматах САПР.

Система SmartPlant Review от компании Intergraph представляет собой полноценную среду визуализации для интерактивного просмотра объемных 3D­моделей с целью проведения технического анализа объекта проектирования или строительства.

Область применения SmartPlant Review — это процесс управления проектной деятельностью в организациях, в том числе имеющих сложную географически распределенную структуру. Система может использоваться в следующих процессах и процедурах, являющихся составными частями основного процесса проектирования:

• мониторинг исполнения проектной организацией (несколькими организациями, филиалами, удаленными подразделениями) работ по проектированию объекта строительства;
• проверка технических решений, позволяющая выявлять ошибки и коллизии на ранних стадиях проектирования;
• проверка проектных решений на соответствие техническому заданию;
• отслеживание планов работ на стадии строительства объекта с целью их корректировки;
• приемка проекта в целом по завершении проектных работ.

Основной функционал SmartPlant Review

Функционал SmartPlant Review позволяет осуществлять:

• предоставление совместного доступа к 3D­модели и удаленный коллективный просмотр;
• визуализацию стадий строительства;
• генерацию эскизов проекций 3D­модели на плоскость;
• создание фотореалистичных презентационных материалов;
• аннотирование проектных документов;
• предварительную симуляцию монтажных работ с целью выявления коллизий и оптимизации выполнения работ.

Основные модули SmartPlant Review

В SmartPlant Review существуют следующие основные программные модули:

• модуль API — открытый программный интерфейс для создания надстроек (плагинов) к SmartPlant Review;
• модуль Collaboration — обеспечивает совместный просмотр 3D­модели удаленными пользователями (они могут находиться в географически разнесенных местах);
• модуль Construction — обеспечивает симуляцию процесса строительства;
• модуль On­Site Drawing Generation — обеспечивает совместную работу с Intergraph SmartSketch для создания двумерных чертежей и рисунков;
• модуль Photo­Realism — обеспечивает создание фотореалистичных изображений и презентационных материалов;
• модуль Simulation and Visual Effects — обеспечивает 3D­анимацию;
• модуль Point Cloud Integrator — обеспечивает интеграцию модели c облаком точек, полученных при трехмерном лазерном сканировании существующих объектов;
• модуль Publisher — обеспечивает конвертацию форматов САПР в формат SmartPlant Review.

Наиболее значимые возможности

Симуляция процесса строительства

Одной из возможностей, предоставляемых при мониторинге процесса строительства, является симуляция строительных работ. Для тех, кто не знаком с этой технологией, дадим краткие пояснения.

В настоящее время календарно­ресурсное планирование с построением диаграмм Ганта и управлением ресурсами наиболее часто производится с использованием программных систем MS Project или Primavera.

С одной стороны, эти средства прекрасно выполняют свои функции, проводя декомпозицию работ и отображая связи между ними, позволяют планировать ресурсы и представляют процесс на оси времени. С другой стороны, для принятия управленческих решений «на верхнем уровне» удобно ось времени календарного плана­графика «привязать» к визуализированным (виртуальным) результатам «строительных» работ. Привязка осуществляется таким образом, что при перемещении по оси времени календарного плана­графика 3D­модель «наполняется» компонентами (в соответствии с выполненными строительными работами). Добавим, что при такой визуализации нет необходимости использовать весь функционал САПР, в котором модель была изначально создана.

Задачи визуализации «строительных работ» не решаются системами календарного ресурсного планирования. В связи с этим в качестве средства визуализации используется соответствующий инструмент. В нашем случае — SmartPlant Review. В качестве же средства календарного ресурсного планирования, на наш взгляд, проще применять специализированную систему. При этом для средств календарного планирования и средств 3D­визуализации целесообразно использовать интеграционный механизм.

В случае применения на предприятии системы планирования (например, MS Project или Primavera) можно импортировать график работ системой SmartPlant Review с указанием предполагаемых сроков использования объектов и механизмов, а также сроков монтажа основных объектов с привязкой к объектам трехмерной модели.

В SmartPlant Review возможна симуляция работ, при помощи которой производится автоматический поиск и обнаружение не устраненных на стадии проектирования коллизий.

Трехмерная визуализация и симуляция позволяют сделать вывод о целесообразности проведения работ в той или иной последовательности. Это актуально при монтаже сложного технологического оборудования. Трудоемкость монтажных работ может увеличиться, а порой их проведение просто невозможно, например, из­за того, что доступ преграждается ранее установленным оборудованием или коммуникациями. Поэтому, важной возможностью SmartPlant Review является симуляция монтажных работ с целью оптимизации их выполнения. В процессе симуляции можно учесть работу строительных механизмов (габариты, пути перемещения и т.д.).

Получение точной информации о расположении объектов

Одной из важных задач, решаемых с использованием SmartPlant Review на стадиях жизненного цикла (ЖЦ) строительства, модернизации и эксплуатации является получение точной информации о расположении объектов обслуживания на производственной площадке. В SmartPlant Review реализована возможность с помощью измерительных инструментов оценить доступ к месту ремонта (рис. 1) и необходимость применения специальных средств и вспомогательного оборудования (лестницы, трапы).

Рис. 1. Правильная оценка 3D-модели позволяет оценить и организовать необходимый доступ к месту ремонта

Обеспечение процессов модернизации с использованием результатов 3D­сканирования

Остановимся более подробно на работе модуля SmartPlant Review, обеспечивающего интеграцию с облаком точек (Point Cloud Integrator).

В последние годы в процессе модернизации производства часто используются технологии 3D­сканирования, при этом возникает необходимость включать в 3D­модель ранее спроектированные объекты. Часто такие объекты проектировались либо в электронном виде, но «на плоскости», либо вообще с использованием кульмана «на бумаге». Включение в 3D­модель ранее спроектированных объектов проводится для проверки на коллизии, измерения расстояний и принятия технических решений.

С одной стороны, «поднять» из двумерных данных 3D­модель ранее построенных объектов и оборудования, не подлежащих модернизации, — достаточно непростая задача. С другой стороны, для проверок на коллизии и проведения измерений достаточно включить в модель облако точек — результат 3D­сканирования. Именно эта задача выполняется модулем Point Cloud Integrator.

Контроль и аннотирование модели

SmartPlant Review — это также средство общения между специалистами для принятия правильного инженерного решения при проектировании, на этапе строительства и монтажа объекта. Для этого в ПО предусмотрен специальный инструмент, позволяющий создавать текстовые аннотации — информационные маркеры. Аннотации позволяют обмениваться информацией прямо «на модели».

Внешние ссылки

Важной функцией SmartPlant Review является возможность указать из 3D­модели ссылки на любой файл. Это может быть чертеж или отдельная модель входящего оборудования, спроектированная в другом САПР, полный комплект документации для элементов оборудования, технологические и электрические схемы и т.д.

Дело в том, что в 3D­модели крупного объекта, просматриваемой в SmartPlant Review, для части оборудования целесообразно использовать лишь упрощенную (схематическую) 3D­модель, учитывающую габариты. Это связано с тем, что основной решаемой задачей является правильное размещение оборудования и подводимых коммуникаций. С целью получения подробной информации о таком оборудовании достаточно осуществить переход по ссылке от его схематичного изображения, например, к необходимой документации (рис. 2).

Рис. 2. Ссылка на оборудование. При инициализации производится переход к документации и 3D-модели

Фотореалистичные изображения

Благодаря наличию функции просчета трассировки лучей (Ray Tracing, модуль Photo­Realism) в SmartPlant Review можно создавать фотореалистичные изображения. Трассировка учитывает отражение освещения от поверхностей, полутени, симулирует глобальное освещение. Этот же метод можно использовать для просчета 3D­анимации, что сделает презентацию проекта гораздо более эффектной (рис. 3).

Рис. 3. Пример трассировки лучей

Отображение информации, созданной в разных САПР, в единой модели

Важной особенностью при создании 3D­модели в SmartPlant Review является то, что проектирование может производиться в различных САПР. При этом, например, единую модель часто требуется получить из моделей, созданных в Intergraph SmartPlant 3D и Intergraph PDS, а кроме того, при проектировании могли использоваться средства других производителей, например AVEVA PDMS.

С помощью отдельного модуля ПО SmartPlant Review Publisher можно осуществлять конвертацию из форматов большинства популярных САПР в формат SmartPlant Review. В условиях использования разнородных платформ такая возможность становится весьма актуальной.

Также SmartPlant Review Publisher обеспечивает возможность автоматической конвертации и «распределения» 3D­модели по сети в установленное время. Иными словами: по расписанию из указанных каталогов сети происходит «сбор» файлов — результатов работ в различных САПР, после чего производится конвертация «собранного» в формат SmartPlant Review и «доставка» результата на указанные рабочие места. Эта процедура используется для контроля процесса проектирования и просмотра всего проекта (рис. 4).

Рис. 4. Представление 3D-модели пользователю SmartPlant Review. Средняя часть спроектирована с применением САПР Intergraph SmartPlant 3D, остальное — с помощью САПР Intergraph PDS

О преимуществах использования SmartPlant Review исполнителями и заказчиками проектных работ

Теперь остановимся на преимуществах применения SmartPlant Review пользователями, которых можно разделить на две основные группы: непосредственно проектировщики и заказчики проектирования, в дальнейшем эксплуатирующие те или иные объекты. Например, проектный институт и нефтеперерабатывающий или химический завод. Для проектной организации SmartPlant Review — незаменимое и относительно недорогое средство для координации работы разных специалистов проектного офиса при согласовании работ, выдаче заданий и проведении совещаний и презентаций. Отметим, что процесс обучения работе в SmartPlant Review занимает максимум два дня.

Не менее заметный эффект при использовании SmartPlant Review может получить заказчик проектирования. Особенностью применения трехмерного проектирования, которую часто не учитывают проектировщики и их заказчики, является тот факт, что выпуск рабочей документации необходимо начинать не ранее чем при 90% готовности и согласованности трехмерной модели между заказчиком и исполнителем. Только в этом случае обеспечивается высокое качество выпускаемой документации, недоступное при обычном проектировании. В идеале именно после 90% готовности модели должны начинаться финансовые расчеты между участниками проекта. На этом этапе внесение существенных изменений в проект или невозможно, или должно проводиться за дополнительную плату. Следовательно, в ходе работы над проектом необходим инструмент взаимодействия между заказчиком и исполнителем, которым и является SmartPlant Review. Предполагается, что на всех этапах проектирования исполнитель выгружает модель или ее элементы заказчику на согласование, выдачу замечаний и изменений.

Такой подход позволяет снизить количество коллизий и ошибок, упростить окончательное согласование и в последующем поднять качество и сроки строительства того или иного объекта. Ведь не секрет, что обычной практикой является обнаружение существенных ошибок в проекте уже на этапе строительства, что приводит к потерям времени и сложностям в договорных отношениях между сторонами вплоть до их расторжения с финансовыми и временными потерями при вводе объектов в эксплуатацию. Применение SmartPlant Review позволяет при небольших затратах снять огромное количество проблем и строить объекты качественно, в срок и без удорожания.

Новые возможности SmartPlant Review 2012

Кратко перечислим наиболее интересные, на наш взгляд, «общие» для подсистем SmartPlant Review2012 возможности, которые появились в новой версии:

• SmartPlant Review 2012 поддерживает MSI Installer;
• теперь несколько экземпляров SmartPlant Review 2012 могут работать одновременно с одной моделью;
• улучшена функция поиска объектов 3D­модели — он стал более удобным для пользователей;
• пользователи могут менять начальный формат единиц измерения в стандартной коллекции измерений. В новой версии настроенная пользователем стандартная коллекция измерений может быть использована на разных проектах SmartPlant Review 2012;
• в новую версию внесена функция, при помощи которой можно экспортировать 3D­модель в формат PDF для просмотра ее в бесплатном средстве — Adobe Reader (ранее эта функция реализовывалась лишь через дополнительное программное обеспечение стороннего производителя — CaXperts);
• добавлена возможность экспорта только тех объектов, которые отображаются в главном окне. Пользователь SmartPlant Review 2012 может сохранять «часть 3D­модели» из выбранного набора объектов, обладающего общими признаками (в терминологии компании Intergraph — Display set);
• теперь текстовые аннотации могут быть многострочными;

SmartPlant Review 2012 поддерживает систему календарного ресурсного планирования Primavera P6 Release 8.1 для симуляции процесса строительства проекта.

Новое в анимации и симуляции SmartPlant Review 2012

Теперь подробнее остановимся на новом функционале анимации.

• в SmartPlant Review 2012 для анимации групп объектов отображается виртуальный путь перемещения;
• в SmartPlant Review 2012 существуют три вида анимации:

­ анимация Display Set — для групп объектов 3D­модели,

­ анимация Key Frame — классическая анимация виртуальной камеры по ключевым кадрам,

­ анимация Schedulle Review — симуляция процесса строительства.

Думаем, что суть первых двух типов анимации понятна из названия, а на вопросах симуляции процесса строительства мы останавливались ранее.

В новой версии SmartPlant Review 2012 появился инструмент для проигрывания анимации — Animation Player (вместо Motion toolbar). В опциях Animation player можно выбрать разные виды созданных пользователем анимаций. Кроме того, этот инструмент обеспечивает возможность просчета и записи в видеоформат AVI.

a

b

v

Рис. 5. Перемещаемый объект находится в начальной точке (а); в промежуточной точке (б); в конечной точке (в)

Новый функционал по работе с группами объектов SmartPlant Review 2012

Создание групп объектов

В новой версии SmartPlant Review 2012 можно выделять объекты с помощью стандартного для Windows сочетания клавиш Ctrl + и создавать группу объектов (Dispay Set).

Созданную группу объектов можно перемещать, используя стандартный drag­and­drop, и отслеживать маршрут. Рис. 5а­в иллюстрируют перемещение объекта (интерфейс пользователя).

Анимированная симуляция групп объектов

Важной новой функцией SmartPlant Review 2012 является возможность одновременной анимированной симуляции группы объектов. Иными словами, в отличие от предыдущей версии, существует возможность наблюдать за «наполнением» модели всеми элементами одновременно при перемещении по оси времени. Рис. 6а­в иллюстрируют анимацию демонтажа оборудования.

a

b

v

Рис. 6. Начальное положение демонтируемого оборудования (кадр анимированной симуляции демонтажа) — а; промежуточное положение демонтируемого оборудования (кадр анимированной симуляции демонтажа) — б; конечное положение демонтируемого оборудования (кадр анимированной симуляции демонтажа) — в

Быстрое отображение состава объекта и групп объектов

SmartPlant Review 2012 поддерживает команду быстрого выбора (QuickPick), при выполнении которой и наведении курсора на объект, имеющий сложную структуру, в появившемся окне перечисляется состав объекта (рис. 7). Для группы объектов (Display Set) эта функция также поддерживается.

Рис. 7. Функция быстрого выбора. Работа с составом объекта. Интерфейс пользователя

Повышение производительности и быстродействия

Отметим, что производительность работы SmartPlant Review 2012 выше, чем у предыдущей версии. Кроме того, уменьшился размер файла баз данных и увеличилась скорость ее создания.

Заключение

Таким образом, SmartPlant Review 2012 позволяет решить задачи визуализации для оценки, согласования и принятия проектно­технических и управленческих решений в процессе проектирования, строительства, эксплуатации и модернизации объекта. При этом описанное программное обеспечение развивается. SmartPlant Review 2012 имеет модули и подсистемы, использование которых совместно с параллельно развивающимися средствами (САПР, 3D­сканеры, технологии визуализации и т.п.) способно дать большой эффект.

Надеемся, что материал принесет пользу при выборе технологии и средств информационного обеспечения управления и поддержки ЖЦ объекта с непрерывным производственным циклом

САПР и графика 8`2013