2 - 2007

Автоматизированная система трехмерного проектирования промышленных предприятий в институте ОАО «Калининградпромпроект»

Евгений Овечкин, Олег Пасека

Программное обеспечение 3D САПР

Технология разработки проекта в 3D

Аппаратное обеспечение

Первые итоги

Перспектива

ОАО «Калининградпромпроект» занимается проектированием промышленных предприятий более 30 лет и является лидером в этой области. Среди построенных за последние пять лет объектов можно назвать следующие:

• корпус по изготовлению морских нефтяных платформ в пос.Ижевское;

• завод по производству холодильников в г.Калининграде;

• завод по сборке телевизоров в пос.Переславское;

• мясоперерабатывающее предприятие в г.Правдинске;

• погрузочно-разгрузочный комплекс минеральных удобрений в г.Калининграде;

• газонаполнительная станция в Гурьевском районе;

• автомобильные пункты пропуска «Гусев-Голдап», «Багратионовск», «Чернышевское» и многие другие.

Калининградская область окружена странами Евросоюза, поэтому нередко работа «Калининградпромпроекта» ведется совместно с иностранными фирмами. Российские проектировщики, как правило, разрабатывают отдельные разделы, адаптируют готовые иностранные проекты под российские нормы или выполняют полный комплекс работ по проектированию для иностранных заказчиков. Использование современных технологий проектирования позволяет ОАО «Калининградпроект» на равных конкурировать с европейскими строительными и проектными фирмами.

В целях модернизации используемых автоматизированных инструментов руководство института несколько месяцев назад поставило задачу освоить технологии 3D-проектирования промышленных и гражданских объектов строительства. Предприятию необходимо было решить следующие задачи, связанные с внедрением трехмерной САПР (указаны по убыванию степени важности):

1. Подготовить программное обеспечение — подобрать оптимальный набор программ в условиях большого числа альтернативных предложений, включить в технологическую цепочку проектирования уже имеющиеся программы.

2. Определиться с аппаратным обеспечением — составить представление о том, какими должны быть компьютеры и сеть, чтобы программное обеспечение функционировало гарантированно эффективно. Выбрать оборудование для оптимальной организации реального взаимодействия смежников в процессе проектирования.

3. Найти cредства на приобретение САПР — их всегда не хватает…

4. Внедрить САПР — довести внедрение системы до реальных результатов, которые выражаются в моделях и чертежах объекта.

Основная задача проекта была сформулирована следующим образом: выбрать комплект 3D-программных продуктов, охватывающих основные направления работы института: технологическое проектирование, архитектурно-строительное проектирование, проектирование инженерных коммуникаций. Именно эти разделы проекта промышленного объекта играют ключевую роль и наиболее сложны в плане согласования в обычной 2D-постановке.

Выбор базовой графической трехмерной платформы САПР также имел значение: все проектировщики института работают только в графической среде AutoCAD и вопрос о ее смене или дублировании не рассматривался. Поэтому необходимо было подобрать комплект программ, работающих на платформе AutoCAD. Использование систем автоматизации на другой платформе потребовало бы больших финансовых вложений и было бы связано с необходимостью дополнительного обучения и с высокой трудоемкостью начального этапа. Комплексная система автоматизации должна была объединить работу всех отделов на базе общей модели объекта.

Для решения поставленной задачи институт обратился за помощью к профессионалам — компании «Петростройсистема» (г.Санкт-Петербург), специализирующейся на консалтинге и реализации комплексных проектов САПР. Использование опыта специалистов авторизованного системного центра Autodesk «Петростройсистема» позволило ОАО «Калининградпромпроект» избежать многих трудностей и ошибок при внедрении.

Компания «Петростройсистема» выполнила для института следующие работы:

• разработала концепцию комплексной трехмерной САПР промышленных объектов;

• создала план поэтапного внедрения трехмерной САПР;

• поставила программные продукты;

• обучила персонал ОАО «Калинградпромпроект» работе с основными компонентами системы трехмерного проектирования промышленных объектов.

Важным аспектом работ стала интеграция имеющихся на предприятии программных средств в общую систему проектирования.

Специалисты «Петростройсистемы» предложили решение, предусматривающее проектирование промышленных объектов в единой 3D-модели с использованием профессиональных программных средств Autodesk Architectural Desktop (для архитектурно-строительной части), Bentley AutoPlant (для технологической части) и Magicad (для внутренних инженерных коммуникаций ОВ и ВК). Предусмотрена передача данных о топологии объекта в комплексы расчета конструкций и трубопроводов.

Освоение технологий комплексного трехмерного проектирования происходило на базе реального проекта. Для этого был выбран производственный корпус по выпуску панельных и масляных радиаторов отопления общей производственной площадью 40 тыс. м 2 (рис. 1 и 2). Несущие строительные конструкции решены в виде стального каркаса с легкими навесными сэндвич-панелями.

Рис. 1. Фасад проектируемого производственного корпуса

Рис. 1. Фасад проектируемого производственного корпуса

 

Рис. 2. Объединенная модель всех разделов проекта

Рис. 2. Объединенная модель всех разделов проекта

При выполнении пилотного проекта мы рассчитывали оценить уже имеющиеся в ОАО «Калининградпромпроект» программные продукты в плане возможности их объединения в единый комплекс для построения модели здания, а также выработать требования к программам, которые следует приобрести впоследствии. При этом хотелось максимально сохранить все ранее сделанные инвестиции в программное обеспечение. По результатам пилотного проекта следовало разработать:

• рекомендации по перестройке технологии проектирования;

• планы дальнейшего внедрения в институте 3D-технологий;

• рекомендации по созданию необходимого информационного обеспечения;

• планы по доработке web-интерфейса (рис. 3).

Рис. 3. Раздел внутреннего сайта, посвященный системе качества ISO 9001

Рис. 3. Раздел внутреннего сайта, посвященный системе качества ISO 9001

Наш первый опыт проектирования с помощью рекомендованного «Петростройсистемой» решения показал, что программное обеспечение подобрано правильно как по функциональным возможностям, так и по степени интегрированности друг с другом. В результате выполнения пилотного проекта мы сформулировали следующие требования к прикладным программам 3D САПР:

• программы должны работать на базе AutoCAD или предоставлять графическую информацию в формате DWG или DXF;

• программы на базе AutoCAD должны иметь встроенный модуль расчета параметров (прочность, сечения труб или воздуховодов и т.д.);

• необходима возможность экспорта/импорта данных (для обмена данными между различными программами);

• программа должна соответствовать российским нормам проектирования и стандартам;

• обеспечение качественной технической поддержки программного обеспечения и наличие подробной справочной информации.

Программное обеспечение 3D САПР

Проектирование архитектурного раздела и строительных конструкций выполнялось с помощью Autodesk Architectural Desktop (рис. 4). Большинство промышленных зданий сегодня создается из легких металлических конструкций со стенами из навесных панелей. Трехмерная модель каркаса здания позволяет получить наглядное представление о пространственном положении его основных элементов.

Рис. 4. Проектирование строительных конструкций в ADT

Рис. 4. Проектирование строительных конструкций в ADT

Для конструктивных расчетов каркаса здания и фундаментов применялся комплекс программ анализа методом конечных элементов SCAD Office, имеющий сертификат соответствия основным строительным нормам РФ. Проектирование инженерных коммуникаций и технологических трубопроводов выполнялось с помощью Magicad и Autoplant (трассировка трубопроводов, воздуховодов и кабелей). Расчетные параметры определялись с использованием специализированных сертифицированных расчетных программ.

В начало В начало

Технология разработки проекта в 3D

Для параллельной работы специалистов над различными разделами проекта было организовано общее хранилище файлов проекта на файл-сервере. На этапе пилотного проекта не применялась специальная система электронного технического документооборота. Общая модель здания формировалась на основе файлов отдельных разделов, подключаемых в качестве внешних ссылок. В конце рабочего дня файлы проекта копировались на файл-сервер. Остальная информация по проекту хранилась на сервере в базе данных с доступом через web-браузер (рис. 7 и 8). Такое решение в дальнейшем позволит расширить функциональность, перейти к технологии хранения рабочих файлов в базе данных и предоставить доступ к самим чертежам и информации об используемом в проекте оборудовании.

Рис. 5. Проектирование вентиляции в Magicad с учетом строительных конструкций

Рис. 5. Проектирование вентиляции в Magicad с учетом строительных конструкций

 

Рис. 6. Каркас здания

Рис. 6. Каркас здания

В процессе работы над пилотным проектом архитекторы совместно с технологами подготовили предварительные планировки здания в виде трехмерных моделей в программном продукте Autodesk Architectural Desktop. Смежные отделы оформили задания на предоставление необходимых площадей для установки своего оборудования. Технологический отдел вместе с представителем заказчика составил план расстановки оборудования, которое изображалось в проекте в упрощенном виде — обозначались только габариты оборудования и его высота (рис. 9). Такой подход позволил сэкономить время на создание графической базы данных единиц технологического оборудования, но при этом обеспечил наглядное представление трехмерных параметров оборудования для учета всех инженерных коммуникаций при трассировке.

Рис. 7. Информация по объекту на внутреннем web-сайте

Рис. 7. Информация по объекту на внутреннем web-сайте

 

Рис. 8. Страница новостей

Рис. 8. Страница новостей

Задания, подготовленные строительным и технологическим отделами и оформленные в виде трехмерных моделей строительных конструкций и технологического оборудования, были переданы в другие отделы.

Как мы уж упоминали, современные промышленные здания, как правило, проектируются из легких металлических конструкций со стенами из навесных сэндвич-панелей. Поскольку стены из сэндвич-панелей не являются несущими конструктивными элементами, инженерные коммуникации необходимо крепить только к элементам каркаса здания или предусматривать дополнительные конструкции для их крепления. Следовательно, для проектирования инженерных коммуникаций важно иметь перед глазами объемную модель каркаса здания (рис. 5 и 6).

Важно, что над одним разделом проекта одновременно могут работать несколько человек. Каждому проектировщику при этом выделяется часть корпуса. Работа в общей модели позволяет согласовывать совместную работу, так как каждый видит, что делает другой и какое оборудование устанавливается. Если работа по каким-либо причинам передается другому проектировщику, он способен быстрее включаться в работу.

В начало В начало

Аппаратное обеспечение

В ходе выполнения пилотного проекта стала очевидной необходимость замены компьютеров проектировщиков на более мощные, поскольку при работе с трехмерными моделями имеющиеся компьютеры заметно замедляли работу. Было принято решение задействовать компьютеры с современными системными платами и двухъядерными процессорами, а также с достаточной по размеру оперативной памятью. Такая модернизация оборудования значительно облегчила работу проектировщиков, а кроме того, помогла организовать комплексное проектирование, которое возможно только в условиях сетевого общения.

В начало В начало

Первые итоги

Первый опыт использования вышеописанной технологии привел к положительным результатам. В процессе выполнения проекта на изучение конструкций корпуса объекта смежникам требовалось гораздо меньше времени, чем раньше, — достаточно было открыть трехмерную модель, подготовленную в Architectural Desktop, и сразу можно было начинать разводку трубопроводов по корпусу с учетом крепления трубопроводов к строительным конструкциям (рис. 10).

Рис. 9. Технологическое оборудование изображается в упрощенном виде

Рис. 9. Технологическое оборудование изображается в упрощенном виде

 

Рис. 10. Инженеры-проектировщики всегда видят, где проходят коммуникации смежных отделов

Рис. 10. Инженеры-проектировщики всегда видят, где проходят коммуникации смежных отделов

Работать с трехмерной моделью очень удобно — она наглядно показывает, где проходят те или иные инженерные коммуникации, как располагаются конструктивные элементы здания. Много времени экономится на стадиях согласования проекта со смежниками, исправлении ошибок и взаимных пересечений. Кроме того, новая технология проектирования позволяет избежать затрат на устранение ошибок проектирования, нередко возникающих уже на стадии строительства.

Многие вопросы решаются прямо по ходу проектирования в рабочем порядке. Другими словами, согласование разделов проекта (чертежей) происходит ежедневно. Меньше времени тратится на подготовку и выдачу заданий в другие отделы. Оформление чертежей выполняется на завершающем этапе проектирования, после создания модели и согласования разделов проекта.

Еще один урок пилотного проекта — при внедрении новой технологии работы нельзя недооценивать так называемый человеческий фактор. Не все проектировщики оказались психологически готовы к изменению методов проектирования. Руководство института понимает, что на разрешение этой проблемы предстоит потратить еще немало усилий — это и административные меры, и различные инструменты стимулирования персонала, и продолжение обучения проектировщиков для совершенствования их навыков работы с 3D-моделями. Наиболее активное участие в реализации комплексного трехмерного проектирования принимали инженеры ОАО «Калининградпромпроект» Т.А.Аргатова, И.С.Александров и А.Ю.Макалов.

В начало В начало

Перспектива

Готовая модель здания со всеми компонентами (архитектура, строительные конструкции, технологические трубопроводы и оборудование, воздуховоды, электрические кабели и т.п.) может передаваться заказчику на определенных условиях для дальнейшего использования службами эксплуатации промышленного объекта. На протяжении всего жизненного цикла предприятия 3D-модель может корректироваться заводскими технологами или проектным институтом по просьбе заказчика в соответствии с договором об авторском надзоре или в процессе эксплуатации. Таким образом создаются предпосылки для ускорения проектирования с целью дальнейшей реконструкции и/или расширения предприятия. Подобная методика взаимодействия проектной организации и предприятия открывает путь к реализации концепции поддержки жизненного цикла объекта строительства от зарождения идеи до утилизации объекта.

Реализация пилотного проекта положила начало процессу перехода на трехмерное проектирование объектов строительства в ОАО «Калининградпромпроект». Это был нелегкий, но важный шаг для успешной работы института в будущем. Мы уже оценили преимущества, которые предоставляет технология 3D-моделирования, и уверены, что в ближайшем будущем трехмерное проектирование станет для института основным методом разработки сложных промышленных объектов.

Подводя итоги, отметим, что благодаря внедрению 3D САПР мы получили:

• конкурентные преимущества перед иностранными проектными организациями, работающими в регионе;

• высокое качество и согласованность проектной документации сложных объектов;

• соответствие требованиям ISO 9001 по управлению качеством проектной документации.


Евгений Овечкин

Ведущий инженер сантехнического отдела.

Олег Пасека

Технический директор ОАО «Калининградпромпроект».

В начало В начало

САПР и графика 2`2007