Мы уже неоднократно писали о создании систем управления инженерными данными. Нынешняя статья продолжает эту тему и описывает различные подходы в зависимости от конкретных условий и поставленных задач.
По сложившейся традиции в начале изложения остановимся на вопросах терминологии. Что подразумевается под термином «инженерные
данные»? Несомненно, речь идет о различных атрибутах, технических, физических параметрах, технических и технологических характеристиках, показателях, которые относятся как к объектам, так и оборудованию, изделиям, материалам, КИПиА — то есть ко всем сущностям, составляющим объект или используемым на всех стадиях его жизненного цикла.
Постараемся перечислить «источники», содержащие инженерные данные:
Достаточно часто термин «инженерные данные» ассоциируют с понятием «документов». Это далеко не всегда корректно. Дело в том, что
инженерные данные могут содержаться в контенте документов, но помимо данных контент содержит прочие элементы — графику, описания и т.д. Поэтому, с одной стороны, стоит, скорее, говорить о «системе управления инженерной (технической) информацией и документами». С другой стороны, термин «система управления инженерными данными» достаточно плотно вошел в употребление, поэтому, дабы не противоречить сложившимся традициям и тенденциям, мы будем говорить о системе управления инженерными данными (далее СУИД), но с учетом приведенных нами пояснений.
Напомню основные реалии, перечисленные в предыдущих наших публикациях, которые характеризуют современное положение дел:
1. Наличие двух больших групп данных:
• структурированные инженерные данные:
• неструктурированные инженерные данные:
2. «Островки информации» — ситуация, особенно характерная для действующих предприятий с непрерывным производственным циклом. Суть ее заключается в следующем: инженерные данные (как структурированные, так и нет) находятся в не связанных единой средой подразделениях. Часть информации, например, может находиться в проектно-конструкторском бюро завода, часть — в разрозненных архивах предприятия (служб главного технолога, главного механика, главного энергетика, отдела капитального строительства, проектных офисах и т.д.). Какая-то часть инженерных данных вообще может находиться вне предприятия — у сторонних проектантов и обслуживающих организаций. При этом «основное зло» — отнюдь не дублирование информации (которое просто неизбежно при описанном подходе), а отсутствие актуальной информации о предприятии и, порой, невозможность ее актуализации.
3. Отсутствие необходимых регламентов по управлению данными. Современное положение дел нагядно иллюстрирует рис. 1.
Подчеркнем, что на рисунке приведена ситуация, наиболее характерная для действующего предприятия.
На практике сложилось так, что чаще всего вопросы автоматизации управления инженерными данными решались на стадии проектирования. Это обусловлено тем, что при современном развитии САПР подавляющее большинство инженерных данных порождается при проведении проектных работ в электронном виде, что позволяет эффективно строить СУИД. Совсем иначе обстоят дела с источниками данных и, как следствие, — с подходами к построению СУИД на существующих предприятиях.
В предыдущих публикациях мы рассматривали систему электронного архива как первую ступень на пути построения СУИД. В этой статье мы хотим акцентировать внимание и на других путях. Это связано с тем, что создание СУИД, первой ступенью которой является электронный архив,— вовсе не «единственно верная дорога». Здесь мы будем говорить как минимум о трех подходах:
Следует подчеркнуть, что целью статьи ни в коей мере не является «пропаганда» одного из названных путей. Дело в том, что выбор того или
иного подхода, как и решение любой практической задачи, определяется конкретными условиями, исходными данными, целями создания СУИД. Существуют примеры если не «полномасштабных» внедрений СУИД, то хотя бы внедрений ее компонентов каждым из трех перечисленных способов. Далее мы попробуем описать условия применения того или иного пути и привести реальные примеры. Идею о трех путях прекрасно иллюстрирует народный эпос (рис. 2):
Ранее, рассматривая эволюцию создания СУИД, мы обосновали вывод о том, что в подавляющем большинстве случаев создание СУИД на первом этапе сводится к реализации системы электронного архива инженерной (проектно-сметной) документации. Аргументировалось это тем, что по ряду объективных причин, несмотря на развитие САПР, подавляющий объем инженерных данных существует в неструктурированном виде (в электронных документах и документах на бумажных носителях). При этом такой электронный архив должен не только автоматизировать централизованное хранение, но и содержать некий минимальный набор функционала:
Отметим следующее:
• без перечисленного функционала электронный архив ПСД, на наш взгляд, не является полноценным;
• возможны дальнейшие «надстройки» над перечисленным базовым функционалом, при этом доработки производятся в двух направлениях:
• такой электронный архив мы рассматривали как ступень к созданию СУИД.
В области ПГС нашими заказчиками неоднократно выражалось желание управлять лишь структурированными данными. Как правило,
подразумевается, что и изначально при проектировании будут «порождаться» только структурированные данные, и на последующих стадиях ЖЦ информационная модель объекта будет пополняться структурированными данными. Высказывая такое желание, заказчики часто ссылаются на опыт машиностроителей, авиастроителей и коллег в других отраслях, «давно прошедших текущую в ПГС стадию эволюции», успешно внедривших PLM-системы, которые позволяют управлять инженерными данными, изначально структурированными.
Такой подход в области ПГС вполне справедлив и логичен, но на практике в действие вступают следующие ограничения:
Перечисленные факторы вовсе не делают построение полноценной СУИД, управляющей лишь структурированными данными, чем-то нереальным.
Существуют различные технические и технологические решения. Можно пытаться полностью структурировать инженерные данные перед
их «размещением» в СУИД. Например, можно проводить распознавание сканированных образов с дальнейшей «ручной» верификацией. Можно «восстановить» трехмерную модель, содержащую структурированные данные в САПР, «руководствуясь» информацией, получаемой из двумерных чертежей (такая информация может быть, например, получена «визуально» из чертежей на бумаге). Бюро ESG имеет опыт проведения и таких работ. При этом отметим следующее:
Несмотря на оптимизм, высказанный в заключительных строках предыущего раздела, вернемся к перечисленным выше реалиям.
На практике, несмотря на успехи в построении СУИД или ее компонентов описанными нами путями, в подавляющем большинстве
случаев возникает неизбежная необходимость управлять в рамках СУИД как структурированными, так и неструктурированными данными. Действительно, с одной стороны, нерационально использовать современные средства разработки, например трехмерные САПР, а
затем «размещать» инженерные данные в неструктурированном виде в графических форматах и управлять документами. С другой стороны, не всегда целесообразно пытаться структурировать данные, которые находятся в контенте документов графических форматов, полученных при сканировании бумажных носителей. Такие подходы далеко не всегда оправдывают немалые вложения во внедрение технологий трехмерного проектирования (в первом случае) или структурирование данных, получаемых из контента электронных образов «бумажных» документов (во втором).
На наш взгляд, такой путь наиболее приемлем в крупных проектных организациях, которые характеризуются следующими признаками:
Наиболее ярким примером является полномасштабное внедрение подобной системы в ОАО «Гипроспецгаз» — крупнейшем проектном институте газовой отрасли России.
На первом этапе с участием Бюро ESG была разработана и внедрена система электронного архива ПСД, обладающая перечисленным выше
функционалом. На последующих этапах были реализованы подсистемы управления технической документацией и управления проектными заданиями (обмена заданиями) между специальностями (отделами) системы технического документооборота. Кроме управления «техническими» документами, в единой среде автоматизировано управление потоками организационно-распорядительной, «административной» документации (ОРД). При этом существует связь между различными потоками, позволяющими, например, осуществлять переход по связям от входящего письма субподрядчика (обрабатывается в потоке ОРД) к комплекту субподрядной документации — приложению к письму (обрабатывается в «техническом» потоке).
На наш взгляд, подобный подход к построению СУИД может быть реализован лишь в условиях, когда инженерные данные поступают в
структурированном виде от всех участников жизненного цикла объекта, причем структура данных заранее регламентирована.
Приведем пример, а скорее — опишем некую концепцию, вектор развития. Обратим внимание на то, что речь пойдет не об уже реализованной СУИД, которая, управляя лишь структурированными данными, является полноценной, а о предпосылках и наших прогнозах на ее создание.
Примеров использования передовых технологий при проектировании, строительстве, эксплуатации и утилизации объектов атомной энергетики описано немало. Как правило, ГК «Росатом» и является заказчиком проектирования и строительства, и отвечает за эксплуатацию объектов атомной энергетики. Этим объясняется то, что, несмотря на техническую сложность атомной станции, урегулировать вопросы об используемых технологиях и средствах разработки, формате передаваемых инженерных данных между различными участниками процессов на различных стадиях ЖЦ в рамках «одного ведомства» оказывается проще. По нашим оценкам, отрасль лидирует в области автоматизации процессов информационного обеспечения ЖЦ. При существующей динамике развития четко прослеживается перспектива создания СУИД «от структурированных данных».
Остановимся на примерах построения СУИД с учетом существующих реалий и вновь акцентируем внимание на наиболее «проблемной», на
наш взгляд, нише. Прежде всего, речь пойдет о существующих промышленных предприятиях. Итак, СУИД должна, с одной стороны, управлять оптимально систематизированными неструктурированными данными, а с другой — управлять структурированными данными, получаемыми от средств разработки и прочих источников.
В качестве первого примера приведем технологии компании Intergraph. СУИД, реализованная на основе использования среды SmartPlant for Owner/Operators, позволяет управлять как структурированными, так и неструктурированными данными с учетом особенностей и реалий, сложившихся на современных существующих предприятиях с непрерывным производственным циклом.
Как отмечалось выше, для управления неструктурированными данными изначально их надо как-то подготовить для ввода в единую среду — систематизировать, индексировать, «упорядочить» каким-либо другим способом, наиболее оптимальным и приемлемым для конкретного случая. Для выполнения этой задачи предназначен набор инструментов компании Intergraph — технология SmartPlant Fusion.
Технология SmartPlant Fusion позволяет «дифференцированно» подойти к способам пополнения БД СУИД в зависимости от форматов,
структур, атрибутики и прочих параметров представления как структурированных, так и неструктурированных существующих инженерных данных. Иными словами, для каждой группы инженерных данных технология Intergraph SmartPlant Fusion предлагает тот или иной набор инструментов для пополнения единой БД и создания необходимых связей.
Спектр предлагаемых SmartPlant Fusion механизмов широк — от средств автоматизированной загрузки структур каталогов и файлов из файловой системы до сложных программных интерфейсов с различными САПР и прочими источниками инженерных данных, позволяющих «получать» данные непосредственно «из контента» моделей, чертежей и прочих результатов работы в различных средствах.
Данные консолидируются в единой БД. Технология моделирования включает три ступени:
На первой ступени проводится анализ возможностей автоматизированного ввода (по именам файлов и каталогов, в которых хранится
документация; по структуре данных, полученных в различных САПР и других программных средствах). После анализа происходит настройка системы и трансляторов.
На второй ступени производится автоматизированное внесение данных в единую базу. В процессе ввода используются трансляторы для структурированных данных, источниками которых являются, например, САПР. Для необходимого «упорядочения» неструктурированных данных, содержащихся в файлах и каталогах файловой системы, применяются алгоритмы разбора имен. Подобные механизмы, например, используются для структур и имен каталогов файловой системы — «аналогов» разделов рабочей документации и комплектов и имен файлов — «аналогов» документов.
На третьей ступени строятся необходимые связи между внесенными элементами информационной модели. Кроме средств подготовки и ввода данных, набор инструментов SmartPlant Fusion включает различные средства просмотра данных файлов и моделей, средства визуализации, средства работы с результатами лазерного сканирования, веб-портал и средства получения необходимых отчетов.
Результат работы технологии SmartPlant Fusion показан на рис. 3 и заключается в следующем:
• существует некая проектная позиция (в нашем случае насос, см. рис. 3);
• существуют следующие связанные с проектной позицией сущности:
• в единой среде-СУИД, куда поступают данные, существует возможность перехода по связям для сбора необходимой информации о
проектной позиции, параметрах, документах, моделях и т.д.;
• поскольку все сущности имеют набор атрибутивных параметров, а среда использует современную СУБД, имеется возможность формирования тех или иных запросов с целью получения отчетов.
SmartPlant Fusion позволяет подготовить данные, передать их в единую среду и построить связи. После этого информацией управляет
СУИД, построенная на основе другого решения от компании Intergraph — SmartPlant Enterprise For Owner/Operators (SPO) — рис. 4.
Подчеркнем, что вопросы упорядочения, актуализации и управления разнородными структурированными и неструктурированными данными, полученными из множества «внешних» и «внутренних» источников, наиболее остро стоят на ранее спроектированных и построенных действующих предприятиях. В связи с этим мы и описываем СУИД на примере SPO.
Решение SPO включает механизмы, обеспечивающие поддержку общих, наиболее критичных рабочих процессов производственного предприятия. Рамки статьи не позволяют привести описания всех подсистем SPO. Очень кратко остановимcя лишь на некоторых функциях,
представляющих особый интерес.
Несомненно, инженерные данные применяются и имеют связи с прочими важнейшими системами автоматизации современных предприятий, прежде всего, с системами обеспечения эксплуатации, контроля технологических процессов, обеспечения технического обслуживания и ремонта. В связи с этим SPO имеет необходимые механизмы для обменаданными с такими системами.
Мы неоднократно писали об использовании результатов лазерного сканирования в процессе модернизации. Напомним, что облако точек — результат сканирования существующих объектов — может быть, например, «подключено» к модели, получаемой в специальных средствах
консолидации данных от различных САПР и результатов лазерного сканирования, например Intergraph SmartPlant Revew, Autodesk Nevisworks и др. Помимо облака точек в такую модель подключаются данные — результаты проектирования новых объектов. В процессе модернизации предоставляется возможность проверки на коллизии, измерения расстояний между строящимися и существующими объектами, проверки ширины проходов, необходимой для правильной последовательности установки оборудования, и т.д. Подчеркнем, что перечисленный функционал, требующий наличия облака точек, наиболее востребован при модернизации. Для стадии ЖЦ эксплуатации существует другая, на наш взгляд, «более наглядная» и «менее затратная» технология, суть которой заключается в следующем:
Пользовательский интерфейс — панорамная фотография и связанные инженерные данные — показан на рис. 5.
Правая верхняя часть — результат панорамного фотографирования с использованием технологий Leica. На изображении каждой позиции оборудования «размещена» метка (ссылка). При инициализации ссылки (на рисунке — позиция Р 7701А) осуществляется отображение оборудования в технологической схеме (правая нижняя часть окна), чертежей (левая нижняя часть окна) и эксплуатационной документации (левая верхняя часть окна).
Несомненно, говорить о примерах полномасштабной реализации СУИД таким путем с применением описанных технологий Intergraph пока рано. Тем не менее такой подход уже используется. Отечественная ядерная энергетика и в этом направлении лидирует. Так, при строительстве Ростовской АЭС проектным институтом НИАЭП совместно с компанией Intergraph успешно проведен пилотный проект по созданию СУИД с использованием технологии SmartPlant Fusion. С помощью этого инструментария данные были подготовлены для ввода и введены в единую информационную среду. Далее были построены все необходимые связи, идеология которых приведена на рис. 3. Кроме того, в процессе работ использовались результаты лазерного сканирования.
Путь создания СУИД «от реалий» вполне приемлем и в проектных организациях, которые характеризуются одновременно двумя следующими факторами:
Примером инструментария для построения СУИД «от реалий» для проектной организации могут служить и новые разработки компании
InterCAD на базе линейки продуктов Autodesk. Работы активно ведутся, но пока еще рано говорить о завершенной работе, скорее, реализован первый этап системы консолидированного хранения инженерных данных. При этом идеология построения системы в основных подходах подразумевает работу как со структурированными, так и не со структурированными инженерными данными.
В качестве инструмента объединения данных, поступающих от различных источников, используется продукт Autodesk Vault — единое хра-
нилище информации. Источниками структурированных данных являются:
В качестве источников неструктурированных данных могут служить любые другие САПР, расчетные пакеты, текстовые редакторы, документы, полученные путем сканирования «бумажных» носителей. Отметим, что в разрабатываемой технологии, с одной стороны, учтены разработанные компанией InterCAD передовые методики проектирования, связанные прежде всего с использованием трехмерных САПР. С другой стороны, технология позволяет не только управлять структурированными и неструктурированными инженерными данными, но и представлять результаты проектных работ в соответствии с требованиями Постановления № 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» от 16 февраля 2008 года.
Бюро ESG предлагает полный спектр услуг по внедрению систем управления инженерными данными и построению информационных моделей.
Мы предлагаем:
Чтобы заказать услуги, обращайтесь по телефону 8 812 3-091-091 или пишите esg@esg.spb.ru
1. Галкина О., Кораго Н., Рындин А., Тучков А. Система электронного архива Д’АР — первый шаг к построению системы управления проектными данными // САПР и графика. 2013. № 9.
2. Рындин А., Тучков А. Системы управления проектными данными в области промышленного и гражданского строительства: наш опыт и
понимание // САПР и графика. 2013. № 2.
3. Чиковская И. Внедрение BIM — опыт, сценарии, ошибки, выводы // САПР и графика. 2013. № 8.
4. Чиковская И., Турецкий О. Цифровое моделирование зданий. Новые разработки компании InterCAD // Электронный сборник публикаций
5. Малашкин Ю., Шатских Т., Юхов А., Галкина О., Кораго Н., Рындин А., Фертман И. Опыт разработки системы электронного документооборота в ОАО «Гипроспецгаз» // САПР и графика. 2011. № 12.
Эл. версия "САПР и Графика" Февраль, 2014 г.
Теги: | СУИД, |