12 - 2003

Пути и способы создания электронной модели действующей промышленной площадки ООО «ПО “Киришинефтеоргсинтез”»

Юлия Быстрова

Введение

Устройство PLANT-4D

3D-моделирование

Примечательно то, что автор этой статьи — недавняя выпускница Санкт-Петербургского технологического университета. Вы, очевидно, обратите внимание и на легкость подачи материала, и на искреннюю увлеченность автора темой. В подавляющем большинстве организаций, где запускаются процессы автоматизации проектирования, едва ли не основное условие успеха — нацеленность конкретных людей на результат. Иногда присутствие в коллективе хотя бы одного такого сотрудника, воодушевленного идеей воплотить проект в жизнь, бывает достаточно, чтобы дело пошло. К тому же состояние энтузиазма — весьма заразительно. Без него, как показывает практика, многие процессы, в том числе в автоматизации проектирования, либо вовсе затухают, либо происходят медленно и оказываются малопродуктивными…

Введение

Первоначально словом «модель» обозначалась уменьшенная копия или, как выразился В.И.Даль, «образец в малом виде». Способность человека видеть мир объемно всегда считалась само собой разумеющейся. Мы определяем реальность, привязывая информацию к пространственным осям, и благодаря этому наш разум может воспринимать искусственную трехмерную модель как реальную. Так стоит ли при проектировании изначально работать с двумерными плоскими данными? Тем более если у нас есть PLANT-4D, модульная система для проектирования с нуля и для реконструкции объектов технологических установок и производств, позволяющая человеку виртуально пролететь над объектом, приблизить и детально рассмотреть его, увидеть варианты возможных пересечений (коллизий). Одним словом, PLANT-4D служит связующим звеном между объемной реальностью и плоскими двумерными чертежами.

Создать красивую электронную модель промышленной площадки предприятия с помощью PLANT-4D — дело занятное. А что с ней делать дальше? К примеру, можно ее раскрасить и визуализировать, передав в 3ds max. К тому же в PLANT-4D объемная модель является базовой для генерации планов, разрезов и сечений, то есть на ее основе можно выпустить полный комплект монтажно-технологических чертежей и спецификаций. Уже сейчас мы можем привязать модель к местности, взяв за основу генплан, импортированный в AutoCAD из ArcView. В перспективе — возможность передать твердотельную модель в генплан (используя ГИС-систему), привязать к объектам информационные таблицы и использовать модель в работе заводских служб. При таком положении дел отпадает надобность в локальных решениях для хранения информации, но весьма важной становится разработка архитектуры хранения данных с возможностью распределенного доступа к заложенным в специальных таблицах проектным решениям.

В начало В начало

Устройство PLANT-4D

PLANT-4D имеет сертификат соответствия Госстроя России. Первая русскоязычная версия появилась в начале 2000 года. Поставку и внедрение PLANT-4D в Северо-Западном регионе России осуществляет компания Consistent Software SPb. Предусмотрена возможность работы в двух версиях — локальной и сетевой. Локальная версия позволяет разрабатывать проект индивидуально (один проектировщик, одна задача, один проект), сетевая версия делает возможной коллективную разработку (много проектировщиков, много задач, один проект).

Система состоит из независимых друг от друга модулей, связанных между собой единым ядром 4D-Explorer (рис. 1), которое управляет системой и проектами, осуществляет контроль доступа пользователей. 4D-Explorer выглядит так же, как привычный проводник операционной системы Windows, но содержит не файловую структуру, а технологические схемы, комплект чертежей и прочие документы, связанные с проектами. Эти документы хранятся в едином окружении; с ними работают пользователи, имеющие авторизованный доступ к системе. Параметры проекта и его элементов можно просматривать без запуска AutoCAD.

Из прикладных модулей основными являются PLANT-4D Схемы (PLANT-4D P&ID), PLANT-4D Трубопроводы (PLANT-4D PIPE), PLANT-4D Оборудование и металлоконструкции (PLANT-4D Equipment/Steel), PLANT-4D ВР (PLANT-4D Virtual Reality) и PLANT-4D ИзоГен (PLANT-4D ISOGEN). Кроме того, разработчики предлагают PLANT-4D Интерфейсы, то есть модули, предназначенные для обмена графическими и логическими данными с программами других разработчиков. СТАРТ P4D предназначен для передачи данных из трехмерной модели PLANT-4D в сертифицированную Госстроем России программу расчета жесткости и прочности трубопроводов СТАРТ. Модули PLANT-4D PDS и PLANT-4D PDMS служат для импорта данных из систем проектирования промышленных объектов PDS (Intergraph) и PDMS (CADCENTRE) соответственно.

PLANT-4D позволяет проектировать схемы КИПиА (AutomatiCS), системы вентиляционных каналов, трассировать желоба и короба под электрокабель (ElectriCS 3D). По всей видимости, вскоре появятся новые модули и функции.

В начало В начало

3D-моделирование

Работая в PLANT-4D, можно сократить этапы, которые проходит инженер-конструктор с момента получения им технического задания на проектирование до выпуска готовых чертежей и спецификаций. Разумеется, прежде чем это произойдет, придется изрядно поработать, но со временем любые затруднения перестанут казаться непреодолимыми. Пока еще рано говорить о выигрыше во времени, но уже сейчас налицо определенные преимущества этой программы.

В PLANT-4D все начинается с ядра 4D-Explorer, которое управляет данными проекта, осуществляет запуск остальных модулей, располагает встроенными функциями динамической визуализации модели. Перед началом работы необходимо задать имя проекта, подключить используемые базы данных, выбрать мини-каталоги. Другими словами, нужно настроить рабочую среду проектирования. Полный доступ к проекту можно предоставить группе или одному пользователю, который в этом случае получает права администратора.

Для работы мы выбрали несложное, но вполне реальное задание от цеха № 6 (проект вывода н-пентана с ГФУ до буллитов Л-35/11-300 по ряду 4/6) и, прежде чем приступить к моделированию в PLANT-4D, проработали вместе с главным инженером проекта и смежниками трассу новой линии (рис. 2).

Поскольку модуля металлоконструкций PLANT-4D в нашем распоряжении не было, пришлось задуматься над тем, как создать модель эстакады. Размышляли мы, впрочем, недолго: получить желаемое можно средствами AutoCAD, где есть инструменты твердотельного моделирования! Создали стойки (процесс оказался хоть и нетрудным, но длительным), из стоек сформировали блоки, а из блоков — эстакаду (рис. 3).

Для трехмерного моделирования систем трубопроводов служит модуль PLANT-4D Трубопроводы. Подключить туда ссылку на чертеж AutoCAD с моделью эстакады ряда 4/6 не составило особого труда. Модуль содержит библиотеки компонентов (трубы различного назначения, арматура и т.д.), выполненных в соответствии со стандартами. Можно создать и добавить в библиотеку новый компонент и даже сформировать собственный мини-каталог, отобрав элементы по какому-нибудь параметру (библиотека труб, отводов, переходов, тройников, заглушек, арматуры, фланцев, шпилек, прокладок и многого другого) — для этого в PLANT-4D предусмотрен генератор мини-каталогов (PLANT-4D SpecGen). При решении сходных проектных задач мини-каталоги могут многократно использоваться в различных проектах.

Перед тем как приступать к размещению компонентов, необходимо задать настройки, которые управляют уровнем доступа к информации, процессом отбора из БД и автоматической вставкой компонента. Как и во многих других программах, настройки остаются активными до очередного изменения в процессе работы, что позволяет не вводить их каждый раз для компонентов одной ветки технологического трубопровода. В окне настройки нужно указать диаметр и номер линии, задать (в зависимости от мини-каталога) пользовательские параметры. Можно также заказать автоматическое размещение прокладок, крепежа и сварных швов. Мы не случайно так подробно останавливаемся на настройках: в PLANT-4D очень важно правильно настроить рабочее пространство и разобраться с описанием элементов в БД (рис. 4).

По ходу моделирования система автоматически отрисовывает компонент в тонких линиях. Чтобы выбрать точки привязки компонента, их последовательно перебирают правой кнопкой мыши. Далее необходимо задать точку вставки на модели, а также направление и ориентацию штурвала (рис. 5).

Среди инструментов этого удивительного модуля особо отметим возможность моделирования по осевой линии — пользователь проводит осевую линию трубопровода, а система снабжает ее соответствующими трубой и отводами (рис. 6 и 7).

Кроме того, существует возможность автоматической отрисовки осевой линии. Это означает, что пользователь выбирает две произвольные точки, а система предлагает варианты соединения, не выходя при этом за рамки стандартов. Предусмотрена трассировка осевой линии по центру, низу или верху трубы, что чрезвычайно удобно при отрисовке трубопровода по опорам или по потолку (под перекрытием), поскольку эта функция автоматически смещает осевую линию на величину половины наружного диаметра (рис. 8).

Выбрав точку привязки по низу трубы, можно без проблем привязываться к любой точке на поверхности опоры, а осевая при этом будет отрисована так, чтобы после запуска автоматической отрисовки труб все трубы лежали на должной высоте. Добавим, что для отрисовки осевой линии можно использовать все стандартные способы AutoCAD, среди которых ввод абсолютной или относительной отметки, отрисовка осевой под уклоном и др.

В PLANT-4D отрабатывается установка фланцевых соединений, прокладок и крепежа. Известно, что фланцевые соединения бывают разного исполнения, причем фланцы первого и второго исполнения друг с другом не стыкуются. Следовательно, при вставке фланца в модель система должна проверить правильность соединения и в случае отрицательного результата выдать соответствующее сообщение. При установке ответного фланца выполняется проверка соответствия фланцевых поверхностей, а затем автоматически подбираются крепеж и прокладка. Если при установке вы неверно выбрали исполнение ответного фланца, система сообщит вам об этом. Автоматически устанавливаемые прокладки и крепеж подбираются исходя из условий работы соединения и геометрических параметров, то есть в зависимости от Ру (давления) и Ду (условного прохода). При установке определяются и назначаются марка, размер и количество крепежных элементов.

Модуль PLANT-4D Оборудование и металлоконструкции работает вместе с модулем PLANT-4D Трубопроводы (рис. 9). Здесь собраны библиотеки стандартного оборудования (насосы различных типов, емкости и т.д.), металлических платформ, лестниц (рис. 10).

Сложные элементы опорных конструкций, строительный каркас зданий можно создать в программе Mechanical Desktop, а затем, подключив строительную модель в PLANT-4D, выполнить расстановку и обвязку технологического оборудования.

Для проектирования схем служит модуль PLANT-4D Схемы. Правда, российские базы элементов нам удалось подключить совсем недавно, и поэтому работа с этим модулем находится в начальной стадии.

Узел ввода присадок (рис. 11) мы начали с разработки технологической схемы, а при создании трехмерной модели в соответствии с этой схемой будет выполнена технологическая обвязка оборудования (рис. 12). Совместная работа модулей PLANT-4D позволяет пользователю, указав некий участок технологического трубопровода, включенный в монтажно-технологическую схему, автоматически получить данные об этом участке.

Модуль PLANT-4D ИзоГен производит автоматическую генерацию изометрических чертежей с простановкой всех обозначений и размеров на базе модели, выполненной в PLANT-4D Трубопроводы (рис. 13). В автоматическом режиме делается все: простановка размеров, позиций, составление спецификации, разбивка на монтажные участки, вычисление суммарного веса участка и системы в целом, нумерация соединений, а участие проектировщика ограничено запуском модуля и указанием технологических линий. (К сожалению, есть одно «но»: демо-версия PLANT-4D не позволяет настроить работу модуля в соответствии с российскими стандартами.)

Спецификация по линии выводится на чертеже. Если линия слишком велика и не помещается на одном листе, модуль расположит ее на нескольких листах заданного формата.

PLANT-4D ВР (PLANT-4D Virtual Reality) отслеживает коллизии и обеспечивает доступ к данным проекта без запуска САПР-платформы. Например, отслеживается ситуация, при которой один участок трубопровода врезается в другой, а проектом это не предусмотрено. Результаты поиска представляются в таблице, но не отображаются на модели (демо-версия). Впрочем, их можно выделить цветом с помощью специального фильтра в модуле PLANT-4D Трубопроводы (рис. 14).

Virtual Reality по умолчанию не видит твердотельных объектов AutoCAD, что закрывает возможности поиска и проверки пересечений (проверка коллизий с включением твердотельных объектов из других систем осуществляется после конвертации этих объектов при помощи модуля RealiStorm, который является дополнением к PLANT-4D VR Viewer). Однако вполне возможно найти эти коллизии, если перебросить модель в AutoPLANT, для которого все элементы окажутся родными. Пример поиска коллизий в AutoPLANT (модель выполнена в PLANT-4D) представлен на рис. 15. После корректировки коллизий (на рис. 15 они выделены красным) модель окрашивается в один цвет (рис. 16).

Продолжение в следующем номере

В начало В начало

«САПР и графика» 12'2003