Эффективность использования программного комплекса Rebis AutoPLANT

М. Горман

Немного истории

Выбор системы для 3D-проектирования

Опыт использования Rebis OMNI-SERIES в Sharp Design

Подводим итоги

Мы продолжаем серию публикаций, посвященных использованию программ фирмы Rebis в России и за рубежом. На этот раз предлагаем вам ознакомиться с американским опытом внедрения программ Rebis AutoPLANT и OMNI-SERIES. Статья составлена на основе перевода материалов, предоставленных фирмой Rebis Industrial Workgroup Software.

Shаrp Design — широкопрофильная проектно-конструкторская фирма, основанная в 1985 году. Фирма занимается разработкой проектов машин и механизмов, проектов для гражданского строительства, проектов систем КИПиА, проектов электрических систем и электрооборудования, проектов технологических установок. Неоднократно фирма выполняла проектные работы для нефтехимической, химической, фармацевтической отраслей промышленности США, а также для электроэнергетики и строительства.

Проект установки по очистке отходящих газов для нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) был разработан и реализован фирмой Shаrp Design для одного из крупных НПЗ в США. Реализация проекта должна была снизить выбросы отходящих газов, что, в свою очередь, привело бы к снижению выбросов серы в атмосферу. Проект установки по очистке отходящих газов включал две блочные колонны-абсорбера и скруббер Вентури. Каждый абсорбер имел диаметр 24 дюйма и длину 5 футов. В каждом из них использовалась насадка из монель-металла для обеспечения хорошей поверхности раздела фаз между газом и раствором.

Немного истории

Некоторое время тому назад фирма Shаrp Design при разработке проектов подобного типа использовала обычную СAD-cистему, позволяющую рисовать двухмерные чертежи и схемы. Поэтому работа начиналась с создания чертежей горизонтальных проекций, сечений и изометрических чертежей. В процессе вычерчивания приходилось прорисовывать несколько видов одного и того же оборудования, причем получалось так, что каждый вид вычерчивался на отдельном листе. Одна из проблем такого подхода заключалась в том, что в каждом из чертежей воспроизводились некоторые повторяющиеся элементы оборудования, и проектировщики должны были обеспечить их согласованность в различных чертежах. Несогласованность в конструкторской документации часто приводила к ошибкам, которые обнаруживались при строительстве объекта или установки и исправление которых в процессе строительства требовало серьезных дополнительных вложений. Кроме того, с использованием такого подхода к проектированию связана еще одна проблема. Суть ее заключается в том, что, работая в двухмерной среде, трудно визуально представить, как будут выглядеть в пространстве компоновка оборудования и его обвязка. Поэтому в процессе строительства часто возникали конструктивные сложности и несоответствия в проекте, которые приходилось решать уже в ходе строительства.

Для того чтобы можно было решить подобные проблемы на стадии проектирования, фирма приняла решение о переходе к разработке проектов на основе программ пространственного проектирования и трехмерного моделирования. Основным отличием трехмерного подхода к проектированию промышленных объектов является то, что все проектировщики начинают свою работу с создания 3D-модели проектируемого объекта, а не с разработки его отдельных чертежей. После завершения разработки модели ее можно использовать для изготовления требуемых рабочих чертежей, планов, сечений или изометрических чертежей. В данном случае гарантируется полная согласованность чертежей, поскольку каждый из них генерируется с использованием одной и той же трехмерной модели. Среди основных преимуществ такого подхода можно назвать то, что проектировщик в любой момент времени в ходе разработки проекта может воспроизвести любой нужный ему вид, включая общий вид всего проектируемого объекта «с высоты птичьего полета». Эта технология проектирования почти на 100% обеспечивает инженерам отсутствие конфликтов в проекте и решение многих других проблем еще на этапе компьютерного моделирования.

Выбор системы для 3D-проектирования

Около года назад перед фирмой Shаrp Design встал вопрос о выборе подходящей СAD-системы для трехмерного проектирования промышленных объектов. Знакомство с системами началось с пакета программ Intergraph PDS, потому что некоторые клиенты нашей фирмы пользовались этой системой. Однако стоимость одного укомплектованного данной системой рабочего места, включающего программные и аппаратные средства, превышает 50 тыс. долл. Поэтому было решено обратить внимание на системы для проектирования промышленных объектов, предназначенные для использования на персональных компьютерах. В связи с тем что клиенты Sharp Design использовали для работы файлы в формате Intergraph PDS, были рассмотрены приложения, работающие с графическим ядром MicroStation фирмы Bentley Systems, файлы которых совместимы с форматами PDS. В результате специалисты Sharp Design остановили свой выбор на пакете для проектирования промышленных объектов Rebis OMNI-SERIES. В этом пакете реализованы возможности трехмерного параметрического моделирования промышленных объектов, автоматической генерации изометрических чертежей, а также автоматической генерации ведомостей изделий и спецификаций, имеются инструменты для проверки модели на предмет несоответствий конструкции, коллизий и несанкционированных пересечений элементов. При этом его стоимость равна 1/15 стоимости UNIX-ориентированных систем проектирования.

Опыт использования Rebis OMNI-SERIES в Sharp Design

Работа с Rebis OMNI-SERIES начинается с разработки технологической схемы (P&ID-схемы), в которой определяются номер, материал, спецификации и назначение каждой трубы и технологического оборудования. Далее инженер продолжает разработку проекта, создавая планы и размещая на них элементы оборудования, а затем размещает на чертежах концы каждого участка трубопровода. Для этого инженер либо вводит их координаты, либо просто щелкает в нужных местах плана мышью.

Использование третьей пространственной координаты позволяет инженерам-проектировщикам просматривать модель в любом направлении и с любой точки зрения, поворачивая модель под различными углами. Rebis OMNI-SERIES располагает функцией автоматической вставки 3D-трубы в любое место трехмерной модели, в любом положении. При моделировании трехмерной модели трубы вокруг ее осевой линии размещается цилиндрическая оболочка с размерами, взятыми из базы данных проекта или из спецификации. Rebis OMNI-SERIES постоянно работает с базой данных проекта, которая предназначена для отслеживания соответствия устанавливаемых элементов трубопроводов спецификации и материалам, используемым для данного проекта. База данных связана с символами на технологических схемах и трехмерными элементами трубопроводов и оборудования, которые проектировщик вставляет в 3D-модель. Каждый раз, когда в схему или модель вставляется элемент, в базу данных проекта добавляются имя, номер элемента и его спецификация. Информация из базы данных может быть использована в дальнейшем для генерации бланков спецификаций или ведомости материалов для всего проекта в целом. Эта функция устраняет значительную часть рутинной работы, которую обычно приходится делать инженерам. Визуализация пространственной модели конструкции установки позволила специалистам Shаrp Design на стадии компьютерного моделирования оптимизировать расположение отводов и оценить различные маршруты прокладки линий трубопроводов уже на начальной стадии процесса проектирования. Это, в свою очередь, помогло нашим инженерам без проблем выдержать строгие нормы по компоновке оборудования на площадке заданного размера.

Работая над проектом установки очистки, на этапе разработки предложения специалисты фирмы Shаrp Design разработали приближенную модель предлагаемой конструкции установки с использованием P&ID-схем, предоставленных заказчиком. Эту модель применили для создания пространственной графической модели установки, чтобы продемонстрировать заказчику вид предлагаемой конструкции. Использование базы данных и спецификации при разработке макета модели установки дало возможность проектировщикам достаточно быстро сгенерировать ведомости материалов, определить число сварных швов, требуемых для сборки блоков установки, и многое другое. Использование возможностей трехмерного моделирования позволило фирме Sharp Design выиграть конкурс на разработку проекта, поскольку помимо законченной модели предприятия она смогла представить заказчику точную информацию о стоимости проекта.

Проект разрабатывался настолько быстро, что при каждой еженедельной встрече с представителями заказчика, когда обсуждался ход выполнения работ, фирма Shаrp Design могла демонстрировать достигнутый ею значительный прогресс в процессе проектирования. Кроме того, сделанный строителями предварительный анализ модели инициировал ряд полезных предложений с их стороны по изменению расположения насосов для более удобного их обслуживания, по размещению трубопроводов с целью упрощения проведения сварочных работ при их монтаже на монтажной площадке и т.д. Подобного рода предложения при использовании стандартных методов двухмерного проектирования были бы невозможны, поскольку слишком трудно читать насыщенные чертежи и представлять при этом общий вид установки. В ходе одной из еженедельных встреч представители заказчика указали не некоторые не вполне ясные аспекты проекта, которые не были достаточно четко проработаны в оригинальном предложении. Они посчитали, что нужно полностью переместить секцию блока очистки на другую сторону установки. Если бы проектировщики разрабатывали проект в 2D-среде, им пришлось бы отказаться практически почти от всех уже сделанных ими чертежей и начать работу над проектом заново. А при наличии 3D-модели установки для решения этой задачи потребовалось только выбрать нужное место на модели и перетащить необходимую секцию в нужное положение — все это было проделано на глазах представителей заказчика. Полностью модель была разработана за два месяца, и на этот этап проекта было затрачено на 50% меньше времени, чем обычно требовалось при разработке проекта в 2D-среде. После согласования модели с заказчиками потребовалось только изготовить рабочие чертежи, виды, сечения и изометрические чертежи, которые были нужны для передачи подрядчикам. Поскольку модель была разработана с использованием третьего измерения, то для создания на ее основе ортографических чертежей, сечений и рабочих чертежей необходимо было просто отсечь требуемую часть от 3D-модели и сгенерировать файл чертежа с удаленными невидимыми линиями. Каждое сечение выбиралось с использованием секущих плоскостей. Для создания изометрических чертежей нужно было только открыть окно просмотра для получения 2D-вида в пространстве листа. Этот вид можно было повернуть в любом направлении и сохранить в файле, который имеет ссылки на 3D-модель, поэтому любые изменения, сделанные в оригинальной 3D-модели, автоматически отображаются на изометрических чертежах. Все ортографические и изометрические чертежи генерируются из 3D-модели. Время создания полностью законченного изометрического чертежа равнялось одному-двум часам, тогда как на изготовление одной изометрии в 2D-cреде проектирования затрачивается обычно около 10 часов. Получаемые таким образом изометрические чертежи имеют отметки высот и правильно аннотированные и нанесенные размеры. Одним из главных преимуществ использования 3D-подхода к проектированию является существенное повышение точности выполняемых чертежей. Связь ортографических и изометрических чертежей с 3D-моделью обеспечивает согласование всех чертежей, видов и разрезов друг с другом.

Фирма Shаrp Design использует базу данных спецификаций для автоматической генерации ведомости материалов и спецификации для каждого чертежа. Также автоматически генерируются списки оборудования для создания 3D-чертежей. Эти предварительно проверенные базы данных, содержащие информацию об узлах и деталях, гарантируют, что размеры являются согласованными и точными и что перечни материалов включают точные документальные данные, такие как номера узлов и деталей, описания и количества. При окончательной проверке 3D-модели основное внимание уделялось контролю точности всей пространственной компоновки спроектированной установки очистки — при этом отдельные изометрии и перечни материалов почти не проверялись.

В результате клиент был вполне удовлетворен разработанным проектом и сроками его выполнения. Установка была спроектирована за меньшее время, и стоимость работ оказалась меньше ожидаемой. Кроме того, наличие точной и подробной 3D-модели на ранней стадии разработки проекта сделало возможным участие клиента в разработке проекта. Shаrp Design, со своей стороны, в процессе разработки этого проекта приобрела ценный опыт трансформации процесса проектирования с помощью метода пространственного проектирования. Успешное завершение проекта установки позволило фирме принять решение об использовании при разработке будущих проектов технологии пространственного проектирования с помощью программного обеспечения фирмы Rebis.

Подводим итоги

Разработка проекта установки по очистке отходящих газов на НПЗ в 3D-проектной среде позволила провести проектные работы за 9 месяцев (при стандартном методе проектирования в 2D-cреде на такую работу уходит 15 месяцев). Использование 3D-проектной среды дало возможность точно определить количество нужных материалов и обеспечить строителей необходимой им информацией всего за несколько недель. Это позволило приступить к строительству установки одновременно с разработкой рабочих чертежей проекта, а также сократить время создания рабочих чертежей проекта с 4 до 2 месяцев. Кроме того, при работе в 3D-проектной среде вся информация, необходимая для точной оценки количества используемых материалов и необходимых сварочных работ на этапе предложений и оформления заявок на материалы, была собрана в одном месте, что исключило необходимость учета фактора неопределенности при оформлении заявок.

«САПР и графика» 9'2001