9 - 2009

Важные аспекты эффективного внедрения систем автоматизированного проектирования

Александр Лоза (Руководитель департамента новых разработок, ЗАО «Бюро САПР».)

Проблема 1. Работа с документацией, выпущенной ранее

Проблема 2. Использование предыдущих наработок (графических баз данных, программ и прочей информации)

При внедрении новых технологий неизбежно возникают две проблемы: как работать с документацией, выпущенной ранее, и как использовать предыдущие наработки, то есть программы, разработанные своими силами, библиотеку блоков, наработок и т.п.

Материал, изложенный в этой статье, основан на наблюдениях за внедрением новых информационных технологий в различных проектных организациях.

Проблема 1. Работа с документацией, выпущенной ранее

Развитие информационных технологий приводит к быстрой смене технологий формирования проектной документации. Для анализа обозначенной проблемы проследим историю изменения таких технологий на примере одного проектного института. Следует заметить, что нижеизложенные этапы технологий формирования проектной документации являются основными для многих проектных организаций.

Этап 1. Бумажная технология

На первом этапе вся проектная документация выполнялась в бумажном виде, в качестве технического средства применялся кульман.

Этап 2. Первые CAD-системы

При появлении компьютеров и первых систем автоматизированного проектирования компьютер стал использоваться главным образом как кульман, что в значительной мере облегчило формирование документации. Качество чертежей стало более высоким, а поскольку документация выполнялась в электронном виде, потери качества при дальнейшей работе с чертежом не происходило. Кроме того, компьютер оказался идеальным инструментом для выполнения чертежей: отпала необходимость в постоянной заточке карандашей, отмачивании ластиков в бензине, а встроенная линейка позволяла откладывать любые размеры с заданной точностью. Даже если процесс ввода немного и замедлялся (по крайней мере, на первый взгляд), то процесс редактирования чертежей стал гораздо более легким. Еще одним несомненным преимуществом стало применение библиотеки блоков, копирование ранее наработанных решений и обмен информацией со смежником (например, технолог строительную подоснову мог уже не рисовать, а брать в электронном виде).

Этап 3. Совершенствование технологий

После этого стало ясно, что простое «рисование» с использованием компьютера не обеспечивает дальнейшего роста производительности проектирования, который может быть достигнут только за счет внедрения новых технологий. Развитие шло двумя путями:

  • создание интеллектуальных чертежей — в этом случае создаются интеллектуальные объекты, применение которых позволяет более эффективно работать с чертежами, перекладывая большую часть неинтеллектуальной работы на компьютер;
  • использование плоской модели при выполнении чертежей, отображающих планы, механизма ссылочных файлов и проецирования в видовые окна. Данная технология с успехом применялась в некоторых проектных институтах и обеспечивала совместное использование проектных данных (моделей), параллельное проектирование, упрощение синхронизации документации (устранение коллизий) и повышение качества документации.

Этап 4. Интеллектуальные 3D-системы

Сейчас идет интенсивное внедрение 3D-технологий проектирования, которые позволяют:

  • производить подсчет используемых элементов и материалов, то есть автоматически формировать спецификации и другие отчеты;
  • автоматически формировать требуемые планы и разрезы на основе трехмерной модели;
  • проверять на коллизии модели различных частей проекта, например отыскивать пересечение технологических и сантехнических коммуникаций, не предусмотренное проектом;
  • получать наглядные изображения проектируемого объекта как для оценки эргономичности объекта, так и для представления проекта заказчику. Кроме того, интенсивно развивающиеся технологии 3D-печати позволяют на основе 3D-модели получать реальный макет системы.

Таким образом, на данный момент можно выделить четыре основные технологии выполнения проектной документации. Предполагая, что процесс развития не завершен, можно с уверенностью сказать, что в скором времени появятся новые технологии, которые обеспечат дальнейшее повышение производительности не только процесса проектирования, но и процессов строительства, эксплуатации, модернизации и утилизации сооружения.

Проектной организации рано или поздно приходится возвращаться к документации, выпущенной ранее, например если осуществляется реконструкция или утилизация ранее выпущенного объекта. При этом нужно не только просматривать, но и редактировать проектную документацию.

Промышленное проектирование имеет немаловажную особенность (в отличие от машиностроения): процесс реконструкции начинается через довольно продолжительный промежуток времени (исчисляющийся годами) с момента окончания разработки рабочей документации, поэтому практически всегда при реконструкции приходится редактировать документацию, выполненную по одной из предыдущих технологий. При этом возникает вопрос о выборе технологии, по которой следует выполнять проектную документацию.

Сначала рассмотрим проблемы, возникающие при работе с чертежами, выполненными по «бумажной» технологии.

Редактирование чертежей, выполненных на бумажном носителе, возможно следующими способами:

  • производится полная векторизация изображения. Я считаю, что это самый плохой вариант. Во-первых, не все объекты удачно транслируются в соответствующие объекты CAD-системы, например чрезвычайно плохо транслируется ручной текст, размеры. Во-вторых, требуется довольно много времени на полную проверку и редактирование полученных векторов, поскольку точные координаты после преобразования обеспечить не получается, а некоторые объекты могут быть распознаны неправильно (например, будет пропущена запятая в числе или цифра 8 превратится в 6);
  • растровое изображение подключается в качестве картинки и поверх него средствами программы выполняется векторное изображение. Это самый подходящий вариант, если необходимо обеспечить качество документации на уровне текущей технологии или имеется большое количество изменений;
  • производится гибридное редактирование. Растровое изображение в векторное не преобразуется, что гарантирует отсутствие искажений и не требует проверки преобразования. Дальнейшая работа по редактированию осуществляется как с растровой подосновой (в основном это удаление или перемещение), так и в обычной среде программы (добавление новой информации). Данный метод особенно эффективен при внесении незначительных изменений в чертеж. При этом следует иметь в виду, что качество такой документации будет на уровне чертежа, выполненного на бумажном носителе.

При работе с растровыми изображениями общая позиция должна быть такова: если необходимо быстро выпустить чертежи, не добиваясь текущего качества документации, самым эффективным будет выпуск чертежей по гибридной технологии. Однако для получения качества текущего уровня проектирования формировать чертежи придется заново.

Подобные вопросы технологии работы довольно широко обсуждаются в литературе. Технологии же преобразования документации из второго и третьего этапов практически не рассматриваются. Это объясняется следующими факторами:

  • документацию начали делать в электронном виде относительно недавно — в основном при реконструкции сооружений проектная документация, которая должна быть изменена, выполнена на бумажных носителях;
  • если документация в бумажном виде более-менее единообразна (на белой бумаге серые линии), то документация в электронном виде в различных организациях и даже у разных исполнителей имеет слишком много вариантов исполнения. Разнообразие заключается не в отступлении от ГОСТа, а в особенностях выполнения документации в электронном виде. Этот фактор препятствует формированию конвертирующих программ;
  • существует принципиальное отличие — если информация выполнена в электронном виде, то ее преобразование может быть осуществлено сравнительно простыми методами. Для преобразования же документации из бумажного вида в электронный необходим процесс сканирования, обработки растрового изображения и либо гибридного редактирования, либо векторизации изображения.

Если обобщить переход от одной технологии к другой, то при редактировании документации предыдущего этапа необходимо учитывать следующие факторы:

1. Невозможность применения предыдущей технологии, по которой была выполнена документация. Например, если необходимо доработать чертежи, выполненные в бумажном виде, то может оказаться, что в организации отсутствует кульман и инструменты, необходимые для этого.
Если же информация была выполнена в электронном виде, то может случиться, что либо программа, в которой готовилась документация, снята с эксплуатации (или заменена новой, более совершенной) и не может быть запущена (например, в новой операционной системе не запускаются некоторые приложения), либо используется новая версия программного обеспечения.
Новая версия программы не всегда корректно открывает документацию, выполненную в предыдущей версии. В качестве примера можно привести проблему со шрифтами, возникающую при открытии в AutoCAD 14 чертежей, созданных в AutoCAD 10-13. Правда, данная проблема решается достаточно просто, но и приложение AutoCAD относительно простое. В случае более сложной системы может оказаться, что переход из старой версии в новую будет осложнен.

2. Выполнение документации по передовой технологии (функционирующей на данный момент) на первый взгляд неэффективно, поскольку придется вводить информацию заново. Однако в этом случае не будет провала в производительности, который неизбежно возникает при смене технологии выполнения проектной документации, документация получится высокого качества, будут использоваться преимущества новой технологии, производительность не снизится и при возвращении технологии на передовой уровень. К тому же качественная документация может быть использована и в дальнейшем.

3. Возможность применения гибридных технологий.

4. Нужно иметь в виду, что иногда просмотр документации, выпущенной ранее, становится невозможным. Для предотвращения подобной ситуации следует предпринимать такие действия:

  • хранить архив ПО;
  • формировать слайды документа, например формата PDF.

Если выбрана технология текущего уровня, необходимо оценить эффективность автоматизации преобразования чертежей.

Пусть в технологии I объект A описывается как Ai, например стена описывается как набор линий, вычерченных на бумаге. В технологии J объект A описывается как Aj, например интеллектуальный объект — стена описывается с параметрами толщины, высоты, длины, типа и пр. Если процедуру превращения Ai->Aj удается четко формализовать, то преобразование документации с одной технологии на другую целесообразно автоматизировать. В противном случае более эффективно нанести информацию заново.

Например, преобразование из бумажного чертежа в трехмерную модель слабо формализуется, а преобразование чертежа, выполненного в версии AutoCAD 10, в версию AutoCAD 14 формализуется четко.

В начало В начало

Проблема 2. Использование предыдущих наработок (графических баз данных, программ и прочей информации)

Очень часто существующие наработки (графические базы данных в виде блоков, программ и т.п.) тормозят внедрение новых, более совершенных систем: новые системы не приобретаются или, что еще хуже, приобретаются, но не эксплуатируются (деньги потрачены, а результата не видно) из-за необходимости переработки предыдущих наработок.

Рассмотрим два варианта развития информационных технологий.

Первый вариант  — адаптация программы и разработка дополнительных программ своими силами не осуществляются.

Рассмотрим график повышения производительности в зависимости от времени при внедрении программ. В момент t 1 приобретается ПО, которое обеспечивает на момент t 1 производительность P 1. На участке 1-2 увеличение производительности получается за счет изучения системы и накопления опыта эксплуатации. К моменту t 2 система изучена и в точке 2 достигается максимальная производительность, которую можно получить с помощью внедряемой программы. На участке 2-3 осуществляется работа на максимальном уровне производительности.

Однако рано или поздно по тем или иным причинам приходится внедрять новое ПО (новая версия, другая система) или менять стандарты формирования документации согласно требованиям заказчика, что происходит в момент t 3. Среди требований заказчика могут быть необходимость выпуска проектной документации на двух языках, использование конкретного набора слоев, шрифтов, определенные правила оформления документации.

В первое время наблюдается провал производительности, и только после изучения системы в определенной степени (т. 34) производительность становится такой же, а потом достигает своего предельного значения P 3 для данного ПО, оказываясь выше, чем производительность при применении предыдущего ПО (P 3>P 2>P 1). Самый неблагоприятный период приходится на момент времени t 3, когда производительность падает. Чем меньше период t 3-t 4, тем быстрее выравнивается производительность и успешнее протекает внедрение. В данном случае период t 3-t 4 может быть сокращен за счет эффективного обучения.

Рассмотрим теперь второй вариант, когда адаптация ПО и разработка дополнительных программ осуществляются своими силами. Эти два процесса будем называть адаптацией ПО.

В момент t 1 (точка 1) приобретается ПО. В промежутке времени t 1-t 2 производительность повышается за счет двух процессов: с одной стороны, происходит изучение системы, а с другой — осуществляется ее адаптация. Эти процессы могут происходить как параллельно, так и последовательно.

В точке 2 достигается максимальная производительность, которую можно получить при применении этого ПО и при данной степени адаптации.

В подавляющем большинстве случаев адаптация системы, а точнее разработка дополнительных программ своими силами, является определенной механизацией действий, не считается профессиональной, поскольку не выводит ПО на новый уровень. Под профессиональной следует понимать такую программу, которая может продаваться на коммерческой основе, может быть использована на многих предприятиях, имеет соответствующее сопровождение и периодически обновляется.

В момент времени 3 происходит внедрение приобретенного нового ПО или изменение условий проектирования. Поскольку новая программа не адаптирована, то в т. 3’ получается производительность P 3’ неадаптированного ПО, что гораздо ниже производительности P 3 предыдущего адаптированного ПО (P 3>P 3’). В промежуток времени t 3-t 4 происходят два процесса: изучение программы и ее адаптация. В момент времени t 34 производительность достигает своего предыдущего значения, а по мере адаптации и изучения продолжает увеличиваться и достигает своего предельного значения в т. 4.

В этом случае, так же как и в предыдущем, неблагоприятным моментом является падение производительности в момент времени t 3. Однако оно более значительно, чем в первом варианте. Чем меньше промежуток времени t 3-t 34, тем быстрее производительность достигнет своего предыдущего значения. Сокращение данного промежутка достигается не только за счет эффективного обучения, но и за счет адаптации нового ПО (в том числе переноса ранее разработанных программ на новую платформу). Однако если изучение ПО можно провести достаточно быстро, то процесс адаптации может занять гораздо больше времени. Падение производительности можно снизить, если начать адаптацию нового ПО заранее, но это приведет к задержке внедрения.

Следует отметить, что наклон кривой и количественные оценки производительности P 1, P 2 и P 3 в приведенных графиках показаны условно. Например, согласно графикам получается, что в первом варианте даже после внедрения нового ПО производительность окажется меньше, чем во втором варианте при использовании предыдущего ПО. Во многих случаях это не так. Всё зависит от потенциального прироста производительности, которое дает внедрение нового ПО и адаптации. Графики же показывают основные аспекты развития.

Сравнивая два варианта развития, можно заметить, что во втором варианте развитие ПО происходит со значительно большими провалами производительности по сравнению с первым вариантом развития.

В первом случае система оказывается более гибкой и позволяет быстро, без заметной потери производительности адаптироваться к новым внешним условиям. Во втором случае система оказывается жесткой: при изменении условий проектирования происходит провал производительности.

Следует еще раз подчеркнуть, что здесь под адаптацией подразумевается непрофессиональная разработка дополнительных программ. Если дополнительное ПО разрабатывается профессионально, то оно имеет сильную поддержку: обновляется с выходом новой версии базового САПР. При этом следует понимать, что разработкой программы дело не ограничивается — программу надо постоянно поддерживать на передовом уровне, дорабатывать под новые внешние условия (например, в связи с выходом новой базовой САПР), что требует достаточно много времени. В большинстве же проектных организаций после разработки программ дело останавливается: появляется большое количество «мертвых» программ. Содержать же команду профессиональных разработчиков в большинстве случаев (в проектных организациях) экономически нецелесообразно.

По моему мнению, наиболее эффективным является промежуточный вариант развития, когда адаптация происходит, но до конца не осуществляется, то есть приобретаемое ПО не «вылизывается». Также следует отметить, что адаптация должна быть максимально гибкой для возможности быстрого реагирования на изменяющиеся внешние условия. Например, если использовать символы только английского алфавита при наименовании файлов и слоев, то не возникнет вопросов адаптации системы (в рамках наименования файлов и слоев) при работе с иностранным заказчиком.

Таким образом, как это ни парадоксально, максимальная адаптация не приводит к эффективному развитию, а препятствует внедрению нового ПО.

В начало В начало

САПР и графика 9`2009