Опыт внедрения Tekla Structures в ЗАО «ПМП» с применением технологии лазерного сканирования

Дмитрий Фураев,
главный специалист ОКП ЗАО «ПМП»

ЗАО «ПМП» — инжиниринговая компания, которая уже более 20 лет занимается проектированием новых и модернизацией существующих объектов химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и газовой отрасли. Внедрение современных технологий проектирования является частью стратегии внутреннего развития компании.

Компания располагает большим опытом трехмерного проектирования в САПР Intergraph Smart 3D, Bentley AutoPlant 3D, Autodesk Revit Structure, AutoCAD Civil3D. Однако современные условия требуют постоянного развития и освоения новых технологий [4, 6]. Так, проектирование строительных конструкций на протяжении долгого времени велось с использованием Autodesk Revit Structure, но анализ требований рынка показал, что необходимо внедрение еще одной системы в части конструктивных решений — Tekla Structures.

Tekla Structures — программное обеспечение, предназначенное для проектировщиков строительной отрасли, которое позволяет качественно и детально разработать 3D­модель металлической и железобетонной конструкции любой сложности [8]. Кроме того, Tekla Structures предоставляет возможность работы с крупногабаритными моделями и позволяет настроить автоматическую генерацию различных чертежей и отчетов.

В феврале прошлого года компания ЗАО «ПМП» приступила к процессу внедрения системы Tekla Structures. Одним из вводных этапов был выбор необходимой конфигурации (Tekla Structures доступна в нескольких специализированных конфигурациях) [2]:

• FULL (Полная);
• Construction Modeling (Моделирование строительства);
• Steel Detailing (Детализация стальных конструкций);
• Precast Concrete Detailing (Детализация сборного железобетона);
• Cast in Place (Монолит);
• Engineering (Проектирование);
• Developer (Разработчик);
• Primary (Администрирование);
• Drafter (Чертежник).

Проанализировав потребности компании, спланировав и оценив возможный объем будущих работ, из представленного выше списка нами были выбраны для дальнейшей работы следующие виды конфигураций: FULL (Полная), Engineering (Проектирование), Primary (Администрирование), Drafter (Чертежник). При этом используется основная среда — Environment Russia, однако для каждой организации требуется «своя» настройка ПО.

Был разработан следующий план внедрения:

1. Установка и настройка корректной работы системы в компании. Организация работы над сетевой, а не локальной моделью.
2. Обучение специалистов работе в программе и подготовка администратора системы для последующего ее сопровождения.
3. Создание и настройка библиотеки компонентов.
4. Создание и настройка шаблонов выходных форм.
5. Настройка взаимодействия между Tekla Structures и используемыми в компании другими САПР, в частности Intergraph Smart 3D, Bentley Auto Plant 3D, Autodesk Revit Structure.
6. Настройка автоматизированной выгрузки из Tekla Structures в форматы передачи (IFC, STP).
7. Выполнение пилотного проекта. Выпуск проектной документации на основе 3D­модели.
8. Формирование дополнительного списка работ по автоматизации работы в программе, создание собственных плагинов для работы с моделью и чертежами.

Для успешного внедрения была сформирована рабочая группа, в которую входили специалисты строительного отдела и специалисты ИТ­отдела [5]. Базовый курс для специалистов рабочей группы провели сотрудники компании «Бюро ESG». Они же в дальнейшем оказывали консультационные услуги и полную техническую поддержку на этапе внедрения продукта. На время обучения специалисты рабочей группы были освобождены от основной проектной работы, так как учебный курс по программным продуктам Tekla занимает пять полных рабочих дней. Считаем, что такой подход к обучению является максимально эффективным и позволяет наиболее качественно освоить новую систему. Расширенный курс обучения производился индивидуально для администратора системы из ИТ­отдела.

Фактически, обучение администратора продолжалось в течение всего процесса внедрения системы. Специалист ИТ­отдела сам вел разработку компонентов, то есть «тонкую» настройку Tekla Structures под требования и задачи компании с постоянной внешней технической поддержкой «Бюро ESG». Такой подход позволил подготовить грамотного специалиста в ЗАО «ПМП», который в настоящий момент самостоятельно ведет техническую поддержку системы и ее настройку.

После обучения специалисты строительного отдела приступили к работе над пилотным проектом. На тот момент компания начала работы по реконструкции действующей установки на нефтеперерабатывающем заводе. Особенность проекта состояла в том, что заказчик хотел получить не только фактическую реконструкцию производства, но и 3D­модель этой установки, поэтому и было решено внедрить Tekla Structures. Специалисты ЗАО «ПМП» работали над реальным проектом в сроки, установленные календарным планом.

Как известно, ни одна крупная САПР не поставляется с необходимым для конкретного потребителя каталогом элементов (базой компонентов). Пополнение и разработка базы элементов (каталога) является сложной и трудоемкой задачей в любой системе. Tekla Structures — не исключение. В результате анализа проекта ведущими специалистами строительного отдела был составлен список необходимых компонентов (рис. 1), а также «универсальных» базовых компонентов, которые могут использоваться в любом другом проекте. При этом каждый разработанный компонент проходил тестирование ведущего специалиста строительного отдела, замечания и уточнения которого учитывались при доработке компонентов каталога. Отметим, что на этом же этапе параллельно шла доработка библиотек профилей и материалов.

Рис. 1. Пример разработанных компонентов

После разработки своей базы компонентов велось уже полноценное моделирование строительных конструкций в Tekla Structures. В настоящее время, как, впрочем, и в дальнейшем, разработка компонентов будет происходить на основе задания от специалистов строительного отдела.

Параллельно специалистом ИТ­отдела, главным специалистом строительного отдела и представителями «Бюро ESG» был произведен анализ выпускаемой документации в компании и оценена возможность получения аналогичной выходной документации из Tekla Structures. В результате, существующие в региональных настройках ПО шаблоны были приведены к требованиям организации, проведена работа по созданию стилей оформления в соответствии с требованиями компании и дополнительно разработаны недостающие настройки. При этом, в том числе, использовался API Tekla. Также были настроены правила именования объектов модели и правила именования и группирования профилей и шаблонов.

На каждом этапе настройки чертежей велась тесная работа между специалистом ИТ­отдела и специалистом строительного отдела, в результате мы можем сейчас получить из Tekla Structures чертежи по марке КМ (чертежи общих видов, планы, разрезы) — рис. 2, которые удовлетворяют проектировщиков и, в целом, соответствуют качеству выпускаемой документации, несмотря на некоторые недостатки, которые не позволяют отказаться от дооформления в AutoCAD. Отметим, что чертежи остаются связанными с моделью, поэтому при внесении изменений в модель чертежи при их открытии обновляются, однако изменения, внесенные в чертежи, не приводят к обновлению модели.

Рис. 2. Пример чертежей из Tekla

Аналогичным образом велась работа над настройкой различных отчетов и спецификаций. Таким образом, происходило постепенное накопление базы настроек, шаблонов в организации.

Кроме того, параллельно велась настройка взаимодействия между Tekla Structures и используемыми в компании другими САПР. В частности, Intergraph Smart 3D и Tekla Structures позволяют наладить между собой хороший импорт­экспорт.

Отметим, что приложение BIM Publisher (рис. 3) позволяет настроить автоматическую выгрузку моделей из Tekla Structures в форматы IFC, 3D DWG, DGN. Это позволило настроить ежедневное обновление единой модели в Autodesk Navisworks (рис. 4). Просмотр модели смежными отделами и ведущими специалистами происходит в Navisworks, где в единую модель объединяются части проекта из различных систем: Intergraph Smart 3D, Tekla Structures, Autodesk Inventor, AutoCAD Civil3D [7].

Рис. 3. Приложение BIM Publisher

Таким образом, первые шесть этапов внедрения были реализованы за четыре месяца, дополнительно на завершение седьмого этапа (выполнение пилотного проекта и получение выходной документации из 3D­модели) было затрачено еще два месяца. То есть на полноценное внедрение системы Tekla Structures — подготовку специалистов, моделирование реального проекта и настройку системы для получения выходной документации —потребовалось шесть месяцев, с учетом того, что многие работы велись параллельно.

Рис. 4. Модель в Navisworks

Хотелось рассказать еще об одной интересной технологии, впервые опробованной нашей компанией на данном проекте. Как уже отмечалось, проект представлял собой реконструкцию и модернизацию существующего производства. Чертежи, по которым в свое время была построена установка, были достаточно старыми, имели в архивах только бумажный формат и часто отметки и некоторые размеры не соответствовали действительности, что было замечено в ходе их изучения и сопоставления с реальными фотографиями объекта. Поэтому было решено опробовать на практике становящуюся популярной технологию лазерного сканирования [1, 3].

Для этого была выбрана компания, которая провела лазерное сканирование интересующей установки и подготовила облако точек. Данное облако точек было загружено в системы Intergraph Smart 3D, Autodesk Naviswork и Tekla Structures. Причем в каждой системе были свои нюансы по корректной загрузке данного облака точек (выходные файлы с координатами точек содержат примерно от 15 до 50 млн точек).

Рис. 5. Плагин Import Point Cloud

Рис. 6. Пример облака точек в Tekla

В версии 20.0 существует плагин Import Point Cloud, позволяющий загружать облако точек непосредственно в Tekla Structures (рис. 5). Отметим, что данный плагин из файлов PTS делает файл XYZ. Но так как в версии 21.1 данный плагин отсутствует, нам пришлось разработать плагин, позволяющий конвертировать файл XYZ в DXF и параллельно преобразовать точки в элементы штриховой линии. Tekla отказывается принимать точки, а следовательно, приходится использовать штрихи или крестики, количество точек на один файл — примерно 700 000­1 000 000 точек (для штрихов), не более 500 000 точек (для крестиков). Полученный файл в формате DXF уже можно загружать как опорную модель (рис. 6).

Формат данных для считывания в TS — DWG, DXF.

Формат файла из сканера — XYZ, PTS.

Задача разрабатываемого плагина — принять XYZ, PTS и преобразовать в DWG, DXF. При этом получаем массу точек, никак не рассортированную и сложную для восприятия. Следующая проблема — TS не принимает точки из файла DWG, DXF.

Разработан плагин, который при считывании файла XYZ, PTS:

1. Преобразует точки в крестики или штрихи. Количество штрихов на один файл — примерно 700 000­1 000 000, для крестиков (три линии в плоскостях xy, xz, yz) — не более 500 000 точек.
2. В зависимости от координаты z присваивает крестику или штриху определенный цвет, что облегчает визуальное восприятие получаемых данных.
3. Формирует DXF­файл, готовый для загрузки в TS в качестве опорной модели.

Итак, можно сказать, что в настоящее время процесс проектирования с помощью Tekla Structures в ЗАО «ПМП» полностью отлажен. Специалисты в полной мере владеют технологий моделирования в Tekla Structures (рис. 7) и могут заранее оценить эффективность строительства и исключить возможные коллизии на этапе проектирования. Специалисты ИТ­отдела постоянно ведут работу над пополнением базы компонентов и продолжают работу над оформлением чертежей по маркам КМ, КЖ. В настоящее время идет работа над тремя проектами, в которых в качестве системы для проектирования металлоконструкций используется Tekla Structures. Отметим, что некоторые проблемы все еще не решены, однако в целом это не мешает процессу проектирования.

Рис. 7. Пример модели в Tekla

Список литературы:

1. Алексеенко Н.Н. Применение технологии лазерного сканирования в различных отраслях и на различных этапах жизненного цикла объектов // Вестник МГСУ. 2016. № 2. С. 62­73.
2. Антонов А., Емельянов А., Храпкин П. Использование САПР Tekla Structures различных конфигураций // САПР и графика. 2014. № 11. С. 10­13.
3. Киямов И.К., Мингазов Р.Х., Музафаров А.Ф., Ибрагимов Р.А., Сибгатуллин А.А. Технология лазерного сканирования в 3D­проектировании // Экспозиция Нефть Газ. 2013. № 7 (32). С. 41­43.
4. Мустафин Н.Ш., Барышников А. А., Спрыжков А.М. Анализ возможности внедрения в строительство технологии информационного моделирования зданий программами вида «BIM» // Региональное развитие: электронный научно­практический журнал. 2015. № 8 (12).
5. Орельяна Урсуа И.О. Как организовать процесс трехмерного проектирования // САПР и графика. 2008. № 7. С. 78­86.
6. Покальнис В.А., Земляков Г.В. Применение BIM­технологий при проектировании в зарубежных странах // Инновации в бетоноведении, строительном производстве и подготовке инженерных кадров: сборник статей по материалам Международной научно­технической конференции, посвященной 100­летию со дня рождения И.Н. Ахвердова и С.С. Атаева. Минск: в 2 ч. 2016. Ч. 2. С. 115­120.
7. Фураев Д. Формирование комплексной BIM­модели сложных промышленных объектов. Опыт компании ЗАО «ПМП» // САПР и графика. 2016. № 2. С. 24­27.
8. Храпкин П. Проектирование с Tekla // САПР и графика. 2014. № 6. С. 10­13.