Разработка проекта реконструкции газодобывающей морской платформы с использованием пакета программ АutoPLANT фирмы Rebis

Б. Скелсон, Р. Тингстром

Работа с 3D-моделями — залог успеха любого проекта

Этапы проектирования с использованием Rebis AutoPLANT — выигрыш очевиден

Вот вам результат

Мы продолжаем серию публикаций, посвященных использованию программ фирмы Rebis в России и за рубежом. Предлагаем вам ознакомиться с опытом использования Rebis AutoPLANT инженерами для проектирования морских платформ для добычи газа. Статья представляет собой перевод материалов, предоставленных фирмой Rebis Industrial Workgroup Software.

Традиционно фирма EDG с помощью своих офисов, находящихся в различных регионах земного шара, предоставляет услуги в области проектирования и конструирования промышленных объектов в таких отраслях, как нефтегазовая, химическая, нефтеперерабатывающая и др. Фирма предлагает услуги для выполнения проектно-конструкторских работ широкого спектра. EDG обладает возможностью осуществлять работы над проектом от начальной до завершающей его стадии либо выполнять любую его часть как внутри своей страны, так и по всему миру; разрабатывать небольшие проекты по реконструкции или масштабные и очень сложные проекты промышленных объектов, эксплуатируемых как на суше, так и на море, в том числе на больших глубинах. Фирма EDG имеет опыт разработки различных проектов, связанных с управлением всем процессом разработки промышленных установок стоимостью многие миллионы долларов в удаленных районах земного шара. Наряду с предоставлением консультационных услуг фирма EDG разработала усиленные каркасные конструкции кессонов MANTIS I и MANTIS II, предназначенных для морских газовых и нефтяных платформ. Эти кессоны представляют собой легкие, жесткие и легко устанавливаемые в рабочих зонах конструкции, предназначенные для работ на глубинах до 250 футов. Кессоны изготовлены из самых обыкновенных материалов с использованием обычных заводских методов производства. В их конструкциях применены новейшие технические решения и предусмотрены меры для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Конструкция кессонов MANTIS была проверена в штормовых условиях, в том числе и на выживание обслуживающего морские объекты экипажа.

Работа с 3D-моделями — залог успеха любого проекта

Многолетний опыт работы фирмы EDG позволяет уверенно говорить о важности создания моделей промышленных объектов в 3D-проектной среде. Все проекты, невзирая на их размеры, разрабатываются фирмой подобным образом уже более четырех лет. EDG использует программы для 3D-проектирования промышленных объектов, ориентированные как на рабочие станции, так и на персональные компьютеры с ОС Windows 95/98/NT (далее — ПК). Решение об использовании того или иного типа оборудования и программного обеспечения принимается в зависимости от размеров и сложности проекта. В качестве программ для ПК, используемых для разработки проектов, специалисты фирмы EDG выбрали программное обеспечение AutoPLANT фирмы Rebis, поскольку оно, по их мнению, является лучшим среди пакетов, применяющихся в настоящее время для подобных целей. Кроме того, Rebis AutoPLANT работает как приложение к AutoCAD, с которым уже долгое время имеют дело специалисты фирмы EDG, Inc.

После внедрения AutoPLANT в качестве проектной среды оказалось, что специалисты фирмы EDG затрачивают меньше времени и усилий, работая в Rebis AutoPLANT, по сравнению с разработкой аналогичных проектов посредством использования программ на рабочих станциях. Кроме того, затраты на приобретение программ фирмы Rebis в совокупности с оборудованием оказались значительно меньшими. Rebis AutoPLANT имеет модульную структуру, поэтому пользователь может приобретать по отдельности различные модули AutoPLANT, в то время как при использовании аналогичных программ других фирм требуется покупать весь пакет или необходимую совокупность базовых и специализированных модулей, что опять же увеличивает расходы пользователей. По оценкам экспертов EDG, при покупке необходимого для работы набора программ стоимость модулей AutoPLANT в комплекте с AutoCAD оказалась в три раза ниже аналогичного набора программ, используемых на рабочих станциях. Еще одной причиной, по которой был выбран AutoPLANT, является простота и легкость в освоении программ, что значительно сокращает сроки и затраты на обучение инженерного персонала компании. EDG установила, что проектировщики могут значительно быстрее освоить работу с AutoPLANT главным образом потому, что им нужно научиться пользоваться только модулем, связанным с их профессией, а не всеми программными модулями для проектирования, входящими в состав Rebis AutoPLANT. Для проекта реконструкции с кодовым названием «ALEX», который был выполнен для компании Shell, заказчик предоставил фирме EDG возможность выбора: разрабатывать проект c помощью Rebis АutoPLANT либо с помощью программного обеспечения на рабочих станциях. Однако, поскольку в случае использования Rebis АutoPLANT затраты на него оказывались существенно меньшими, руководство компании Shell приняло решение разрабатывать проект с использованием именно этого пакета программ.

Этапы проектирования с использованием Rebis AutoPLANT — выигрыш очевиден

На первом этапе разработки данного проекта специалистам фирмы EDG нужно было разработать технологическую схему и схему КИПиА. Эта работа была блестяще выполнена с использованием программ модуля AutoPLANT, программ P&ID и Instrumentation. После этого в соответствии с разработанной схемой проектировщики должны были разместить технологическое оборудование на платформе, воспользовавшись модулем Equipment. Модуль Equipment позволил значительно сократить время проектирования, поскольку с его помощью оборудование достаточно просто вычерчивалось в среде AutoCAD. Для выполнения этих работ использовались библиотеки параметрических элементов конструкций сосудов и аппаратов. Имея такую библиотеку, проектировщику нужно было только ввести несколько значений, определенных в спецификации оборудования, — и программа сама вычерчивала модель. Например, для создания модели насоса в среде AutoPLANT проектировщик выбирал насос из библиотеки оборудования, которой располагает программа, затем вводил несколько значений размеров, соответствующих размерам, приведенным в спецификации фирмы-изготовителя, после чего программа автоматически создавала модель насоса с фланцами в нужных положениях.

После создания модели, представленной в виде компоновки оборудования на платформе, на следующих этапах были выполнены обвязка этого оборудования трубопроводами и разработка макета стальной конструкции буровой установки. Обе эти задачи выполнялись с использованием модулей Piping 3D и Multi-STEEL Modeler (текущее название Structural 3D) пакета Rebis AutoPLANT. Эти две задачи решались согласованно, для чего в первую очередь в пространстве модели размещались стальные конструкции основания вышки. Модуль Multi-STEEL Modeler обеспечивал проектировщика необходимыми возможностями для размещения 3D-стальных конструкций. Проектировщиком использовались функции выбора начальных параметров для разработки и изготовления чертежей, для управления размещением стальных конструкций в модели и функции управления базой данных, опциями редактирования и отображения элементов стальных конструкций, опциями их аннотирования и вставки элементов для доступа на вышку (лестниц, мостиков, платформ и ограждений). Этот модуль имеет библиотеку параметрически заданных элементов стальных конструкций, поэтому когда проектировщику нужно проложить балку из одной точки в другую, то он просто выбирает профиль балки, который хочет использовать, и указывает ее размер и положение в пространстве модели. В результате программа автоматически вычерчивает 3D-модель балки.

После размещения трехмерной стальной конструкции основания в модели буровой вышки проектировщики трубопроводов, занимающиеся обвязкой оборудования, приступают к созданию линий трубопроводов, прокладывая их вокруг (и через) стальных конструкций. Возможность видеть, как расположены трубопроводы внутри этих конструкций, помогает им исключить вероятные конфликты, несоответствия и коллизии в проекте. Для выявления и устранения ошибок в проекте проектировщики используют модуль EXPLORER/ID пакета AutoPLANT фирмы Rebis. Применение этого инструмента позволяет им быть уверенными, что они создают бесконфликтные проекты. С помощью этого модуля они могут перемещаться через модель и исследовать компоновки оборудования, трубопроводов и стальных конструкций под различными углами и с разных точек зрения. Модуль распознает все одно-, двух- и трехмерные объекты AutoCAD. Модуль Explorer/ID используется для просмотра и обнаружения взаимных пересечений, несоответствий и коллизий, включая линии, полилинии, 2D-поверхности, сетки, 3D-грани, AСIS-твердотельные объекты, блоки, а также любые пользовательские 3D-объекты, созданные с помощью АutoPLANT или AutoCAD. Программа идентифицирует, индексирует и выводит на экран любые найденные ею конфликты и ошибки в проекте, что позволяет в дальнейшем легко перейти к их подробному изучению и устранению в модели.

Многозадачная и многопользовательская рабочая среда Rebis AutoPLANT позволяет всем специалистам работать одновременно, не создавая проблем друг другу. В то время как одни из них занимаются проектированием обвязки оборудования и прокладкой линий трубопроводов, проектировщики стальных конструкций добавляют в модель такие детали, как фермы, лестницы, площадки, ограждения и т.д. Поскольку во время своей работы проектировщики трубопроводов и стальных конструкций все время обновляют 3D-модель буровой установки, то все изменения в конструкции осуществляются практически одновременно и согласованно, в соответствии с производственной необходимостью.

По завершении пространственной модели конструкции специалисты приступают к следующему этапу — к созданию изометрических чертежей для проекта. Некоторое время тому назад, когда проектировщики EDG пользовалась более ранними версиями программного обеспечения фирмы Rebis, они сначала вычерчивали планы и сечения, которые в дальнейшем использовались в качестве заготовок для монтажных чертежей, затем проверяли эти планы и сечения и только после этого вычерчивали каждую изометрию. Поэтому для упрощения работы использовалась программа ISOGEN, которая автоматически создавала изометрические чертежи. Теперь новая версия — пакет Rebis AutoPLANT поставляется вместе с программой Personal Isogen, которая позволяет генерировать изометрические чертежи непосредственно из 3D-модели конструкции. Использование ISOGEN и впоследствии Personal Isogen для изготовления изометрических чертежей позволило получить при разработке этого проекта большую экономию времени, составившую более месяца. Вместо того чтобы тратить 4 часа на изготовление одного изометрического чертежа и проверки его путем сравнения с 3D-моделью, как это делалось ранее, фирма ЕDG воспользовалась ISOGEN для автоматического изготовления изометрий для проекта компании Shell. В результате законченный изометрический чертеж с ведомостью материалов для изготовления формировался менее чем за 45 минут. Для этого проекта нужно было изготовить более 200 изометрических чертежей. Генерация их с помощью модуля ISOGEN позволила сэкономить 700 часов рабочего времени. Это обеспечило уменьшение затрат заказчика на разработку проекта приблизительно на 35 тыс. долл. Другим положительным результатом для заказчика стало то, что изометрии были переданы для изготовления конструкций и оборудования на несколько недель раньше, чем если бы они изготавливались из планов и сечений вручную с использованием только AutoCAD.

Вот вам результат

Использование программного обеспечения Rebis AutoPLANT, предназначенного для проектирования промышленных объектов, позволило фирме EDG завершить проект реконструкции двух газовых платформ компании Shell и перейти от бурильных работ к эксплуатации газовых скважин на месяц раньше запланированного срока. Кроме того, сокращение сроков выполнения проектно-конструкторских работ и досрочное начало эксплуатации скважин позволило заказчику сэкономить более 70 тыс. долл. Хотелось бы отметить, что значительная экономия времени была получена на первых этапах разработки проекта, поскольку любое изменение в проекте делалось и согласовывалось буквально в течение нескольких часов. Проектировщики, которым теперь не нужно было тратить время на рутинную работу по созданию спецификаций и длительную процедуру по проводке изменений, смогли основное рабочее время посвятить работе с пространственной моделью конструкции объекта. Использование модуля AutoPLANT Piping 3D для проектирования обвязок трубопроводами позволило прокладывать линии трубопроводов удобно и быстро — по сравнению с ранее использовавшимися традиционными методами. Существенное сокращение затрат на разработку проекта было связано с тем, что фирма EDG смогла уменьшить расходы на выполнение проектных работ на 10 долл./ч, поскольку в проекте на стадии компьютерного моделирования были устранены многие ошибки и несоответствия, которые обычно выявлялись на стадии монтажа конструкции.

«САПР и графика» 11'2001