Разработка проектов АСУТП, электротехники и связи в ОАО «Гипроспецгаз» на основе CADdy++ Электротехника

Юрий Луценко, Александр Юхов

Направления деятельности института

Этапы перестройки технологии проектирования

Выбор САПР для электротехники

Процесс внедрения CADdy++ Электротехника

Проблемы и способы их решения

Оценка эффективности новой технологии проектирования

Перспективы развития

ОАО «Гипроспецгаз» — одна из ведущих проектных организаций отрасли, берущая начало от Ленинградской проектной конторы «Центроспецстрой», образованной в 1938 году в результате слияния ряда специализированных проектных организаций. В 1958 году институт получил свое нынешнее название — «Гипроспецгаз», то есть Государственный институт по проектированию магистральных трубопроводов и специального строительства.

Направления деятельности института

Основная деятельность ОАО «Гипроспецгаз» направлена на разработку проектов строительства магистральных трубопроводов от районов добычи углеводородного сырья до мест потребления, обустройства газовых и нефтяных месторождений на континентальном шельфе, а также сооружения продуктопроводов.

За время существования института спроектировано и построено четыре крупных подземных хранилища газа, более 100 промышленных предприятий, 150 нефтебаз, среди которых 50 крупных перевалочных баз вместимостью 100 тыс. кубометров каждая на территории России (в том числе — все нефтебазы Северного морского пути), а также крупнейшая Вентспилская перевалочная нефтебаза в Латвии. Проложено около 45 тыс. км магистральных газопроводов, по которым транспортируется более 30% всего добываемого в России газа.

Участники группы внедрения САПР CADdy++ Электротехника в ОАО «Гипроспецгаз»

Сегодня в институте ведется проектирование широкого перечня объектов: компрессорных, холодильных, насосных и газораспределительных станций, линий электропередачи, дорог и вертолетных площадок, автомобильных газонаполнительных и заправочных станций с пунктами технического обслуживания, сетей газоснабжения городов и населенных пунктов, котельных установок и тепловых сетей, заводов газовой аппаратуры, систем газоснабжения промышленных предприятий, установок электрохимической защиты от коррозии.

Институт выполняет полный комплекс проектно-изыскательских работ (ПИР), начиная от осуществления инвестиций и разработки предпроектных обоснований, проведения геодезических, геологических, гидрометеорологических и экологических изысканий, технико-экономической оптимизации с помощью современных программных средств, оценки программ инвестиций, анализа стоимости и надежности, гидравлических расчетов, организации тендеров на ПИР, разработки ТЭО, проектов, рабочей документации и заканчивая обеспечением авторского надзора за строительством и освоением проектных мощностей.

Основным партнером и заказчиком «Гипроспецгаз» является ОАО «Газпром», на долю которого приходится более 80% объема проектно-изыскательских работ, выполненных собственными силами.

ОАО «Гипроспецгаз» сотрудничает с партнерами из Великобритании («Браун энд Рут»), Германии («Винтерсхалл», «Вингаз», «Сименс»), США («Дженерал Электрик», «Катерпилар» и др.), а также Бельгии, Италии, Израиля, Китая, Кореи, Нидерландов, Норвегии, Сингапура, Турции, Финляндии и Франции. Продолжается сотрудничество со странами ближнего зарубежья — c Белоруссией, Литвой, Латвией и Эстонией.

ОАО «Гипроспецгаз» принимал участие в следующих международных проектах:

• газопровод Ленинград — Выборг — Государственная граница — Хельсинки (две очереди). Здесь институт приобрел первый зарубежный опыт работы;

• газопровод Уренгой — Ужгород (две очереди), где специалисты «Гипроспецгаз» совместно со специалистами германской фирмы «АЕГ» принимали участие в разработке рабочей документации на компрессорные станции с газоперекачивающими агрегатами ГПА мощностью 25 МВт;

• газопровод Ямал — Европа. В этом проекте, разработанном совместно со специалистами Германии и Польши, впервые в отечественной практике было применено давление 8,3 МПа в газопроводе на участке Торжок — Белосток — Реден, что позволило поднять производительность и эксплуатировать в одном гидравлическом режиме газопроводные системы России, Белоруссии, Польши и Германии, а также осуществлять управление СМГ Ямал — Европа из ЦДУ ЕСГ ОАО «Газпром»;

• газопровод «Голубой поток» Россия — Турция (морской вариант). Этот проект был разработан совместно с ЗАО «Питергаз» (СП Россия — Нидерланды) и фирмой «Боташ» (Турция). Для обеспечения надежности строительства и эксплуатации морского участка газопровода Россия — Турция необходимо было провести множество изысканий, научных исследований, принять специальные проектные решения и разработать новые технологии и технические средства. Впервые в мировой практике был осуществлен подводный переход газопровода через Черное море с глубиной укладки более двух километров;

• Северо-Европейский газопровод (СЕГ), разработкой проекта которого институт начал заниматься в 1997 году совместно с финской компанией «Норд Трансгаз». Проект СЕГ получил значительный международный резонанс и поддержку Европейского Союза, присвоившего ему статус «ТЕМ»;

• газопровод «Запад — Восток» в Китае;

• реконструкция Инчукалнского ПХГ в Латвии.

В настоящее время ОАО «Гипроспецгаз» участвует в разработке программы первоочередных мероприятий ОАО «Газпром» по развитию производства и морской транспортировки сжиженного (LNG) и сжатого (PNG) природного газа, а также в проектировании Северо-Европейского газопровода.

Этапы перестройки технологии проектирования

Начиная с конца 90-х годов конкуренция между проектными организациями значительно возросла. Основной задачей в области автоматизации проектирования стало повышение качества проектирования, сокращение сроков выпуска продукции и, как следствие, повышение конкурентоспособности предприятия.

Как правило, частичная автоматизация не дает ожидаемого повышения эффективности процесса проектирования. Поэтому в нашей организации был сделан упор именно на комплексные решения. В 2002 году при активном участии генерального директора ОАО «Гипроспецгаз» А.В.Сергиенко и его заместителя по инжинирингу, науке и новым технологиям В.Н.Артамонова было принято решение о создании и внедрении комплексной системы автоматизированного проектирования (КСАПР).

Процесс создания КСАПР включает ряд последовательных этапов, реализующих следующие основные компоненты:

• создание единой информационной среды для всех структурных подразделений по всему циклу проектирования;

• обеспечение единых стандартов выпуска проектной документации в соответствии с СПДС, ЕСКД и внутренних СТП;

• разработка и оптимизация компоновочных решений с трассировкой трубопроводов, кабельных сетей и прочих коммуникаций на основе баз данных оборудования, выполненных по ГОСТ, ОСТ, СНиП и ТУ;

• создание системы управления проектными и инженерными данными, включая электронный банк данных и документооборот в целом;

• реализация возможности коллективной параллельной работы над проектом с разграничением прав доступа к информации в соответствии со статусом исполнителя;

• реализация многовариантного проектирования на всех этапах разработки проекта с получением до 70% готовой рабочей документации уже на стадии ТЭО;

• использование готовых типовых проектных решений на основе методологической базы данных проектов, блочных решений и библиотек элементов.

В настоящее время в рамках реализации концепции КСАПР ведется работа одновременно по нескольким направлениям, проведена техническая модернизация рабочих мест и локальной вычислительной сети (ЛВС), приобретены и внедрены в эксплуатацию современные программные средства для проектирования и расчетов. Помимо базовых продуктов (AutoCAD и др.) и системы управления проектными данными TDMS, это Plant 4D, Autodesk Architectural Desktop, MagiCAD, CADdy⁺⁺ Электротехника, GeoniCS, Project Studio CS Конструкции-Фундаменты, СТАРТ, СПДС GraphiCS и другие программные продукты.

Выбор САПР для электротехники

В настоящей статье мы хотели бы рассказать о нашем опыте внедрения САПР для электротехники, а также для отработки технологии автоматизации процесса проектирования электрических схем и автоматизированной генерации выходных документов по таким разделам, как связь, сигнализация, АСУТП.

Из всего представленного на рынке многообразия САПР нам необходимо было выделить те программные решения, которые хотя бы на 50% смогли удовлетворить требованиям наших проектировщиков, при этом перекрывая потребности нескольких проектных отделов и специальностей, имеющих сходную идеологию и процессы проектирования.

Разумеется, у каждой группы смежников существуют свои локальные задачи (в частности, расчеты), которые нельзя объединить в принципе. Поэтому основной посылкой к объединению смежных отделов для работы с одной САПР послужили общие операции, совершаемые всеми проектировщиками. В качестве отправной точки при выборе новой САПР было решено взять автоматизацию выпуска проектной документации. В институте был проведен сбор данных о процессах проектирования, а также анкетирование сотрудников профильных отделов, и по результатам анализа этой информации и предложений специалистов были сформулированы критерии выбора САПР.

Обзор современных САПР, проведенный в ходе нашей работы, позволил сделать вывод, что сегодняшняя номенклатура рынка САПР позволяет строить достаточно гибкие и функциональные комплексные системы проектирования на предприятиях. Вполне естественно, что ни одно программное обеспечение не может полностью соответствовать требованиям, формулируемым проектировщиками разных специальностей. Из всего многообразия рассмотренных аналогов мы остановили свой выбор на САПР CADdy⁺⁺ Электротехника.

Процесс внедрения CADdy++ Электротехника

Компания «ПОИНТ» предоставила нашей организации демо-версию САПР CADdy⁺⁺ Электротехника. В начале 2005 года мы приобрели соответствующие лицензии и начали процесс внедрения системы в трех смежных отделах: электротехническом, связи и АСУТП.

В процессе тестовой эксплуатации данного программного продукта в институте была сформирована группа внедрения, в которую вошли представители от разных производственных отделов, предполагавших использовать CADdy⁺⁺ Электротехника, а также представители отдела автоматизации проектирования и выпуска проектов. В состав группы были включены Роман Кругликов, Виктория Чеверда, Константин Муравейников, Дмитрий Нагибин, Сергей Сташков и Наталья Живова (см. фото), задачей которых стало определение требований по настройке системы, выполнение всей необходимой настройки и выпуск пилотного проекта с использованием CADdy⁺⁺ Электротехника.

Как известно, эффективность функционирования современных САПР в значительной степени зависит от способностей системы адаптироваться под конкретные задачи конечного пользователя. Разработчик САПР не в состоянии предусмотреть все тонкости проектирования, встречающиеся в той или иной отрасли. Поэтому в системе всегда должна оставаться возможность подстройки ее под нужды конкретного предприятия (усилиями как программистов фирмы-разработчика, так и специалистов-проектировщиков, работающих с этим программным обеспечением в качестве пользователей).

Мы были приятно удивлены, постепенно открывая для себя новые возможности CADdy⁺⁺ Электротехникав процессе тестовой эксплуатации. Практика показала, что для этой системы нет нерешаемых задач, поскольку гибкость и настраиваемость позволяют внедрить ее в нескольких проектных отделах, не усложняя при этом работу отдельно взятого проектировщика.

Будучи европейской системой, CADdy⁺⁺ Электротехникаполностью русифицирована, включая диалоговые окна, меню, подсказки, системные сообщения, справку и руководство пользователя. Существенную роль сыграла также своевременная профессиональная помощь, которую специалисты фирмы «ПОИНТ» оказывали нам на всех этапах работы над пилотным проектом, отвечая на вопросы проектировщиков и помогая решить прикладные задачи.

По результатам работы над пилотным проектом можно выделить следующие основные свойства САПР CADdy ++ Электротехника :

• поддержка сквозного проектирования — от создания принципиальной схемы и трассировки платы до подготовки выходных данных в реальном времени и в рамках единого проекта (рис. 1);

Рис. 1. Структурная схема технологического цикла проектирования с использованием CADdy++ Электротехника

• наличие импортных и отечественных баз данных элементов, используемых проектировщиками и учитывающих специфику нашей организации, а также возможность дополнять и изменять эту базу своими силами, без помощи компании — разработчика САПР;

• автоматизированный выпуск комплекта конструкторской документации в полном соответствии с ЕСКД (рис. 2 и 3);

• возможность включения CADdy ++ Электротехника в комплексную систему автоматизированного проектирования.

И, что оказалось для нас особенно важным и полезным, возможность системы CADdy⁺⁺ Электротехникаимпортировать DWG-файлы, а также наличие в ней механизма автогенерации схем.

Рис. 2. Пример редактирования заказной спецификации в системе CADdy

Проблемы и способы их решения

Что примечательно, нам не пришлось вводить вручную информацию в базу данных системы, поскольку функциональные механизмы CADdy⁺⁺ Электротехника позволили нам импортировать данные из существующей на предприятии базы данных оборудования.

К проблемам, связанным с внедрением CADdy⁺⁺ Электротехника, можно отнести специфический алгоритм простановки позиционных обозначений оборудования и кабелей, регламентированный в нашей организации и не поддающийся автоматизации. Однако нам удалось частично обойти эту проблему, для чего было решено использовать механизм автогенерации схем. Автогенерация происходит путем считывания данных из сформированного специальным образом Excel-файла и вставки в схему необходимых элементов из базы данных оборудования системы (рис. 4).

Вручную заполнять Excel-файл очень не хотелось. Как же мы поступили? Дело в том, что отдел связи начинает свое проектирование с разводки системы сигнализации, пожаротушения, связи на плане зданий, получаемых от архитектурного отдела в формате DWG. Мы создали в AutoCAD все необходимое оборудование в виде блоков и присвоили им некоторые атрибуты (в частности, позиционное обозначение, наименование фирмы-производителя, тип элемента).

Рис. 3. Пример генерации перечня элементов и спецификации по данным проекта

Нами был разработан конвертор, собирающий в Excel-файл значения атрибутов блоков, расставленных на планировочном чертеже, после чего из указанного файла автоматически генерировалась в CADdy⁺⁺ Электротехника принципиальная схема соединений этих датчиков с необходимыми нам позиционными обозначениями (рис. 5 и 6). Таким образом, нам удалось резко снизить долю ручного труда: так, в AutoCAD все позиционные обозначения расставлялись вручную, а на принципиальной схеме — уже автоматически. Кроме того, мы воспользовались механизмом автогенерации САПР CADdy⁺⁺ Электротехника при работе электротехнического отдела для генерации схемы силовой распределительной сети.

Рис. 4. Автоматическая генерация схемы распределительной сети на основе данных Excel-таблицы

Рис. 5. Пример создания принципиальной схемы на основе DWG-чертежа

Но тут мы столкнулись с другой проблемой. Дело в том, что электротехнический отдел начинает процесс проектирования с принципиальных схем, а уже потом разводит питающие кабели к потребителям на планах расстановки электрооборудования. И перед нами опять встал вопрос: как автоматизировать процесс заполнения данными файла автогенерации?

Поскольку проекты CADdy⁺⁺ Электротехникастандартным образом описываются в базе данных MS Access, то файлом автогенерации может быть и таблица базы данных в этом формате. Поэтому мы создали в MS Access форму, с помощью которой можно заполнить исходную таблицу, отредактировать ее и затем экспортировать данные в Excel для сохранения информации о проекте (рис. 7).

Указанная форма также позволяет просмотреть графическое изображение элемента, предполагаемого для вставки в чертеж. Таким образом, на первом этапе с помощью вышеописанной формы создается таблица автогенерации, после чего генерируются схема силовой распределительной сети и весь набор проектной выходной документации.

Рис. 6. Последовательное формирование схемы и спецификации на основе DWG-чертежа

Рис. 7. Ввод проектных данных в MS Access для последующей автоматической генерации принципиальной схемы

Оценка эффективности новой технологии проектирования

На материале созданного пилотного проекта был проведен приблизительный анализ эффективности совместного применения систем AutoCAD и CADdy⁺⁺ Электротехника при выполнении проектных работ в ОАО «Гипроспецгаз». Были представлены трудозатраты проектировщиков при выполнении проектных работ в двух САПР, причем за 100% было принято время, затраченное на выполнение проекта в AutoCAD. Конечно, следует добавить, что полученные экспертные оценки являются приближенными и характеризуют только данный проект, а оценка эффективности производилась для одного цикла проектирования, без учета возможных последующих корректировок и изменений в проекте.

Тем не менее при использовании CADdy⁺⁺ Электротехника были отмечены существенное уменьшение временн ы х затрат на один цикл проектирования по сравнению с AutoCAD (ориентировочно на 27%) и соответствующая динамика роста производительности труда (увеличение на 43%). Кроме того, по нашим прогнозам, можно также ожидать значительного повышения производительности по сравнению с AutoCAD при использовании CADdy⁺⁺ Электротехника на следующем этапе работ — в процессе опытно-промышленной эксплуатации.

Перспективы развития

Как уже было отмечено, институт участвует практически во всех перспективных проектах ОАО «Газпром». Вот почему наши ожидания успешной деятельности ОАО «Гипроспецгаз» связаны с освоением Штокмановского газоконденсатного месторождения, с реализацией проекта Северо -Европейского газопровода, с освоением месторождений газа на полуострове Ямал и его транспортировкой в Единую систему газоснабжения России, а также с работами по морской транспортировке сжиженного и сжатого природного газа на удаленные рынки сбыта с учетом всех элементов системы от месторождения до потребителя.

Кроме того, одним из приоритетных направлений деятельности института является реконструкция и техническое перевооружение объектов газотранспортной системы. Все перечисленные проекты относятся к числу стратегических приоритетов, в реализации которых ОАО «Гипроспецгаз» принимает наиболее активное участие.

САПР и графика 12`2005