САПР технологических установок PlantLinker

Эта статья посвящена разработке системы автоматизированного проектирования (САПР) сложных технологических установок PlantLinker. Статья отражает взгляды разработчиков на развитие и текущее состояние рынка программного обеспечения для проектирования предприятий со сложным, непрерывным циклом производства, а также описывает подходы к разработке САПР PlantLinker.

САПР PlantLinker предназначена для проектирования объектов нефтегазовой промышленности, объектов энергетики, металлургии, целлюлозно-бумажной промышленности, фармацевтики, пищевой промышленности, а также судостроения.

В группе компаний САПР-Петербург (ООО «Бюро ЕСГ» и ООО «ИнтерКАД»), была создана компания-разработчик систем проектирования ООО «Плантлинкер». Ее задачей стало создание, развитие и техническая поддержка различных САПР сложных технологических установок и инженерных информационных систем.

Идея

К середине 2010-х годов Системы Автоматизированного Проектирования Intergraph PPM — ныне HEXAGON PPM (PDS, Smart 3D, Smart P&ID и другие) — стали де-факто корпоративным стандартом проектирования в российской атомной отрасли и получили широкое распространение на крупных проектах в нефтегазовой промышленности. Отметим, что не меньшей популярностью в России пользовались САПР компании AVEVA (PDMS, E3D).

Что очень важно, многие крупные заказчики разработали и внедрили требования и стандарты предприятий по предоставлению им 3D моделей в форматах Intergraph и AVEVA, а также проектно-конструкторской документации, выпускаемой на основе этих моделей. Забегая вперед, отметим, что эти требования продолжают действовать по сей день.

Многолетний опыт сотрудничества с большим количеством отечественных и зарубежных производителей в области САПР показывает, что на российском рынке САПР сложных технологических объектов приживаются и получают широкое распространение продукты, находящиеся исключительно на нижней и верхней планках ценового диапазона и одновременно уровня сложности. То есть либо условный AutoCAD с одного края, либо «тяжелые» САПР, такие как Smart 3D.

САПР среднего уровня (CadWorks, AutoCAD Plant 3D, AutoPlant, Plant-4D или PlantSPACE) широкого распространения так и не получили. С нашей точки зрения, это объясняется тем, что для проектирования сложных технологических установок должны использоваться специализированные ядра. САПР общего назначения, типа AutoCAD или Microstation, имеют слишком большое количество ограничений для выполнения задач, связанных с проектированием технологических установок. Системы общего назначения провоцируют пользователя на использование только базовых функций двумерного черчения.

Успеха достигают продукты, которые изначально создаются под конкретную и достаточно узкую задачу, например, Revit и ArchiCAD в архитектурно-строительной отрасли или Inventor и SolidWorks в машиностроении.

Самым важным фактором, сдерживающим дальнейшее распространение «тяжелых» технологических САПР, выступила крайне высокая цена, достигающая 5-6 миллионов рублей и выше за рабочее место проектировщика, не считая стоимости его технического сопровождения, обучения персонала и внедрения в рабочий процесс проектирования. В таких условиях дальнейшее распространение, например, Smart 3D стало крайне затруднительным для инжиниринговых компаний малого и среднего бизнеса, которые выполняют весьма солидные объемы проектных работ в качестве субподрядчиков на крупных проектах и должны выполнять вышеупомянутые требования заказчиков.

Всё это и привело нас к идее создания доступной САПР проектирования технологических установок, которая, будучи интегрированной с САПР Intergraph РРМ и AVEVA, позволит российским (и не только) компаниям участвовать в крупных проектах, минимизировав при этом стоимость входа в них.

Получив предлагаемую САПР, субподрядчики, участвующие в крупных проектах, смогут реализовывать свои части проектов в форматах, определяемых требованиями заказчиков.

Исходные данные

Идея разработки собственной САПР проектирования сложных технологических установок с непрерывным циклом производства окончательно сформировалась в 2015 году.

В это время умы профильных специалистов уже были захвачены внедрением технологий BIM. Разработчики САПР один за другим предлагали на рынке соответствующие программные решения, распространяя их в том числе на проектирование промышленных предприятий с непрерывным технологическим циклом.

Мы изначально считали такой подход не вполне корректным, поскольку BIM технология ориентирована, как и следует из названия, именно на проектирование и строительство зданий. В то время как при проектировании промышленных предприятий наиболее трудоемким и значимым является технологическое наполнение, а не здание, если таковое вообще имеется.

Поэтому создаваемая САПР должна была относиться к системам типа и уровня Plant Design.

Определяющими признаками такой технологии и систем Plant Design является распределение объемов проектирования примерно в следующих пропорциях: 60-80% проектных работ занимает технологическое проектирование и обслуживающие его дисциплины, соответственно 20-40% — строительные дисциплины и генплан.

Применение программных средств BIM, например, Revit и подобных, при проектировании технологических объектов неоправданно и приводит к значительным малопроизводительным трудозатратам в части самой технологической установки. Средства Plant Design должны быть максимально удобны и производительны для технологического проектирования. При этом они должны иметь возможность интегрироваться со специализированным инструментарием строителей.

Создаваемая система PlantLinker должна была стать инструментом 3D моделирования оборудования, трубопроводов, строительных конструкций, вентиляции и электрических систем с возможностью интеграции со Smart 3D и Tekla Structures.

Окончательная сборка модели и выпуск проектно-конструкторской документации должен был осуществляться в исходных САПР. При этом PlantLinker концептуально аналогичен Smart 3D, E3D/PDMS, Tekla Structures с точки зрения организации работы над проектом.

Довольно часто производители оборудования, используемого в технологических установках, проектируют его в машиностроительных САПР (в частности Inventor и SolidWorks). При этом такие модели часто обладают избыточной геометрической детальностью. Загрузка таких моделей через простые геометрические форматы приводит:

• к «утяжелению» проекта в Plant Design системах и потере производительности;
• потере атрибутивной информации;
• необходимости описания точек подключения (трубопроводов, вентиляции и т. п.).

Это приводит к необходимости перемоделировать оборудование под требования системы Plant Design.

Кроме того, зачастую встречаются ситуации, когда во внешних машиностроительных САПР выполнено не только само оборудование, но его внешняя обвязка трубопроводами. В этой ситуации очень важной остается возможность восстановления модели оборудования и связанных с ним трубопроводов по изометрическим чертежам, полученным с помощью системы Isogen (рис. 1).

Рис. 1. Восстановленная из изометрического чертежа модель трубопроводной системы

Реализация

На первом этапе PlantLinker представлял собой систему 3D моделирования с интеграцией со Smart 3D и Tekla Structures. В PlantLinker были реализованы моделирование трубопроводов, оборудования и строительных конструкций. С помощью формата IFC осуществлялся экспорт/импорт с внешними САПР, в первую очередь с системами BIM, использующимися строителями.

Рис. 2. Модель технологической установки, выполненная в САПР PlantLinker

Отдельно надо отметить модуль работы с облаками точек большого размера (рис. 3). На этом раннем этапе очень востребованной оказалась работа с облаками точек, которая позволила промышленно внедрить PlantLinker для 3D моделирования существующих установок по переработке нефти и производству нефтепродуктов для систем управления инженерными данными (СУИД) одной нефтяной компании.

Рис. 3. Восстановление модели технологической установки с использованием сканированных облаков точек

PlantLinker был успешно представлен в 2018 году на международной конференции HEXAGON PPM в США.

Было проведено тестирование САПР PlantLinker — в частности, был получен «Отчет о проведении тестирования программного комплекса PlantLinker, выполненный ОЦКС Госкорпорации Росатом», рекомендующий его для использования на предприятиях Госкорпорации.

С такими результатами мы вступили в 2022 год.

Новая реальность

Уход с российского рынка иностранного программного обеспечения, в первую очередь HEXAGON PPM и AVEVA, поставил перед нами новые задачи, требующие быстрого решения. Продукт, выполняющий только функцию моделирования в Smart 3D или E3D/PDMS, уже не соответствовал требованиям сложившихся обстоятельств. Стала необходима самостоятельная САПР.

Возникла идея создать полноценную САПР технологических установок с возможностью сохранения всех накопленных наработок.

Позиционирование PlantLinker в качестве самостоятельной САПР потребовало в кратчайшие сроки реализовать в первую очередь выпуск чертежей непосредственно из PlantLinker по 3D модели (рис. 4, 5). Как уже говорилось выше, изначально мы не планировали выпуск чертежей из модели PlantLinker, оставляя эту задачу в Smart 3D.

Рис. 4. Модель цистерн, подготовленная для выпуска чертежей

Рис. 5. Чертеж, полученный с модели цистерн на рис. 4

Дополнительно было решено развить модуль PlantLinker File Manager (Управление моделями) для управления и редактирования свойств моделей, их трансформации (смещения, поворота, слияния моделей, обновления моделей при коллективной работе, блокировки, сохранения сессий и текущего состояния рабочего стола) в целях обеспечения многопользовательской/совместной работы над крупными проектами (рис. 6).

Рис. 6. Общая схема интеграции CАПР PlantLinker со смежными системами

К сегодняшнему дню все перечисленные задачи успешно реализованы в новой версии САПР PlantLinker. Реализации амбициозной задачи создания полномасштабной САПР технологических установок способствовал огромный, накопленный более чем за 25 лет, опыт наших разработчиков ПО. При создании PlantLinker был обобщен и задействован опыт участия во всех крупнейших российских внедрениях Intergraph РРМ, а также крупных международных проектах в разных странах мира.

Это позволило создать продукт, построенный по принципу «ничего лишнего» — только реально востребованный и привычный инструментарий, который позволит в полной мере развивать или просто использовать проекты, выполненные ранее в Smart 3D, Tekla Structures. Продукт реализован без использования внешних коммерческих продуктов и не приводит к каким-либо обязательствам по отношению к третьим лицам.

Повышенный интерес к PlantLinker наблюдается со стороны пользователей иностранного программного обеспечения с временными лицензиями. По окончании срока действия лицензий целые коллективы проектировщиков оказались без средств производства. Сегодня САПР PlantLinker позволяет заимствовать проекты, выполненные в других САПР. Мы готовы обсуждать с этими компаниями механизмы сохранения и развития их проектов на базе САПР PlantLinker.

Принципиальным подходом нашей компании в области лицензионной политики PlantLinker является поставка постоянных лицензий. К ним можно и желательно приобретать техническую поддержку, позволяющую иметь доступ ко всем обновлениям и исправлениям ПО, а также получать консультационную поддержку производителя. Временные лицензии также могут поставляться на срок от трех месяцев. В этом случае техническая поддержка уже включена в стоимость лицензии.

Поскольку PlantLinker создан по всем канонам систем Plant Design, то он требует минимального обучения пользователей при внедрении на предприятиях, где использовался Smart 3D, PDS, E3D или PDMS. Более заметными являются трудозатраты на переподготовку администраторов системы.

Счастливое будущее

Будущее, как известно, начинается сегодня.

Осенью 2021 года САПР PlantLinker прошла государственную регистрацию в Реестре российского программного обеспечения в составе следующих разделов PlantLinker, PlantLinker Piping (Трубопроводы), PlantLinker Structure (Строительные конструкции), PlantLinker Equipment (Оборудование).

В России существует огромная потребность в специализированных системах для проектирования крупных технологических установок для непрерывных производств. PlantLinker может быть использован для реализации крупных проектов в энергетике, нефтехимии, металлургии, целлюлозно-бумажной промышленности, фармацевтики и судостроения. Такая система должна не только отвечать всем специфическим для этих отраслей требованиям, но и быть способной взаимодействовать с лучшими мировыми системами с возможностью обмена данными в обе стороны.

PlantLinker изначально задумывался как система, совместимая с ведущими мировыми средствами Plant Design. Это является уникальным свойством PlantLinker среди отечественных программных средств, призванных заместить на рынке иностранные продукты, сохраняя для российских проектировщиков возможность равноправного участия в международных проектах, например, в Казахстане.