1 - 2006

Развитие комплексной САПР реконструкции предприятий TechnoCAD Glass: молниезащита и защита информации

Владимир Мигунов

Особенности автоматизации проектирования реконструкции предприятий

Автоматизация проектирования молниезащиты зданий и сооружений

Автосохранение информации в комплексной САПР

На страницах нашего журнала (№ 4-6’2004) уже рассказывалось о комплексной отечественной САПР TechnoCAD GlassX, ориентированной на проектирование реконструкции предприятия, осуществляемого силами проектно-конструкторского подразделения. Настоящая статья посвящена особенностям развития этой САПР, их использованию в автоматизации проектирования молниезащиты зданий и сооружений и в защите проектной информации путем автосохранения в последней версии программной системы, которая теперь называется TechnoCAD Glass.

Особенности автоматизации проектирования реконструкции предприятий

Сегодня наблюдаются тенденции активного перехода к трехмерному моделированию и к соответствующей параметризации в машиностроительных САПР, однако для автоматизации проектирования реконструкции предприятий эти направления развития отнюдь не являются приоритетными. В числе причин этого имеются, на взгляд автора, довольно очевидные, но есть и такие, которые носят дискуссионный характер и требуют обоснования. Приведенные ниже соображения лежат в основе развития САПР реконструкции предприятий — TechnoCAD Glass.

Двумерность

Результат деятельности, подлежащей автоматизации, — это в основном чертежи для строительно-монтажных работ. При этом крайне ограничены возможности сквозного использования электронного проекта — вплоть до изготовления изделий и поддержки их жизненного цикла, имеющиеся, например, в машиностроении и электронике. В рассматриваемом случае необоснованность стремления к трехмерным моделям отмечается во многих источниках, например:

• «Сама фирма Autodesk и ее партнеры пытаются “перетянуть одеяло” в сторону трехмерного моделирования и оптимизации конструкций, уделяя меньше внимания системам подготовки и выпуска “обычной” документации, которая до сих пор в основном и нужна заказчикам» [1];

• «Впрочем, основной задачей проектирования является не создание эффектной трехмерной картинки, а формирование полного комплекта чертежей, необходимых для строительства» [2];

• «Немалая часть работ, выполняемых организацией, приходится на проекты реконструкции или небольшие заказы, где применение технологий трехмерного проектирования не оправданно ни по затратам, ни по срокам. Кроме того, не следует забывать, что конечный продукт работы проектировщика — это прежде всего чертежи и спецификации, а не трехмерные модели. Так что и после внедрения трехмерных технологий основная часть работ выполняется в двумерном формате» [3].

Для российских проектировщиков очень важно, как все это сказывается на стоимости оснащения рабочего места: «Простой расчет показывает, что для оснащения 100 рабочих мест (средняя по нынешним временам проектная организация) только минимально необходимыми программными продуктами и только “под AutoCAD” потребуется не менее 1 700 тыс. долл., то есть около 17 тыс. долл. на одно рабочее место» [1]. (От редакции. Нам не понятно, откуда взялись такие цифры. По нашим данным, одно рабочее место только “под AutoCAD” (с учетом покупки 100 лицензий) стоит около 2 тыс. долл., то есть 100 рабочих мест обойдутся в 200 тыс. долл. Да и, честно говоря, хотелось бы посмотреть на “среднюю” проектную организацию, имеющую 100 легальных (!!!) версий любого ПО. Нам кажется, в России их можно пересчитать по пальцам.)

Прежде всего, здесь играет роль низкая стоимость геометрического ядра. По оценке Владимира Панченко, руководителя аналитического отдела подразделения АСКОН-Коломна, создание собственного трехмерного ядра для выполнения большинства задач машиностроительного проектирования требует 100 человеко-лет [4]. При разработке же TechnoCAD Glass трудоемкость создания двумерного геометрического ядра составила менее 1 человека-года. Двумерное ядро ориентировочно на порядок менее требовательно к ресурсам компьютера и на два порядка проще в плане модификации и развития. Не случайным представляется и тот факт, что к 2005 году даже в машиностроении «количество проданных лицензий КОМПАС-График в три раза выше, чем КОМПАС-3D» и что «многим заказчикам, в силу их производственных задач, 3D-моделирование пока просто не нужно» [5].

Векторно-растровая графика

Большая часть проектной документации на те предприятия, которые построены до определенного (совсем недавнего) времени, существует только в бумажной форме. Большинство проектов выполняются «поверх» прежних чертежей, с изменением одной части и сохранением другой. Поскольку прежние чертежи хранятся в архивах в бумажном виде, САПР реконструкции должна обеспечивать работу с отсканированными чертежами одновременно с векторной частью. А растровая графика принципиально отличается своей двумерностью и невозможностью параметризации.

Известно, что САПР обеспечивают совершенно разные степени автоматизации в случае создания нового проекта и в случае изменения существующего [6, 7]. Даже для машиностроения в 2000 году ситуация характеризовалась так: «Изучение и обобщение опыта работы конструкторских подразделений ряда промышленных предприятий позволяет сделать вывод о том, какие проектные процедуры являются наиболее трудоемкими и соответственно подлежащими автоматизации в первую очередь. По нашим оценкам, до 80% рабочего времени конструктора уходит на модификацию ранее разработанных проектных решений, и только 10-15% времени тратится на разработку оригинальных деталей и узлов... Поэтому, несмотря на обеспечиваемый колоссальный прирост производительности труда, параметрические САПР пока не получили должного распространения в промышленности» [7].

Комплексность

Реконструкция характеризуется малым объемом каждого проекта при большом разнообразии марок входящих в него чертежей. Варианты марок ТХ, ТК, ГСН, ГТ, ГП, АР, КЖ. КМ, КД, ОВ, ВК, НВК, ТС, ЭМ, ЭО, ЭН, ЭС системы проектной документации для строительства (СПДС) встречаются в одном проекте в количестве нескольких штук. При выполнении проектов силами проектного подразделения предприятия на каждом рабочем месте разрабатываются чертежи нескольких марок и требуются соответствующие САПР.

В чертежах различных марок имеются такие общие части, как строительная подоснова или технологическая схема. Они должны передаваться от одного проектировщика к другому и допускать доработку на разных рабочих местах. Известно, что экспорт данных из других систем сопряжен с трудностями, поэтому в любом случае полной точности добиться не удается [4]. Оптимальным решением здесь является использование общего ядра на рабочих местах, обменивающихся чертежами. В TechnoCAD Glass такой подход реализован полностью, поскольку система включает общий набор операций черчения плюс специализированные проблемно-ориентированные расширения:

• подготовка схем автоматизации технологических процессов;

• генерация чертежей строительной подосновы в плане (этаж, фундамент, покрытие/перекрытие) и в разрезе;

• компоновка оборудования в плане и в разрезе в производственных помещениях и на наружных установках с автоматическим контролем расстояний от габаритов оборудования до стен, колонн, другого оборудования;

• подготовка аксонометрических схем трубопроводных систем (АСТС);

• подготовка спецификаций к АСТС по промышленным каталогам на давления до 10 МПа и до 250 МПа;

• генерация чертежей трубопроводов, опор и сечений, изображений теплоизоляции, обозначений трубопроводов и арматуры с выбором в каталогах; автоматизированная привязка арматуры к трубопроводам;

• генерация чертежей узлов сварных соединений деталей газопроводов, паропроводов и трубопроводов высокого давления;

• подготовка рабочих чертежей элементов оборудования и трубопроводов;

• генерация чертежей узлов строительных конструкций;

• разработка чертежей профилей наружных сетей водоснабжения и канализации;

• специфицирование в чертежах отопления, вентиляции и кондиционирования, внутренних и наружных сетей водоснабжения и канализации, теплоснабжения на основе электронных каталогов, включая подготовку таблиц колодцев и дождеприемников;

• проектирование молниезащиты зданий и сооружений;

• ведение чертежей технологических схем в составе регламентов производства.

Русскоязычная основа; жесткая поддержка ЕСКД и СПДС

При выполнении проектов реконструкции силами подразделения его собственного, обычно немногочисленного, проектного предприятия сотрудники не имеют возможности специализироваться на узких частях проекта. Поэтому желательно, чтобы используемые ими системы проектирования были просты в освоении и требовали минимального объема настроек. Эти требования выполняются наиболее полно, если САПР изначально основаны на русском языке и сразу настроены на поддержку отечественных систем стандартов ЕСКД и СПДС. В частности, TechnoCAD Glass вообще не позволяет использовать типы линий, масштабы и другие установки, не допускаемые ГОСТами. Для этого не требуются ни программные надстройки, ни создание специальных библиотек символов, линий и др.

Модульная технология реализации специализированных расширений и параметризация отдельных трехмерных задач

В TechnoCAD Glass для создания проблемно-ориентированных расширений применяется модульная технология [8], основанная на хранении всех параметров автоматизируемой части проекта в одном элементе чертежа — модуле, с генерацией изображения по этим параметрам. При этом специальные структуры хранения параметров позволяют обеспечить высокую степень автоматизации работ. Выделяемая в модуль часть чертежа характеризуется сильными внутренними связями, которые отражаются в параметрическом представлении в форме, близкой к реляционным базам данных. В то же время проектировщик работает в привычном для него графическом интерфейсе, выбирая элементы в чертеже, двигая их и т.д.

Отдельные специализированные расширения САПР, в которых автоматизация работ существенно повышается при использовании трехмерных представлений объектов проектирования, требуют соответствующих трехмерных моделей. В частности, такие представления полезны в аксонометрических схемах трубопроводных систем, при построении разрезов строительной подосновы, в проектах молниезащиты зданий и сооружений. Но результатом работ здесь тоже остаются чертежи, хотя для их создания требуется задавать третью координату. Универсальное трехмерное геометрическое ядро при этом не требуется — в каждом случае принимаются специальные решения, ограниченные потребностями конкретной задачи.

В начало В начало

Автоматизация проектирования молниезащиты зданий и сооружений

Проект молниезащиты — один из примеров использования третьей координаты (высоты молниеприемников) для автоматизации подготовки двумерных чертежей. C 1987 года проектирование молниезащиты зданий и сооружений велось по руководящему документу [9]. Затем на смену ему пришла инструкция [10], внесенная в реестр действующих в электроэнергетике нормативных документов приказом ОАО РАО «ЕЭС России» № 422 от 14.08.2003 г. TechnoCAD Glass позволяет рассчитывать зоны защиты на выбор, по любому из этих двух документов. Полный переход на инструкцию [10] нецелесообразен по причинам, о которых мы скажем ниже.

Отличия методик расчета зон защиты в РД и в СО

В РД [9] имеются варианты расчета зон защиты для двух уровней надежности: А — 0.995; Б — 0.95, причем эти уровни являются оценкой для «средних» по расположению объектов, не находящихся вблизи границы зоны защиты. Соответствующие «крайним» объектам уровни надежности составляют для зон защиты [9]: А — 0.99; Б — 0.9. В [10] таких вариантов стало больше, и используются только характеристики предельно допустимой вероятности удара молнии в объект, то есть уровни надежности, соответствующие «крайним» из защищаемых объектов. Для обычных объектов таких уровней предусматривается четыре: 0.98, 0.95, 0.9 и 0.8; для специальных объектов, к которым, в частности, относятся химические производства, их три: 0.999, 0.99 и 0.9. Несмотря на включение зон защиты А и Б в состав рассчитываемых по Инструкции [10], там, в отличие от РД [9], нет формул для расчета зон защиты для одиночного стержневого молниеотвода с высотой от 150 до 600 м, для двойного стержневого молниеотвода с разной высотой молниеприемников и для двойного тросово го молниеотвода с разной высотой тросов. Кроме того, для целей поверочных (контрольных) расчетов ранее спроектированных систем молниезащиты необходима возможность рассчитать их зоны защиты по РД [9].

Вариант расчета молниезащиты обычного объекта по стандарту Международной электротехнической комиссии IЕС 1024 в описываемой версии TechnoCAD Glass не реализован в связи с ориентацией на химические производства.

Реализация проектирования молниезащиты

Выбор типа зоны защиты теперь осуществляется в меню из пяти вариантов (рис. 1).

В ходе интерактивного перемещения молниеприемников курсором мыши их зоны защиты могут сливаться, и при выборе расчета по Инструкции [10] зона защиты пары молниеприемников разной высоты уже не рассчитывается — в этом случае программа дает сообщение. В остальном проектирование молниезащиты не отличается от ранее описанного [11]. Автоматически генерируются: один вид сверху, ноль или больше вертикальных сечений с размерами и текстами, таблица расчета.

Рис. 1. Выбор уровня надежности и методики расчета зон защиты

Рис. 1. Выбор уровня надежности и методики расчета зон защиты

На рис. 2 показано главное окно TechnoCAD Glass при проектировании молниезащиты. Синим цветом изображен защищаемый объект (вид сверху, сгенерированный по комплекту параметров плана этажа, а также контуры сечений A-A и Б-Б), коричневым цветом — модуль оформления чертежа (рамки формата, основная и дополнительные надписи с текстами); а все остальные элементы составляют модуль проекта молниезащиты, генерируемый по параметрическому представлению, причем красным цветом показаны сечения зон защиты, а черным — оставшиеся элементы). На плане представлены горизонтальные сечения полной зоны защиты от двух стержневых молниеприемников для высот, равных высоте защищаемого здания и высоте выступающего крыльца. Элементы в этом модуле жестко связаны. При перемещении с помощью мыши одного из молниеприемников синхронно перечерчиваются: все горизонтальные и вертикальные сечения зон защиты, числовые значения в размерах радиусов зон защиты и в размере расстояния между осями молниеприемников. Такая степень автоматизации достигается за счет модульной технологии реализации расширений с учетом высоты молниеприемников.

Рис. 2. Проект молниезащиты с вертикальными сечениями A-A и Б-Б

Рис. 2. Проект молниезащиты с вертикальными сечениями A-A и Б-Б

В начало В начало

Автосохранение информации в комплексной САПР

В первую очередь проектировщиков беспокоят такие угрозы информации в САПР, как порча и утрата электронных документов (файлов с чертежами), поскольку это приводит к необходимости повторно выполнять уже сделанную работу. При эксплуатации САПР можно выделить шесть типов угроз, которые встречаются в практике и с которыми можно бороться программными средствами самой САПР.

• случайное удаление, изменение элементов чертежа, например, если нажата не та клавиша или кнопка;

• утеря результатов работы со времени последнего сохранения чертежа на диск вследствие отказов сети электроснабжения, узлов компьютера, операционной системы и самой САПР;

• случайная замена чертежа другим с тем же именем файла. Дело в том, что для идентификации чертежей проектировщики часто употребляют номер проектируемого корпуса. При этом монтажный чертеж трубопровода и схема автоматизации, созданные на разных рабочих местах, могут иметь одно и то же имя файла. При передаче чертежей между рабочими местами возникает угроза неумышленной замены чертежа;

• сомнения в целостности чертежа, возникающие при отсутствии системы ответственного электронного архивирования (хранения) файлов чертежей. Чертеж может измениться в результате неосторожных действий при его просмотре или печати, при использовании его в качестве заготовки для создания другого чертежа;

• снижение качества чертежа из-за наличия в нем геометрических элементов, полностью совпадающих друг с другом (наложенных);

• неполная информация о внесенных в чертеж изменениях при последовательной его доработке на разных рабочих местах либо при многосеансовой доработке на одном рабочем месте.

Защита чертежей от этих шести угроз в TechnoCAD Glass реализована такими средствами, как «Откат», «Автосохранение», «Автоматическое резервное копирование», «Электронная подпись», «Удаление дублей», «Сравнение чертежей». Здесь мы более подробно остановимся на автосохранении, поскольку в предыдущих версиях системы этой функции не было, а специфика комплексной САПР приводит к необходимости автосохранения не только чертежа, но и параметрических представлений отдельных его частей.

Автосохранение — широко распространенный метод автоматического сохранения информации на диск через заданный промежуток времени со стиранием на диске предыдущей копии. При нормальном завершении сеанса работы с программой эти дисковые файлы не используются и удаляются. При аварийном завершении пользователю сообщается о наличии на диске информации, не сохраненной обычным способом, и предлагается ее восстановить (рис. 3).

Рис. 3. Запрос о восстановлении чертежа из автоматически сохраненной копии

Рис. 3. Запрос о восстановлении чертежа из автоматически сохраненной копии

В комплексной САПР, где в специализированных расширениях продолжительное время ведется работа по модификации параметрических представлений, отсутствующих в самом чертеже, возникает необходимость в автосохранении этих параметрических представлений. В частности, в TechnoCAD Glass это относится к комплектам параметров аксонометрических схем, профилей наружных сетей, проекта молниезащиты, строительной подосновы, специфицирующих табличных модулей. Во время работы в расширениях сам чертеж используется как хранилище временных рабочих элементов, и создавать его копию довольно затруднительно. Поэтому в момент перехода от работы непосредственно с чертежом к работе с параметрическим представлением в специализированном расширении, независимо от установленного периода автосохранения, создается дисковая копия текущего состояния чертежа. Автосохранение текущего комплекта параметров производится согласно установленному периоду. В случае аварийного завершения работы с комплектом параметров при следующем запуске программы будет предложено восстановить как автоматически сохраненный чертеж, так и автоматически сохраненный комплект параметров.


Литература:

1. Зуев С.А., Полещук Н.Н. САПР на базе AutoCAD — как это делается. СПб.: БХВ — Петербург, 2004.

2. Трубицын С . Сложность и комплексы или простота и комплексность? // CADmaster, 2004, № 3. М.: Consistent Software.

3. Ревзин В.Е. Комплексная автоматизация проектных организаций: цели, условия, результа­ты // CADmaster. 2005. № 4. М.: Consistent Software.

4. Гореткина Е. Путешествие в центр САПР. Обзор ядер геометрического моделирования // PC WEEK. 2005. № 6 (468).

5. АСКОН: итоги 2004 года, стратегия 2005-2007 // САПР и графика. 2005. Спец. вып.

6. Гришин С.А., Долгов Д.В. Выбор САПР средств технологического оснащения // Автоматизация и информатизация в машиностроении (АИМ 2000) / Сб. тр. Первой международной электронной научно-технической конференции. Тула: ТулГУ, 2000.

7. Иноземцев А.Н., Троицкий Д.И. Автоматическая параметризация машиностроительных чертежей // Автоматизация и управление в машиностроении. 2000. № 15. [Электронный журнал. СЦ НИТ, Designed by Wild Rose Studio. М.: МГТУ «Станкин». Режим доступа: http://magazine.stankin.ru, свободный].

8. Мигунов В.В. Модульная технология разработки проблемно-ориентированных расширений САПР реконструкции предприятия // Известия Туль­ского государственного университета. Экономика. Управление. Стандартизация. Качество. Вып. 1. Тула: ТулГУ, 2004.

9. РД 34.21.122-87. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. М.: Министерство энергетики и электрификации СССР, 1988.

10. СО-153-34.21.122-2003. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. М.: МЭИ, 2004.

11. Мигунов В.В. TechnoCAD GlassX — отечественная САПР реконструкции предприятия. Часть 3 // САПР и графика. 2004. № 6.

В начало В начало

САПР и графика 1`2006