Особенности подхода компании Bentley к комплексному автоматизированному проектированию. Часть 1

Алексей Лихачев

Компания Bentley

Особенности подхода компании Bentley к комплексному проектированию

Автоматизированное проектирование — научное направление, базирующееся на современной методологии концептуального моделирования (проектирование от идеи до готового объекта). Оно основано на использовании в процессе моделирования и конструирования средств вычислительной техники, на организации сетевого режима работы, на использовании адаптированного или разработанного программного обеспечения, на создании собственных баз данных, на управлении проектными и инженерными данными.

Использование систем автоматизированного проектирования (САПР) дает возможность выполнять последовательность операций без вмешательства человека и с большой скоростью, выдавать точные результаты, хранить и обрабатывать большие объемы информации. Современные средства машинной графики позволяют создавать статические и динамические 3D-модели составных частей проектов различного назначения со всей необходимой атрибутивной информацией. Динамически изменяющиеся изображения дают возможность передать фактическую эволюцию формы, цвета и других свойств объекта проектирования. Анализ методов и подходов к проектированию показал, что направление, связанное с использованием средств вычислительной техники, является самым перспективным, поскольку базируется на научном подходе к решению задач проектирования и совершенствует проектную деятельность во всех ее аспектах: от принятия решения и разработки проекта до создания объекта проектирования и его эксплуатации. Предметом системы автоматизированного проектирования являются технология совместного использования и обмена информацией между всеми участниками автоматизированного проектирования (структурными подразделениями, участвующими в проекте), стандартизация способов доступа к информации и ее корректной интерпретации, обеспечение безопасности информации, а также юридические вопросы совместного использования информации (в том числе интеллектуальной собственности). Реализация информационной интеграции всех участников проектирования возможна только при создании единой информационной среды проектирования, сетевого и компьютерного обеспечения, электронного документооборота и программного оснащения, обеспечивающего возможность создания сквозного цикла проектирования и производства. С целью устранения отрицательных факторов, снижающих эффективность работы проектной части любой организации, при выполнении проектно-конструкторских работ предлагается использовать технологию, обеспечивающую объединение всех структурных подразделений, участвующих в проекте, в единой информационной среде с ассоциативной связью всех частей проекта и единой базой данных для всех смежных подразделений, совмещением задач ГИС и CAD. Опыт внедрения подобных технологий неопровержимо свидетельствует о низкой или даже нулевой эффективности частных решений. Только комплексный подход к выбору программных средств, адекватного компьютерного оборудования и периферии, организационных мер по подготовке специалистов, автоматизированного управления проектной работой способен обеспечить отдачу как в части окупаемости вложенных средств и экономии ресурсов, так и в части повышения качества проектно-сметной документации, ускорения работ, обеспечения конкурентоспособности деятельности организации. Другими словами, для решения поставленных задач необходимо внедрение такой технологии автоматизации проектно-конструкторских и технологических работ, которая бы обеспечила проектную организацию единой информационной средой проектирования, ассоциативной связью всех частей проекта, единой базой данных, к тому же под единым управлением проектными и инженерными данными. Одной из компаний, реализующих данный подход к проектирования, является Bentley Systems, Inc.

Компания Bentley

Компания Bentley Systems, Inc. (США) была основана в 1984 году. Область ее специализации — комплексные ГИС-CAD-технологии и инструментальные средства, программное обеспечение (ПО) в отрасли, традиционно называемой AEC (Architecture, Engineering, Construction — архитектура, проектирование сооружений, строительство), ПО для проектирования промышленных предприятий и технологических установок. Сегодня Bentley является одним из ведущих поставщиков ПО для САПР, с годовым доходом около 190 млн. долл. (по данным Daratech за 1999 год).

На протяжении более чем десяти лет своего существования Bentley была компанией одного продукта — MicroStation. Это профессиональная, высокопроизводительная графическая система для 2D/3D-автоматизированного проектирования при выполнении работ, связанных с черчением, конструированием, визуализацией, анализом, управлением базами данных и моделированием. Как универсальная открытая графическая среда MicroStation применяется практически во всех сферах, где требуются графическая обработка, манипулирование данными, связь графической и атрибутивной информации, совместное использование CAD- и ГИС-задач.

С 1995 года началось стремительное расширение сферы интересов Bentley и соответственно спектра предлагаемых ею программных продуктов.

MicroStation и программные продукты на ее базе — это не только система класса CAD/CAM/CAE, характерная для машиностроения, но и ПО систем автоматизированного проектирования для AEC. Применительно к области разработок Bentley обозначение AEC часто дополняется обозначением AM/FM/GIS (Automated Mapping — автоматическая подготовка карт; Facilities Management — проектирование оборудования и технологических установок; Geographical Information Systems — геоинформационные системы).

В данный момент компания Bentley уделяет особое внимание технологиям обработки данных в среде Internet/Intranet, а также технологиям ГИС и геоинжиниринга. Понятие «геоинжиниринг» кроме геоинформационных технологий включает в себя технологии решения проектных задач. Данные средства позволяют строить сквозную технологию — от сбора разнообразных исходных данных и представления их в единой базе данных до выполнения проектных работ и подготовки всей необходимой конструкторской и рабочей документации.

Поддержка продуктов, ориентированных на вертикальные рынки, решается в рамках тесного сотрудничества компании со стратегическими партнерами. (Например, всеми аспектами обработки растровых изображений занимается компания HMR; вопросами, связанными с решениями для кабельных сетей и коммунальных служб, — компания NetSpace, и т.д.)

В отличие от большинства компаний, предлагающих свою продукцию на рынке AEC и CAD/CAM/CAE, Bentley предлагает полный спектр продуктов, охватывающий все сегменты данного рынка. Основная идея заключается в оригинальной концепции тесной интеграции САПР и ГИС с другими информационными технологиями, внедряемыми на предприятии.

Особенности подхода компании Bentley к комплексному проектированию

Традиционно в системах AEC на отдельных этапах проектирования, реализации и сопровождения объектов использовалось разное программное обеспечение, предполагавшее различные модели данных, зачастую плохо совместимые друг с другом. На этапе анализа, принятия решения о размещении и выбора площадки под объект используются ГИС, на этапе проектирования — САПР, в процессе эксплуатации — AM/FM. В результате мы имеем модели разных объектов, никак между собой не связанные и, следовательно, не позволяющие объединить их в единую модель предприятия. В идеале инженерное ПО должно обеспечивать моделирование не только геометрической формы объекта, но и его функциональных качеств, в целом обеспечивающих информационную поддержку при принятии решений.

Все программное обеспечение фирмы Bentley базируется на понятии Enterprise Engineering Modeling (EEM) — инженерного моделирования предприятия. В этом заключается принципиальное отличие от систем компьютерного черчения. В основе всего лежит единая информационная модель, включающая в себя полную геометрическую модель объекта, его физические свойства и функциональные особенности отдельных компонентов.

На основе данной концепции Bentley предлагает стратегию замкнутого сквозного цикла проектирования и сопровождения объекта. Ориентация на трехмерное моделирование позволяет лучше оценивать модель на самых ранних этапах ее создания. Хорошая интеграция всех продуктов дает возможность гибко настраивать из них технологические цепочки при проектировании. В связи с существенными временными и денежными затратами, требующимися для перехода от традиционных САПР к новой концепции, Bentley предлагает план постепенного, но в то же время непрерывного комплексного внедрения новых базовых программных продуктов и дополнительных программных компонентов, существенно расширяющих возможности программного обеспечения, внедренного ранее.

Программное обеспечение EEM Bentley значительно отличается от современных САПР. Большинство САПР ориентировано на концепцию однопользовательского доступа к данным проекта на уровне файлов и на изолированность этих данных от других типов данных. Технология Bentley позволяет осуществить параллельную работу над проектными данными на уровне компонентов с охватом всего цикла проектирования — от создания трехмерной модели местности (на основе обработки геодезических данных, аэрофотоснимков или картографической информации) и технологической схемы до получения трехмерной модели объектов проектирования (будь то объекты капитального строительства (ОКС), технологические установки, предприятия промышленного назначения или объекты нефтегазового комплекса), включая автоматическую генерацию изометрических, монтажных, сборочных чертежей, спецификаций, и получения проектно-сметной документации. При этом используется единая база данных для всего цикла проектирования (в том числе управление проектными данными с разграничением прав доступа), включающего в себя:

• формирование цифровой топоосновы (обработка растра — бумажные карты и аэрокосмические фотоснимки, векторизация — планшеты и геодезические профили);
• создание трехмерной модели местности для размещения и привязки объектов проектирования (данные электронных приборов, геодезические данные, трехмерная модель, базы данных ГИС — текстовые документы, таблицы, паспорта инженерных сооружений, геология — расчеты, входные формы, отчеты);
• проектирование технологических схем, а также проверку их функционирования, генерацию спецификаций и формирование базы данных для создания 3D-модели предприятия, установки, ОКС и т.д.;
• проектирование строительных конструкций — создание строительной сетки осевых линий для размещения конструкционных элементов, создание бетонных, железобетонных, металлопрофильных строительных конструкций, стандартизованных и уникальных профилей, настилов, перекрытий, лестниц и т.д., архитектурно-строительное проектирование с выпуском проектно-сметной документации;
• проектирование и размещение параметризованных типов оборудования, применяемого в процессе проектирования предприятий, установок и ОКС (баки, насосы, компрессоры, уникальное оборудование и т.д.);
• проектирование трубопроводных систем с проверкой на коллизии и взаимопересечения конструкционных элементов и методами их устранения (трассы систем, трубы, отводы, тройники, фланцы, заглушки, вентили и т.д., а также элементы крепления типа хомутов, растяжек, стержней и т.д.);
• проектирование инженерных коммуникаций (систем вентиляции, кондиционирования, отопления, водоснабжения, канализации и т.д.);
• проектирование внутренних и наружных систем электроснабжения (желоба, трассы, схемы, короба и т.д.);
• проектирование КИПиА и т.д.

В процесс проектирования любых объектов включены следующие этапы:

1. Формирование цифровой топоосновы (создание планшетов и геодезических профилей). На данном этапе используются MicroStation/J в геоинформационной конфигурации, Descartes и электронный классификатор М1:5000 — М1:500.
2. Создание трехмерной модели поверхности земли (создание картографической основы для привязки проектируемых объектов на местности, привязка объектов к местности, создание трехмерного рельефа местности, создание площадок и т.п.). На данном этапе используются GeoCoordinator, GeoExchange, Descartes, Geopak Survey, GeoFill. Результатом данного этапа является трехмерная модель поверхности для размещения проектируемого объекта на основе исходных данных аэрофотосъемок, геодезических измерений с использованием инструментальных средств.
3. Создание технологической схемы объекта проектирования (ОКС, предприятия в целом, технологические установки) с использованием модуля PLANTSPACE P&ID. Результаты данного этапа — создание чертежного файла(ов) формата DGN с монтажно-технологической схемой объекта проектирования, создание спецификаций и формирование базы данных для создания 3D-модели.
4. Создание 3D-модели объекта проектирования. На данном этапе используются TriForma и модули PLANTSPACE DESIGN SERIES:
   • TRIFORMA — для архитектурно-строительного проектирования объектов и получения проектно-сметной документации;
   • EQUIPMENT MODELER — для создания и расстановки уникального и параметрического оборудования типа баков, насосов, блоков, компрессоров, ограждений и т.п.;
   • PIPING — для соединения элементов оборудования системами трубопроводов, включающих в себя трубы, отводы, тройники, редукторы, клапаны, вентили, штуцеры, фланцы, заглушки и др. арматуру, в том числе для создания канализационных систем, отопления и водоснабжения;
   • SUPPORT MODELER — для введения стандартизованных либо уникальных элементов крепления трубопроводов типа хомутов, растяжек, стержней и т.п.;
   • HVAC for Triforma — для создания систем вентиляции и кондиционирования, включающих в себя короба, отводы, разветвления, демпферы, диффузоры и т.п.;
   • STRUCTURAL for Triforma — для создания металлоконструкций на базе стандартизованных и уникальных профилей, настилов, лестниц, перекрытий и т.п.;
   • INTERFERENCE MANAGER — для определения коллизий, взаимопересечения конструкционных элементов, для их анализа плюс методы их устранения;
   • IsoExtractor — для проектирования изометрических чертежей;
   • PlantSpace Instrumentation — для проектирования КИПиА;
   • Raceways — для проектирования и разводки кабельных каналов. Цели данного этапа — создание чертежного файла(ов) формата DGN с 3D-моделью объекта проектирования, создание комплексной спецификации.
5. Создание монтажных, изометрических и сборочных чертежей трубопроводов. На данном этапе используется модуль IsoExtractor, который обрабатывает чертеж трехмерной модели и формирует файлы монтажных чертежей отдельных сборочных единиц трубопроводов со спецификациями.
6. Создание файлов чертежей общих видов и проектной документации на базе обработки файла трехмерной модели с формированием общих спецификаций для включения их в рабочую документацию.
7. Создание проектно-конструкторской документации (чертежи общих видов, сборочные чертежи, монтажные чертежи, технологические схемы, экспликации, спецификации и др.) на базе сгенерированных проектных файлов средствами графического ядра MicroStation/J.
8. Управление инженерными данными (ProjectWise Workgroup) в реальном режиме времени при сетевой организации процесса проектирования в единой информационной среде.

Ядром данной технологии является графическая платформа MicroStation/J.

Продолжение в одном из следующих номеров журнала

«САПР и графика» 1'2001