¬аше окно в мир —јѕ–
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии –екламодател€м
—татьи

11 марта 2024

ќткрытые и закрытые форматы данных в —јѕ–, —ќƒ, —”»ƒ/—”пр»ƒ

јлександр “учков, к.т.н., технический директор √  Ђ—јѕ–-ѕетербургї

јлександр “учков


Еќткрытые форматы обеспечат преемственность данных при развитии программных компонентов. ј развитие неизбежно и как общемирова€ тенденци€, и как тенденци€ импортозамещени€ в –оссии. —охранение накопленных сегодн€ огромных объемов данных и инвестиций становитс€ стратегической задачей.

ћногообразие —јѕ–

¬ насто€щее врем€ волей-неволей по€вл€етс€ понимание, что не бывает единого инструмента —јѕ–, который закрывает все необходимые требовани€ самых разнообразных специалистов Ч конструкторов, проектировщиков, дизайнеров и прочих пользователей.

ѕозволю себе обозначить как минимум несколько типов —јѕ–, очень существенно различающихс€ по требовани€м и принципам их создани€:

  • —јѕ– общего назначени€, Ч с одной стороны, средства создани€ двумерной графической документации, с другой Ч платформы, на базе которых создаютс€ специализированные —јѕ–. ѕримеры: AutoCAD, MicroStation, nanoCAD,  ќћѕј—-√рафик и др.;
  • ћашиностроительный —јѕ– Ч интуитивно пон€тно без объ€снений. ѕримеры: Autodesk Inventor, SolidWorks,  ќћѕј—-3D, T-FLEX CAD и пр.;
  • јрхитектурно-строительные —јѕ–, они же —јѕ– ѕ√—, они же —јѕ– AEC Ч Autodesk Revit, Archicad, Renga и линейка —јѕ– на базе nanoCAD (nanoCAD BIM  онструкции, например);
  • —јѕ– проектировани€ инфраструктуры и землеустройства Ч Autodesk Civil 3D,  –≈ƒќ, nanoCAD GeoniCS и р€д других;
  • » наконец, —јѕ–, получившие название PlantDesign, —јѕ– технологических и промышленных установок Ч PDS, PDMS, Smart->3D, E3D, AutoPlant, PlantLinker, Model Studo CS и другие.

ћы никак не претендуем на полноту этого списка. ƒумаю, сразу можно привести еще несколько названий. Ќапример, —јѕ– металлоконструкций.

»так, мы осознали, что мы проектируем в разных —јѕ–, и пон€ли, что эти —јѕ– имеют абсолютно разные форматы представлени€ документации и трехмерных моделей. ѕо€вилось даже название дл€ этих разнообразных форматов Ч Ђнативныеї форматы. ¬ подавл€ющем большинстве случаев это закрытые форматы, принадлежащие производителю той или иной —јѕ– (Ђпроприетарныеї форматы).

Ђјутентичныеї форматы

Ќо проектировщику и конструктору надо представить заказчику, монтажнику, строителю, заводу-производителю электронную документацию и трехмерные модели, желательно в едином формате.

»сторически по€вилс€ термин Ђаутентичныеї форматы, т. е. форматы, которые, с одной стороны, точно соответствуют документам, порожденным —јѕ–, с другой Ч могут быть прочитаны, проанализированы и распечатаны без использовани€ исходной —јѕ–. ¬ первую очередь, таким стандартом Ђде фактої стал формат PDF. ќтметим, кстати, что этот формат обеспечивает представление не только графических документов, но и текстовых, табличных и сканированных документов.

ј вот с созданием Ђаутентичныхї форматов дл€ передачи трехмерных моделей дело обстоит значительно хуже. “рехмерный PDF не получил такого же распространени€, как его документный аналог.

¬ машиностроении и других промышленных отрасл€х стандартом Ђде фактої стал формат STEP. ‘ормат поддерживаетс€ всеми машиностроительными —јѕ– и огромным количеством вьюверов. Ќо, к сожалению, имеет очень много вариантов, иногда не очень совместимых.

¬ строительной отрасли, включа€ и проектирование, и строительство сложных промышленных и технологических установок, используетс€ формат IFC (фактически €вл€етс€ развитием формата STEP). ќн тоже имеет несколько вариантов, но значительно более стандартизирован, чем формат STEP.

ќбращаю ¬аше внимание, что:

  • » STEP, и IFC €вл€ютс€ ќ“ –џ“џћ» форматами, спецификации которых определ€ютс€ стандартами ISO 10303, ISO 10303-21 и ISO 10303-28;
  • » STEP, и IFC сегодн€ не используютс€ как Ђнативныеї форматы. Ёто означает, что в большинстве —јѕ– эти модели можно загрузить только как Ђреференсныеї модели, то есть как модели, недоступные дл€ редактировани€.
  • ¬ реальной жизни такие модели и передаютс€ субподр€дчикам, заказчикам и другим партнерским организаци€м с целью их просмотра и изучени€ Ѕ≈« возможности их изменени€ и без использовани€ исходных —јѕ–.
  • “акже в реальной жизни оказалось очень востребована функци€ Ђсборкиї нескольких моделей в Ђкомплекснуюї модель. ѕример: сборка модели здани€ по дисциплинам Ч строительные конструкции, оборудование, различные инженерные сети. »менно IFC и STEP прекрасно решают эту задачу.

ѕодведем итоги на этом этапе:

  • ћы имеем Ђнативныеї форматы, которые содержат результаты проектировани€ в самых разных —јѕ–. ћодели и документы в этих форматах могут в большинстве случаев редактироватьс€ только этими же или родственными —јѕ–. ѕоследнее в основном касаетс€ —јѕ– на основе формата DWG.
  • ћы имеем Ђаутентичныеї форматы фактически дл€ любых документов (графических, текстовых, табличных, сканированных), редактирование которых в большинстве случаев запрещено (иногда юридически).
  • ћы имеем плохо стандартизированные форматы STEP и IFC дл€ представлени€ трехмерных моделей самых разных изделий и объектов. ‘актически модели в этих форматах играют роль Ђаутентичныхї моделей дл€ передачи партнерским организаци€м, субподр€дчикам, заказчикам и любым пользовател€м, не имеющим доступ к необходимой —јѕ–.

—уществует огромное количество вьюверов (просмотрщиков) моделей в формате STEP и IFC, но визуализаци€ реально больших моделей сложных изделий и объектов может привести к краху работы этих вьюверов и требует от них специальных технологий.

Ёлектронные архивы и среда общих данных

» все было замечательно, но вдруг все пон€ли, что со всеми этими файлами, содержащими документы и модели в Ђбезбумажной технологииї, надо работать огромному количеству людей, никакого отношени€ к —јѕ– не имеющих. ”словно всех их можно разделить на две категории:

  • Ћюди, участвующие в процессе проектировани€, но не работающие с —јѕ–: главные конструкторы, √»ѕы, начальники отделов и их помощники, сметчики, технические писатели и т. д., и т. п.
  • Ћюди, не участвующие в процессе проектировани€, но участвующие во внешних процессах Ч заказчики, эксперты, технологи, строители, сотрудники ћ“ќ.

ѕо€вились пон€ти€ электронного архива инженерной документации и электронного документооборота инженерной документации. “ут всех спасло слово Ђдокументаци€ї. » сегодн€ все это лихо функционирует на базе Ђаутентичныхї документов, т. е. PDF. “ут можно и замечани€ писать, и согласовывать документы, и утверждать, и даже подписывать (либо на бумаге и сканировать, либо электронной подписью).

ѕример чертежа, используемого в системах электронного архива и документооборота

–ис. 1. ѕример чертежа, используемого в системах электронного архива и документооборота

ƒалее по€вилась Ђ—реда ќбщих ƒанныхї (—ќƒ), обеспечивающа€ совместную работу, во-первых, над документами традиционно в Ђаутентичныхї форматах, но часто и в Ђнативныхї форматах, а потом и с модел€ми. Ёлектронный архив в облаках!

ћашиностроение оказалось впереди и создало системы PDM/PLM, но фактически все они св€заны с конкретными —јѕ– конкретного производител€, а результаты работы других —јѕ– понимают через формат STEP или как документы в форматах DWG и PDF.

¬ архитектурно-строительной области по€вилась технологи€ BIM, и вполне справедливо восторжествовал формат IFC. ѕо€вились комплексные модели, сохраненные в IFC из разных —јѕ– дл€ разных специальностей (дисциплин). “ехнологи€ —ќƒ с удовольствием Ђпроглотилаї технологию IFC и дальше начала расшир€тьс€ в сторону управлени€ строительством и эксплуатации.

ќсобенности отрасли PlantDesign

ј вот передовые —јѕ– в области PlantDesign пошли по пути создани€ трехмерных моделей сложных промышленных и технологических установок на основе объектного моделировани€ их в структурах баз данных. ѕри этом все проектировщики могут одновременно работать с этой базой данных. » оказалось, что Ђнативныйї формат исчез и превратилс€ в дамп базы данных, содержащей модель установки, а то и нескольких. јвтоматизированна€ генераци€ чертежей из моделей превратилась в отдельную проектную специальность, как, впрочем, и генераци€ табличной документации (спецификации, ведомости и т. п.). Ќо тут проблем не возникло, к этому все уже привыкли Ч DWG, DOC, XLS и, конечно. вездесущий PDF.

“ут же вы€снилось, что все хот€т иметь доступ к трехмерным модел€м, не име€ этих сложных и дорогих —јѕ–. —начала каждый уважающий себ€ вендор создал свой формат дл€ просмотра (.DWF, .NWD, .VUE, .RVT и т. д.). Ќо такой подход можно себе позволить в рамках одной проектной компании, работающей на одной —јѕ–.  оличество используемых вьюверов этих форматов в серьезной проектной компании в три-четыре раза должно превышать количество —јѕ–.  стати, большинство этих форматов Ђпроприетарныї, т. е. закрыты.

ѕример сложной технологической установки

–ис. 2. ѕример сложной технологической установки

—егодн€ дл€ создани€ комплексных моделей предлагаетс€ использовать те самые открытые форматы STEP и IFC. ¬ строительной отрасли при проектировании, строительстве и эксплуатации этот подход в насто€щее врем€ развиваетс€ семимильными шагами.

Ќо в отрасли PlantDesign дл€ строительства и эксплуатации сложных промышленных и технологических объектов объем IFC файлов, содержащих модели установок, оказалс€ устрашающим. ќдна установка в формате IFC сегодн€ занимает от 20 до 90 GB. Ѕольшинство распространенных вьюверов IFC на таких объемах либо Ђпадаютї, либо начинают очень медленно работать. ћедленно загружают, медленно масштабируютс€ и позиционируютс€.  роме того, при визуализации IFC в тонких клиентах, (web-клиентах), начинают работать ограничени€ на объемы, с которыми работают браузеры.

–азработчики вьюверов предпринимают специальные меры дл€ отображени€ таких моделей. ‘айлы в формате IFC преобразуютс€ в свои оптимизированные форматы либо, в некоторых случа€х, разворачиваютс€ в структуры баз данных. »ногда по€вл€ютс€ новые Ђзакрытыеї (Ђпроприетарныеї) форматы, в которых и предлагаетс€ хранить эти огромные модели.

“ут важно вместе с водой не выплеснуть ребенка. ћы совсем недавно договорились о работе в открытых форматах и тут же пытаемс€ уйти с этого пути. ћы абсолютно уверены, что хранимый формат должен быть Ђоткрытымї. ѕомен€ютс€ —”»ƒ, —ќƒ, электронные архивы, вьюверы и операционные системы, но информаци€ должна быть доступной во всех случа€х. —егодн€ мы видим, как развиваютс€ эти процессы в рамках импортозамещени€.

ѕопробуем резюмировать, что мы имеем сегодн€.

  • ≈сть Ђнативныеї (Ђпроприетарныеї) форматы моделей и документов, и дл€ дальнейшего развити€ и модернизации спроектированных изделий и объектов мы ќЅя«ј“≈Ћ№Ќќ вынуждены их хранить. »ногда это просто (.DWG-файлы), а иногда дампы огромных баз данных.
  • ≈сть фактически стандартизированные Ђоткрытыеї форматы дл€ документации, ставшие стандартом Ђде фактої, Ч это PDF и Ђусловно открытыйї DWG.
  • » есть плохо стандартизированные, но открытые форматы дл€ визуализации трехмерных моделей машиностроительных изделий (STEP), трехмерных моделей строительных объектов (IFC). Ёти форматы в этих отрасл€х фактически тоже стали стандартом Ђде фактої.
  • ј вот в отрасли PlantDesign востребованы оба этих формата (STEP Ч дл€ моделей оборудовани€, IFC Ч дл€ моделей строительных и технологических конструкций). » несмотр€ на трудности (объемы), сегодн€ это самое разумное направление визуализации сложных моделей.

—”»ƒ Ч —истема управлени€ инженерными данными

ќтносительно недавно, во втором дес€тилетии 21 века, становитс€ востребована концепци€ —истем управлени€ инженерными данными (—”»ƒ), ориентированна€ в первую очередь на организации, владеющие сложными техническими объектами и эксплуатирующие их (атомные и тепловые станции, нефтеперерабатывающие и газоперерабатывающие заводы, химические заводы, металлурги€). ќдними из основных видов контента, хран€щихс€ в —”»ƒ, считаютс€ инженерна€ документаци€ и трехмерные модели сложных объектов.
 онцептуальна€ схема информации, содержащейс€ в —”»ƒ

–ис. 3.  онцептуальна€ схема информации, содержащейс€ в —”»ƒ

ќп€ть-таки с инженерной документацией проблем нет сложные технические объекты DWG, DOC, XLS и PDF. ƒл€ хранени€ трехмерных моделей сложных изделий и объектов наиболее подход€т именно STEP и IFC. »менно эти форматы обеспечат преемственность данных (и сохранение инвестиций) при развитии всех рассматриваемых программных компонентов. ј развитие неизбежно, и как общемирова€ тенденци€, и как тенденци€ импортозамещени€ в –оссии. » сохранить накопленные сегодн€ огромные объемы данных становитс€ стратегической задачей.

ѕроблемы усугубл€ютс€ тем, что мы создаем —”»ƒ, которые теоретически должны эксплуатироватьс€ дес€тилети€ми, ровно столько, сколько эксплуатируютс€ сложные промышленные и технологические установки. “о есть к моменту вывода из эксплуатации объекта, построенного вчера, не будет актуальных сегодн€ операционных систем, —”Ѕƒ, компьютеров и серверов. ћы сегодн€ должны закладывать решени€, которые обеспечат доступ к информации через дес€тилети€.

¬ таких услови€х использование открытых форматов Ч единственный разумный выход.

‘илософские рассуждени€ о развитии Ђнативныхї форматов

ѕроцесс передачи Ђнативныхї форматов от одного пользовател€ к другим может быть очень сложным. ƒаже простейша€ передача DWG файлов наталкиваетс€ на требование мапировани€ шрифтов, текстур и р€д проблем с верси€ми. ј современные многопользовательские —јѕ– (Smart->3D, например) фактически требуют передачи дампа базы данных, на которой велось проектирование, а то и просто виртуальной машины, на которой исполн€лс€ проект.

—егодн€ мы вынуждены хранить Ђнативныеї форматы в электронных архивах, —ќƒ, —”»ƒ, PDM/PLM, а иногда, когда это невозможно, и просто в файловых системах.

—уществует подход, который, возможно, помог бы решить эту проблему Ч выгружать полную информацию по модел€м из —јѕ– в файлы в открытых XML-форматах. ѕри этом в р€де случаев удаетс€ выгрузить Ђобъектнуюї модель, котора€ оперирует не графическими примитивами, а объектами, использованными при проектировании, такими как элементы строительных конструкций, оборудование, компоненты трубопроводов, опоры и подвесы, лотки и кабели и т. д. “огда мы теоретически получаем Ђнативныйї открытый формат, и люба€ система (не только —јѕ–), котора€ в состо€нии его прочитать, может восстановить всю модель.  стати, объемы этих XML-файлов в разы меньше традиционных.

—егодн€ така€ технологи€ используетс€ в —јѕ– PlantLinker и как Ђнативныйї (но открытый) формат дл€ хранени€ моделей, и как формат дл€ обмена модел€ми с —јѕ– Smart->3D, Tekla Structure, AVEVA E3D, и дл€ обмена строительными конструкци€ми с Autodesk Revit. ¬ дальнейшем планируетс€ использовать этот формат дл€ публикации моделей и структур сложных инженерных объектов в —”»ƒ ѕлант-Ќавигатор.

ћы надеемс€, что рассматриваемый подход завоюет свое место как минимум в трЄх отрасл€х: PlantDesign (нефте- и газопереработка, атомна€ и теплова€ энергетика, металлурги€, химическое производство и т. п.), судостроение (в части насыщени€ судов, кораблей и морских объектов) и промышленное и гражданское строительство (ѕ√—).

¬ыводы

ћир приходит к очевидному (на сегодн€шний момент) решению по разработке и использованию открытых форматов: конкурентоспособность —јѕ–, —ќƒ, “ƒќ, —”»ƒ, PDM/PLM и других инструментальных средств в значительной степени будет определ€тьс€ возможност€ми генерации и обработки информации в открытых форматах.

ќриентаци€ на открытые форматы и разработка новых инструментальных средств и создание прикладных решений на их основе делает относительно безболезненными процедуры миграции с одних систем на другие, внедрение новых видов систем (о которых мы сейчас даже не имеем представлени€). ”же сегодн€ информаци€, концентрируема€ в —”»ƒ, необходима огромному количеству систем Ч технический документооборот, материально техническое снабжение, техническое обслуживание и ремонт оборудовани€, системы управлени€ предпри€тием и финансовые системы, тренажеры облаживающего персонала, системы ћ„—.

Ќо самое главное Ч такой подход обеспечивает сохранность и доступность уже накопленных сегодн€ огромных массивов информации, в частности проектной документации и трехмерных моделей изделий и объектов.

ќриентаци€ на открытые форматы в значительной степени защищает инвестиции. — одной стороны, это позвол€ет в полной мере использовать информацию, накопленную за несколько дес€тилетий, с другой Ч обеспечивает этой информацией системы, которые в насто€щее врем€ только разрабатываютс€ (например, использующие искусственный интеллект), с третьей стороны обеспечивает интеграцию целого р€да систем, уже существующих на огромных промышленных предпри€ти€х.


–еклама. ќќќ ЂЅюро ≈—√ї erid: 2SDnjcLxuJp



¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: BIM? ¬ерю!
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2024 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.