Проектирование морских нефтегазовых сооружений (МНГС) с использованием системы автоматизированного проектирования SmartMarine Enterprise

Денис Корнеев
Аспирант РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина
Евгений Белецкий
Intergraph PP&M GmbH Russia, руководитель группы поддержки продуктов трехмерного проектирования, визуализации и технологии управления сооружением
Александр Тучков
К.т.н., технический директор компании «Бюро ESG»

Intergraph PP&M — мировой лидер в области разработки решений информационной поддержки всех этапов жизненного цикла сложных инженерно­технических сооружений, прежде всего — систем автоматизации проектирования (САПР), в том числе морских нефтегазовых сооружений (МНГС). Ведущие проектные организации, такие как Technip, Worley Parsons, Petronas, Samsung Heavy Industries, Keppel Fels и др., и мировые лидеры нефтегазовой отрасли: Shell, Statoil, Petrobras, ConocoPhilps, Exxon, Eni, являясь постоянными партнерами­клиентами Intergraph PP&M, в течение многих лет широко применяют программные продукты Intergraph PP&M в своей практике (рис. 1).

Рис. 1. Перечень ключевых клиентов, использующих решения Intergraph (выборочный)

Дата­центричная модель данных, используемая в SmartMarine Enterprise

При проектировании МНГС многие основные задачи в значительной мере  решаются независимо друг от друга, например трехмерное и технологическое проектирование имеют однонаправленную статическую связь в плане передачи информации, что, в свою очередь, не позволяет эффективно управлять проектными изменениями. Кроме того, задачи проектирования в основном изолированы от проектов строительства и эксплуатации, что негативно сказывается на эффективности всего проекта.

Отсюда следует принципиальный вывод: подходы к проектированию МНГС должны быть такими, которые исключают недостаток разрозненности данных и их неинтеллектуальность (рис. 2).

Рис. 2. Дата-центричная модель данных, используемая в SmartMarine Enterprise (фрагмент)

Компания Intergraph предлагает решения для реализации обустройства морских нефтегазовых месторождений в полном соответствии с актуальными требованиями к проектированию, сооружению и эксплуатации различных видов МНГС. Ориентированный на решение именно этих задач программный комплекс SmartMarine Enterprise обеспечивает всестороннюю поддержку этапов жизненного цикла морских нефтегазовых сооружений, включая и судостроительные задачи.

В SmartMarine Enterprise используется абсолютно новый подход к моделированию судов и других сложных инженерно­технических морских сооружений, основанный на объектно­ориентированной модели данных, обеспечивающей интеграцию различных дисциплин в единой информационной системе. 

SmartMarine Enterprise позволяет объединить проектные данные в масштабе всего предприятия за счет интеграции с дополнительными проектными модулями, такими как SmartPlant P&ID (технологическое проектирование), Smart Plant Instrumentation (проектирование КИПиА), SmartPlant Electrical (проектирование электротехнической части проекта), SmartPlant Construction (управление строительно­монтажными работами), SmartPlant Materials (управление поставками).

Важно отметить, что в качестве центрального звена интеграции проектных данных используется система инженерного документооборота SmartPlant Foundation, выполняющая функции посредника между различными проектными модулями. Такой подход позволяет обеспечить высокую степень качества и актуальности инженерных данных, так как исключается необходимость управления множеством перекрестных потоков информации между различными приложениями напрямую. SmartPlant Foundation решает задачи формирования единого хранилища актуализированной инженерной информации проекта/предприятия за счет объединения и сбора данных из различных источников и приведения их к требуемому виду (рис. 3).

Рис. 3. Организация инженерного хранилища данных и обмена инженерной информацией различных проектных модулей: слева — стандартная модель, реализованная в большинстве САПРов; справа — модель, применяемая в SmartMarine Enterprise

Особенности 3D­моделирования SmartMarine 3D

В качестве центрального звена решения задач проектирования выступает программное обеспечение SmartMarine 3D, которое является комплексным решением, включающим весь необходимый функционал для проектирования, технологической подготовки производства и планирования строительно­монтажных работ морских сооружений различных типов: полупогружных, фиксированных и др.; плавучих систем добычи, хранения и выгрузки нефти и газа; буровых судов, а также других типов промышленного надводного оборудования.

В составе единой САПР реализованы все основные вопросы проектирования МНГС, такие как моделирование металлоконструкций архитектурно­строительной части проекта, оборудования и технологических трубопроводов, ОВиК, электротехнического оборудования и др. Дополнительно в SmartMarine 3D решаются задачи определения центра масс с целью анализа остойчивости судна; автоматического формирования выходной документации, детального проектирования металлоконструкций, планирования последовательности строительно­монтажных работ, технологической подготовки производства. Высокая степень автоматизации процесса проектирования позволяет значительно сократить сроки выполнения проектных работ, обеспечивая при этом необходимый уровень качества.

SmartMarine 3D обладает встроенным механизмом, который руководствуется предварительно установленными правилами и определяет автоматизацию различных функциональных возможностей ПО. Существует также целый ряд интеллектуальных компонентных связей, которые наряду с правилами помогают проектировщику автоматизировать огромный список типовых задач.

Например, программа автоматически располагает элементы архитектурно­строительной части проекта, специфичные для решения задач проектирования МНГС, такие как усилительные конструктивные элементы узловых соединений опорных оснований, в зависимости от настроек и несущих конструкций, на которые они устанавливаются (рис. 4).

Рис. 4. Примеры оформления узловых соединений ферменных конструкций опорных оснований

Данные инженерные правила позволяют формировать различные типы узловых соединений в полуавтоматическом режиме, основанном на принципе «вопрос — ответ», позволяющем проектировщику лишь указывать основные (исходные) параметры соединений, а программе моделировать объекты, исходя из заложенных в ней правил. В отличие от множества аналогичных систем автоматизированного проектирования, базирующихся на формировании макросов моделирования сложных узловых соединений, в SmartMarine 3D применяется подход, основанный на использовании языка программирования Visaul Basic, который обеспечивает наличие динамических связей между объектами. В результате применения таких динамических связей изменение любого элемента, входящего в состав узла, приводит к автоматическому изменению всего узлового соединения и других входящих в него элементов.

Помимо приведенного примера интеллектуального проектирования при помощи данного функционала решается ряд иных задач, которые перечислены ниже:

• автоматический выбор типов подвесов или опор для трубопроводных или электрических трасс в соответствии с правилами;
• автоматический выбор запорной арматуры и параметров ее расположения в зависимости от применяемых правил;
• в зависимости от используемой спецификации на электротехнические компоненты SmartMarine 3D самостоятельно подставляет элементы ответвления и изменения топологии трассы.

Детальное проектирование и технологическая подготовка производства

Рабочий процесс в SmartMarine 3D включает все стадии проектирования, начиная с концептуального проектирования и оптимизации принципиальных проектных решений (при помощи модуля SmartPlant Layout) и заканчивая технологической подготовкой производства. Но это не означает, что процесс разбит на отдельные этапы, по завершении которых осуществляется передача выходной информации для дальнейшей проработки. Каждая стадия является логическим продолжением предыдущей, суммарно образуя единый взаимосвязанный процесс. Данная концепция реализуется за счет применения инженерных правил на всех стадиях проектирования. В результате изменения, внесенные в модель на любой стадии, мгновенно учитываются на всех остальных (рис. 5).

Интеллектуальные инженерные правила повышают качество моделирования, гарантируют целостность модели и обеспечивают уровень автоматизации проектирования и производства, недостижимый в любых других доступных системах проектирования и технологической подготовки производства морских нефтегазовых сооружений.

Рис. 5. Применение интеллектуальных правил на всех стадиях проектирования

Автоматизированное формирование выходной документации

SmartMarine 3D позволяет формировать шаблоны чертежной документации, по которым впоследствии пользователем в автоматизированном режиме создаются следующие чертежи, в том числе все необходимые размеры, таблицы и спецификации, выносные элементы и пр.:

• изометрические трубопроводные чертежи;
• ортогональные чертежи для всех проектных дисциплин;
• планы и разрезы;
• сложносоставные чертежи с несколькими видовыми окнами и таблицами;
• деталировочные чертежи;
• развертки узловых конструктивных элементов;
• сварные ведомости;
• раскройка элементов корпуса судна;
• различные отчеты в форматах MS Office (MS Excel, MS Word).

Автоматизация генерации чертежей позволяет обеспечить проект точной и актуальной рабочей документацией на любом этапе проектирования без необходимости последующей доработки в AutoCAD (несмотря на то что чертежи могут быть выпущены в соответствующих форматах DWG и DXF). Помимо этого вся выпускаемая чертежная информация учитывается в системе инженерного документооборота, что позволяет отслеживать ее версионность и актуальность.

2D­документация в SmartMarine  3D также является интеллектуальной, что обеспечивает наличие динамических связей между моделью и чертежами (рис. 6). В случае внесения изменений в 3D­модель встроенная система нотификации To Do List уведомит проектировщика о том, что требуется обновление для соответствующего чертежа.

Рис. 6. Интеллектуальная выходная документация. Пример наличия динамических связей между 3D-моделью и чертежом

Решения в области технологического проектирования

Решения для технологического проектирования в сегменте нефти и газа

Комплексные решения в области инструментов САПР

Решения в области комплексных САПР в сегменте нефти и газа

Решения для технического проектирования, в том числе лазерное сканирование

Решения в области 3D-моделирования

Территориально­распределенное проектирование на базе SmartMarine 3D

ТРП на базе SmartMarine 3D позволяет работать в режиме параллельного проектирования нескольким участникам процесса, например субподрядным организациям или подразделениям одной компании, которые находятся на удаленном расстоянии друг относительно друга. Система позволяет всем участникам проекта одновременно работать в одном проекте и использовать единый каталог. В терминологии SmartMarine 3D процесс проектирования проходит на одном сайте (Site). При этом происходит периодическая синхронизация данных между головным офисом генпроектировщика (Host) или субподрядными организациями (Satellites) в режиме реального времени либо по сконфигурированному сценарию (рис. 7).

Рис. 7. Принципиальная схема проектирования в режиме ТРП

Это выгодное преимущество позволяет развертывать огромные проекты, в которых может быть задействовано несколько субподрядных организаций для качественного, квалифицированного, эффективного и своевременного выполнения проектных задач (рис. 8­10).

Инструменты администрирования SmartMarine 3D позволяют гибко настраивать права доступа как к данным модели для участников ТРП, так и к каталожным данным. Система задействует механизм репликации СУБД для точной передачи проектного каталога от Host к сателлитам.

Рис. 8. Субподрядчики, выполняющие различные части проекта в режиме ТРП

Рис. 9. Субподрядчик 3 (опорно-несущие конструкции)

Рис. 10. Генпроектировщик (консолидация трехмерной модели и контроль выполнения проектных работ)

Лидирующие позиции Intergraph PP&M на рынке САПР

Лидирующие позиции корпорации Intergraph PP&M объективно подтверждаются  всемирно признанной авторитетной  аналитической организацией ARC Advisory Group, которая на основе ежегодных аналитических исследований (см. таблицу) на протяжении шести лет ставит решения Intergraph PP&M на лидирующие позиции в 18 из 29 сегментов, в том числе в области 3D­моделирования для нефтегазового сектора. 

Заключение

Интеллектуальный подход к проектированию различных видов МНГС, реализованный в Intergraph SmartMarine 3D, в отличие от аналогичных программных комплексов, позволяет:

• выполнять оптимальное проектирование морских нефтегазовых сооружений с учетом общей стратегии проекта на всем пространстве его жизненного цикла;
• осуществлять динамическое проектирование морских нефтегазовых сооружений с учетом изменяющейся проектной ситуации;
• решать любые междисциплинарные задачи проектирования МНГС и управления проектом в рамках общей стратегии развития проекта;
• значительно повысить качество проектных работ за счет применения интеллектуального проектирования;
• сократить сроки проектирования за счет наличия логических связей между объектами модели, в том числе различных дисциплин, что позволяет динамически вносить и отслеживать проектные изменения на всех этапах жизненного цикла МНГС.  

САПР и графика 6`2013