Размышляем о выборе САПР. Часть 1. Как это было
Сегодня для многих предприятий и организаций актуальным стал вопрос оптимального выбора, внедрения и эффективного применения систем автоматизированного проектирования. Многообразие доступных на современном рынке решений порождает соответствующее количество мнений за и против того или иного предложения. Поскольку тема выбора САПР уже серьезно проработана и изучена многими компаниями, как реселлерами, так и пользователями, большое внимание уделяется изучению чужого опыта принятия решения по данному вопросу. На страницах средств массовой информации размещается много различных материалов, посвященных внедрению систем автоматизации, в частности САПР.
Предлагаем вашему вниманию цикл подобных статей. В этом номере мы публикуем статью Иосифа Беришовича Дербаремдикера — одного из пионеров внедрения САПР электрики.
Уважаемые коллеги!
Разрешите поделиться с вами своими мыслями, касающимися проектирования систем автоматизации технологических процессов. Мой практический опыт 30-летней работы в Государственном союзном научно-исследовательском и проектном институте химической промышленности и 10-летней работы в НПО «Монтажавтоматика» дает возможность рассмотреть проблемы, возникающие перед проектировщиком систем автоматизации.
Позволю себе занять ваше время и немного углубиться в 1950-60-е годы. В то время химическая промышленность бурно развивалась, проектировались необходимые стране крупные комбинаты и заводы, усложнялась технология производства, ручное управление процессами становилось невозможным. В проектных организациях появились отделы КИП (контрольно-измерительных приборов), затем, по мере усложнения автоматики, — КИПиА (… и автоматики). Естественно, вся работа велась вручную на кульманах и печатающих машинках.
Основные технологические отделы еще продолжали несколько пренебрежительно относиться к автоматике, при запросе данных обычно отвечали: «Да ставь свои ртутники и манометры и не мешай работать!» Но жизнь брала свое, так же бурно начали развиваться приборостроение, изделия и средства монтажа. Кроме регистрации и сигнализации, стали появляться системы автоматического управления процессами. Отделы стали называть «Системы автоматизации», внутри отделов создавались специализированные группы технологов, монтажников, электриков, конструкторов. Но, несмотря на увеличение численности отделов (до 50 человек и больше), становилось все сложнее укладываться в сроки проектирования, а особенно — избегать ошибок, естественных при ручной работе. При этом если основные технические проектные решения принимались и контролировались правильно, то ошибки в основном возникали на рутинных работах большого объема, занимающих много времени и требующих непрерывного внимания, причем эти работы, как правило, исполняли работники со средним техническим образованием. Это касалось не только автоматики, но и всех подразделений институтов.
Единственный выход был в автоматизации самих проектных работ. Руководство страны наконец обратилось к вычислительной технике, по-прежнему избегая использовать заклейменные слова «кибернетика» и, тем более, «компьютер».
В 60-70-х годах в проектные институты стали поступать ЭВМ (электронновычислительные машины), сначала это были в основном «МИНСК-22», «МИНСК-32», а затем вполне современная техника — машины типа ЕС (аналог IBM), оснащенные операционными системами и языками программирования.
В ГПКИ «Проектмонтажавтоматика», в методическом отделе под руководством А.М. Гурова, начали разрабатывать новые методы проектирования систем автоматики и стандартизации, типовые чертежи монтажа, руководящие материалы (РМ.., СТМ.., ТК…), которые дали новый импульс проектировщикам, сократили сроки проектирования и количество проектных ошибок. Но при этом привели проектантов в замешательство, выпустив РМ4-107-82 «Общий вид щитов» (задание заводу-изготовителю). РМ требовал табличного метода монтажа щитов, причем это было согласовано с заводами — изготовителями щитов ГМА. Особенно нас обескуражило требование непрерывного монтажа провода и оптимизация его по кратчайшим расстояниям между аппаратами. Вручную это сделать без ошибок и в разумные сроки не представлялось возможным.
Надо иметь в виду, что проектирование в то время велось в основном на релейноконтактных аппаратах и управление сосредоточивалось в операторных с большим количеством щитов.
Положение спасла вычислительная техника. Почти одновременно были разработаны программы по проектированию монтажа щитов табличным методом. Первой вышла программа «Прима» (г.Минск), затем — «САПР-АЛЬФА» КIP1 (г.Москва), «Мастер КИП» (г.Свердловск) и «Щит1» (г.Киев). Программы были разработаны для ЭВМ ЕС, а затем для ПК в системе DOS.
Программа «Щит1» выполняла чертеж общего вида на графопостроителе и программно стыковалась с «САПР-АЛЬФА» KIP1.
Программы сразу же получили широкое распространение, каждая имела свои преимущества и недостатки, но все они освободили проектировщиков от трудоемкой работы. Это было так неожиданно и успешно, что резко изменило мнение о вычислительной технике (я касаюсь только проектирования систем автоматизации). Проектировщики стали ставить новые задачи перед разработчиками программ, на школысеминары по программному обеспечению собиралось до 500 человек. Московский проектный институт МГСПИ, поняв трудности проектировщиков в выборе программного обеспечения, организовал в Ставрополе конференцию проектировщиков, пригласив разработчиков действующих программ для презентации и обсуждения. На конференцию приехали представители более 300 организаций.
В 80-х и последующих годах произошла полная смена техники. ЭВМ наконец вернули имя собственное — компьютер, не опасаясь правоохранительных органов. И не просто компьютер, а персональный компьютер! Я больше не зависел от целой армии системных программистов, электронщиков, механиков, непрерывно чинивших ЕС ЭВМ.
Однако самым главным были графический цветной экран и нелегальная графическая система AutoCAD. К тому времени было разработано много расчетных неграфических программ, которые очень помогали в проектировании, но самым тяжелым и трудоемким оставались графические чертежи.
Вначале все мы с радостью набросились на AutoCAD, но постепенно стало ясно, что это очень мощный электронный кульман и все ошибки остаются за проектантом, отсутствуют базы данных по приборам и средствам автоматизации, логическое размножение и многое другое. Системы автоматизации продолжали усложняться, пришла микроэлектроника, контроллеры, микропроцессоры, управление процессами с компьютеров и т.д.
Перед проектировщиками снова встал, хотя, конечно, в несколько ином виде, тот же самый вопрос 60-70-х: как сделать проектирование эффективным и безошибочным, сократить сроки, увеличить объемы работ? Решить его могли уже не отдельные локальные программы, а системы автоматизированного проектирования (САПР). За рубежом САПР получили широкое распространение, но при ознакомлении с ними возникло много нерешаемых вопросов. Еще раз хочу отметить, что я говорю о САПР для проектирования автоматики.
Наиболее серьезные зарубежные САПР были закрыты для распространения, другие продавались, но, даже заплатив за них очень большую сумму, применить их не удавалось. Из всех причин этого я бы выделил три:
отсутствие российской базы данных приборов и средств автоматизации;
невыполнение российских ГОСТов и норм проектирования (а у нас они наиболее требовательные);
сопровождение и корректировка программ и баз данных.
Нам оставалось надеяться на отечественные разработки. К концу 90-х годов операционные системы семейства Windows стали настолько надежными и удобными, что это позволило выполнить перевод на них DOS-программ в новом диалоговом режиме, с новым графическим редактором. К сожалению, разработчики «Прима», «Мастер КИП» и «Щит1» прекратили разработки.
В настоящее время требования к системам автоматики непрерывно повышаются. Это следствие как развития средств автоматизации, так и явной недооценки работы автоматики на производстве. В первую очередь это усложняет процесс проектирования, непосредственную работу проектировщика по принятию решений, выбор средств автоматизации, обеспечение качества и полноты выходной проектной документации, авторский надзор. Затем — работу монтажников и служб автоматики на производстве.
Особое значение приобрели средства защиты от нестандартных ситуаций, своевременное оповещение, срабатывание средств защиты и т.д. Последние катастрофические события на Саяно-Шушенской ГЭС снова показали явные просчеты проектировщиков систем автоматики и недооценку ее важности службами эксплуатации. А ведь еще 8 декабря 2000 года был введен ГОСТ Р МЭК 60073-2000 «Интерфейс человекомашинный. Маркировка и обозначение органов управления и контрольных устройств». В этом документе решены вопросы по обеспечению безопасности при управлении технологическими процессами. Разработаны правила для проектировщиков по обозначению, цветам и другим средствам автоматики.
Наконец, после многих лет поисков наших законодателей (отмены ГОСТов, разработки регламентов и т.д.) возвращается единственно правильное решение о стандартизации на современной основе правил применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения». Внесен на рассмотрение в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии в 1-й редакции проекта ГОСТ Р 21.1101 «Основные требования к проектной и рабочей документации». Особенно ценно то, что за основу в нем взяты проверенные в практике проектирования, строительства и эксплуатации ГОСТы, разработанные в период с 1960-го по 2005 год. В области проектирования систем автоматизации содержание ГОСТов раскрывалось в руководящих (РМ) и информационных материалах (ИМ), типовых чертежах (ТК) и т.д., разработанных ГПКИ «Проектмонтажавтоматика».
В настоящее время проектировщикам предлагаются различные САПР для систем автоматики — как отечественные, так и зарубежные. Хотелось бы поделиться с читателями соображениями по вопросу выбора тех или иных программ.
Первое время при появлении очередной разработки и особенно при удачной рекламной кампании мы покупали программы, полностью доверяя рекламе. К сожалению, в первых же проектах от использования этих программ никакого результата не было, а было только потерянное время, упреки со стороны начальства и обида на себя за свою доверчивость, а то и безграмотность.
Сейчас мы поумнели и поняли, что само по себе программное средство, как бы привлекательно внешне и широко разрекламировано оно ни было, не дает ответа, можно ли с его помощью получить готовую выходную документацию с минимальными затратами и в кратчайшие сроки, пока не выполнен реальный проект автоматизации с отправкой заказчику, принятием его к монтажу и эксплуатации. И это ни в коем случае не должен быть демо-проект или пилотпроект, выполняемый разработчиками. Проектировщик должен выполнить проект самостоятельно и если необходимо, пройти для этого предварительное обучение.
Нам, конечно, ясно, что программ, полностью выполняющих все задачи с учетом наших специфических требований, не существует. Поэтому при выборе программных средств для проектирования автоматики, на мой взгляд, необходимо в первую очередь обращать внимание на следующие моменты:
для проектов в РФ — выполнение требований ГОСТов, руководящих материалов по автоматике;
наличие открытых баз данных на приборы и средства автоматизации, ведение баз данных как разработчиками, так и пользователями с возможностью обмена и пополнения БД;
поддержка пользователей не только по работе программного обеспечения, но и в процессе проектирования в реальном времени;
отдельный и важный вопрос — адаптация программного обеспечения к специфическим требованиям пользователя, что практически неизбежно. Надо точно знать, согласятся ли разработчики выполнить ваши требования, отличные от общих ГОСТов и норм, и возьмутся ли за адаптацию готовых программных средств даже с условием заключения дополнительного договора;
выполнение текстовой и графической выходной документации в объеме, соответствующем нормам на проектирование средств автоматизации.
На последний пункт хочется обратить особое внимание. Подошедшее вам программное обеспечение на момент покупки может выпускать не все необходимые вам выходные документы (например, нет планов помещений). Тогда вам надо узнать у его разработчика (если покупка идет через дилера, он должен сообщить координаты разработчика), стоят ли в плане разработок нужные вам функции. Желательно узнать ориентировочный срок поставки новых версий. Освоение новых программ не составит для вас труда, так как используются те же форматы баз данных, тот же интерфейс и виды работ при проектировании.
Еще раз хочу подчеркнуть, что современное проектирование систем автоматизации, обеспечивающих надежность и безопасность технологического процесса, невозможно без современных САПР. Технические и программные средства в настоящее время дают возможность проектировать объекты любой сложности и объема, за вами остается лишь выбор системы автоматизированного проектирования для решения этих вопросов. Желаю вам успеха при решении этой непростой задачи!
