Опыт выбора системы трехмерного моделирования обвязки технологического оборудования

Александр Лоза, Михаил Сухотинский

Краткая характеристика института

Достигнутый уровень автоматизации проектирования

Критерии отбора программ трехмерного моделирования для опробования и выбора

Организация процесса опробования программы 3D

Пояснения к выбору системы AutoPlant-3D

Выводы

Этой статьей «Русская Промышленная Компания» открывает на страницах журнала «САПР и графика» публикацию материалов международной конференции «САПР и ГИС ЭКСПО 2002», посвященных опыту внедрения программных продуктов и решений на предприятиях России и стран СНГ.

Краткая характеристика института

ОАО «Гипросинтез» (Институт по проектированию производств органического синтеза) является комплексной организацией в сфере проектирования химических производств, выполняющей все части проектов, за исключением инженерно-геологических изысканий. В настоящее время институт выполняет проектные и экспертные работы для заказчиков в области химии, осуществляет сопутствующую и автономную разработку объектов энергообеспечения и инфраструктуры, проектирует объекты по уничтожению химического оружия.

Достигнутый уровень автоматизации проектирования

Практически каждый проектировщик «Гипросинтеза» обеспечен компьютером класса Pentium II или Pentium III, а специалисты, которые работают в графической системе AutoCAD, пользуются 19-дюймовыми мониторами. Все компьютеры, на которых производится работа с AutoCAD, подсоединены к локальной сети.

Проектная документация выполняется только в электронном виде. Для обмена информацией между проектировщиками различных структурных подразделений утверждено обязательное требование о хранении всей проектируемой документации на сервере. Введены конкретные стандарты на электронную документацию: использование определенных шрифтов, соблюдение правил наименования файлов, а также регламентированы слои, файлы, определяющие зависимости толщины линий, и т.д.

Наличие сети, стандартов и сервера позволяет осуществлять проектирование по принципу «модель-чертеж». На данный момент времени проектирование ведется с использованием 2D-моделей. Все отделы выполняют основные проектные решения в моделях, которые можно накладывать друг на друга. Например, проектировщик сантехнического отдела использует для работы в режиме ссылок (при этом подсоединяемая информация не дублируется) архитектурную и механо-технологическую модели в качестве подосновы.

Методика «модель-чертеж» позволяет:

• осуществлять параллельную работу нескольких отделов;
• отслеживать изменения в моделях смежных отделов;
• гарантировать идентичность (например, строительной подосновы во всех частях проекта);
• исключать нестыковки;
• поддерживать высокое качество документации.

Базовой программой для проектирования является AutoCAD, причем для каждого отдела AutoCAD адаптирован — имеются особые меню, автоматизированы наиболее часто выполняемые и трудоемкие операции.

В отделе САПР организована группа сетевого проектирования, задачей которой является:

• выбор программ для автоматизации проектирования;
• разработка стандартов на электронную документацию;
• адаптация программ, разработка вспомогательных программ.

Введена система ответственных за сетевое проектирование: в каждом секторе выделяются работники, в обязанности которых входит внедрение методик проектирования, обсуждение и распространение информации. Постоянно осуществляется активное двустороннее взаимодействие ответственных за сетевое проектирование с группой сетевого проектирования отдела САПР, что позволяет эффективно решать возникающие проблемы, быстро внедрять поступающие предложения.

Инициативы и магистральная линия на автоматизацию проектирования исходят от генерального директора и опираются на аналогичные стремления снизу — от наиболее квалифицированных начальников отделов и проектировщиков.

Следует отметить, что именно готовность выполнить всю проектную документацию в электронном виде в свое время помогла институту в нелегкой конкурентной борьбе получить госзаказ.

Дальнейшее повышение производительности труда, качества разрабатываемой документации и конкурентоспособности института требует, с одной стороны, перехода с отлаженной системы работы с 2D-моделями на 3D-проектирование, а с другой стороны, приобретения систем, облегчающих выполнение наиболее трудоемких операций, а также внедрения системы электронного документооборота.

Однако, с нашей точки зрения, внедрение сразу во всех отделах 3D-проектирования не представляется возможным по следующим причинам. Во-первых, по финансовым соображениям, так как в этом случае необходимо одновременное приобретение комплекса программ для всех структурных подразделений. Во-вторых, внедрение большого числа программ одновременно требует больших трудозатрат по разработке методики работы с программами, по их настройке, формированию базы данных и пр., что может привести к значительному снижению производительности труда и к провалу внедрения систем. В связи с этим было решено проводить дальнейшую автоматизацию (то есть переход на 3D-проектирование) поэтапно: на первом этапе внедрить 3D-проектирование в приоритетном направлении — механо-технологическом. Непременным условием этого является выполнение архитектурной части в виде 3D. Остальные части проекта на первом этапе будут выполнены в 2D.

Критерии отбора программ трехмерного моделирования для опробования и выбора

Поскольку, как уже было сказано, базовой системой в нашем институте является AutoCAD, то система трехмерного проектирования трубопроводов должна быть основана на платформе AutoCAD, хотя часто можно услышать, что определенная CAD-система совместима с AutoCAD, то есть имеет модули импорта/экспорта в формат dwg или dxf и т.д.

Как шутили А.Розенблют и Н.Винер, лучшей материальной моделью кошки будет иная кошка, однако предпочтительнее, чтобы это была именно та же кошка. В отношении систем AutoCAD мы придерживаемся такой же концепции, а именно: полной совместимостью с AutoCAD обладает сам AutoCAD, причем крайне желательно, чтобы это был AutoCAD той же версии, а следовательно, чтобы системы были построены на платформе AutoCAD, и версия AutoCAD на каждом рабочем месте должна быть одна и та же.

На основе этой концепции мы сразу же исключили программы, работающие на иной платформе (например, на платформе MicroStation или на собственной платформе). В силу этого выбор программного обеспечения (ПО) трехмерного моделирования трубопроводов осуществлялся между системами Plant-4D и AutoPlant-3D. (Для полноты информации следует отметить, что сведения о программе CadWorx PIPE фирмы COADE мы получили не так давно и детально ее не изучали.)

Исходя из сложившихся условий проектирования и профиля института сравнение указанных систем происходило по следующим критериям:

1. Программа должна вписываться в сложившуюся технологию параллельного проектирования, которая у нас действует на основе методики «модель-чертеж» в 2D, а не требовать революционной перестройки всего процесса проектирования.
2. Программа должна обеспечивать возможность любого отдела, работающего в 2D, использовать трехмерную модель для формирования собственной двумерной модели и для получения чертежей с наименьшими нововведениями.
3. Выполнение графической части в программе должно быть удобным, относительно простым и надежным в части автоматического контроля правильности соединения элемента с элементом. Достаточно просто должно осуществляться и редактирование элементов.
4. База данных элементов должна содержать достаточные для начала работы разновидность и количество элементов, быть легко пополняемой, иметь средства создания мини-каталогов (спецификаций). Для нас необходимо было наличие в базе данных элементов труб, футерованных фторопластом и полиэтиленом, а также арматуры, футерованной фторопластом.
5. Наличие решений по внесению в модель закладных деталей КИП и приборов, устанавливаемых непосредственно на трубопроводах.
6. Наличие программ, позволяющих генерировать в определенной (необходимой нам) форме спецификацию (9 граф) на арматуру, трубы и изделия, а также ведомости трубопроводов (ВТ).
7. Возможность поработать определенное время с полноценной версией системы для ее опробования в реальной работе.
8. Возможность ознакомления с опытом эксплуатации программы на каком-либо предприятии.

Организация процесса опробования программы 3D

В отделе САПР для выбора и внедрения системы 3D-проектирования трубопроводов были выделены два специалиста, имеющих большой опыт работы в механо-технологическом отделе в качестве механиков-монтажников. Кроме того, в работе группы постоянно принимал участие программист.

Была принята последовательность работы по опробованию программного продукта, которая оформлялась в виде план-программы, утверждаемой директором. В программе определялись виды работ, сроки и состав участников временной группы по опробованию системы.

К работе с ПО привлекались два-три механика из производственных отделов без отрыва от производства, причем предусматривалось поощрение этих специалистов, так как одновременно они выполняли плановую работу и при опробовании ПО им часто приходилось работать в неурочное время.

Затем проводилось обучение двух-трех человек (среди них программист) у поставщика ПО. После обучения поставщик системы передавал нам рабочую версию ПО на определенный срок (не менее месяца). Необходимо отметить, что перед обучением мы старались предварительно ознакомиться с программой по демо-версии, осуществляя таким образом двухступенчатое обучение. После обучения лица, прошедшие подготовку, передавали свои знания остальным участникам группы.

Одновременно в производственных отделах подбирались данные для рабочих примеров в виде монтажных узлов из уже выполненных проектов.

На первом этапе члены группы, не прошедшие обучение у поставщика ПО, выполняли тестовый пример, предлагаемый в учебном курсе. В это время в мини-каталоги (спецификации) заносились элементы, необходимые для выполнения рабочих примеров. На втором этапе каждый механик выполнял свой рабочий пример.

Безусловно, в процессе работы возникло множество вопросов, шло их активное обсуждение как внутри группы, так и с поставщиком ПО. Часть вопросов была вызвана неполнотой знания программы, часть — недостатками полученной версии, однако некоторые вопросы были обусловлены недостаточной адаптацией программы и свойственными ей недостатками.

При выполнении рабочих примеров производились те же типы работ, что и при проектировании реального проекта:

• создавалась 3D-модель компоновки;
• создавалась 3D-модель обвязки трубопроводов;
• осуществлялась генерация чертежей;
• проводилась генерация изометрических чертежей;
• осуществлялась генерация текстовых документов (если для этого имелись программы).

Окончательное оформление чертежей (то есть простановка размеров, надписей и штампов), как правило, не выполнялась.

После выполнения рабочих примеров происходило обсуждение результатов работы и составление отчета о проделанной работе.

Пояснения к выбору системы AutoPlant-3D

После опробования системы Plant-4D мы отказались от ее применения главным образом по следующим причинам:

• хотя программа и работает на платформе AutoCAD, в системе отсутствует dwg-файл, что создает дополнительные проблемы;
• методика работы не вписывается в принятую у нас методику параллельного проектирования с использованием 2D-модели (в частности, отсутствует связь модели с чертежом).
• нам не удалось ознакомиться с этой программой на предприятии, где бы она уже достаточно длительное время эксплуатировалась.

Опробование системы AutoPlant-3D нами еще не закончено, так как для нас еще не окончательно адаптированы программы генерации спецификации (9 граф) и ВТ. Однако мы уверены, что они вскоре будут готовы, и остановили свой выбор на этой программе на следующих основаниях:

• программа построена на платформе AutoCAD, модель является dwg-файлом;
• при необходимости отобразить в модели элементы, не представленные в программе, сделать это можно обычными средствами AutoCAD;
• в программе имеются достаточно мощные средства построения оборудования (хотя всегда хочется большего);
• относительно простая структура базы данных (в частности, отсутствует групповой индекс) облегчает администрирование базы данных и обеспечивает простой выбор элементов пользователем;
• программа существует на рынке относительно давно, а следовательно, в ней отсутствуют серьезные ошибки;
• программа вписывается в сложившуюся технологию параллельного проектирования, которая у нас действует на основе методики «модель-чертеж» в 2D;
• выполнение графической части в программе происходит весьма просто, удобно и надежно;
• нам удалось ознакомиться с опытом работы в этой программе в ОАО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез».
• Итак, мы получили достаточное время для работы с программой, чтобы определить нерешенные вопросы, достоинства и недостатки. Из недостатков следует назвать:
• отсутствие автоматической трассировки отводов по осевой линии;
• недостаточно точный перевод, иногда затрудняющий понимание смысла текста.

Выводы

Вышеизложенный способ выбора программы мы приняли потому, что считаем: лучше потратить лишнее время перед выбором программы, чем принять неправильное стратегическое решение, которое в дальнейшем приведет к значительной потере времени и материальных затрат.

Мы также считаем, что изучить программу, произвести адаптацию ПО, выработать методики работы с программой, установки и настройки программы весьма желательно до приобретения системы. В этом случае сокращаются сроки между приобретением программы и получением результата (выполненного проекта).

Нам импонирует и то, что «Русская Промышленная Компания» еще до заключения договора начала с нами работу по расширению базы данных, решению других наших вопросов. По нашим замечаниям и пожеланиям была откорректирована существующая часть базы данных. Во время командировки в Волгоград представители РПК выделили время для работы с нами. При этом были получены разъяснения по целому ряду вопросов, а также составлен рабочий перечень вопросов по дальнейшей адаптации программы к нашим требованиям. Кроме того, РПК содействовала нам в очень полезном ознакомлении с опытом работы в AutoPlant-3D на ОАО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез».

В целом мы считаем, что опробование нами программы AutoPlant-3D и взаимодействие с «Русской Промышленной Компанией» по нерешенным вопросам было взаимовыгодным. Мы рассчитываем получить программу, с помощью которой можно почти сразу приступить к разработке проекта, а для РПК и ее дилеров расширится круг потенциальных потребителей вследствие внесения некоторых дополнений в программе.

«САПР и графика» 1'2003