…Открытые форматы обеспечат преемственность данных при развитии программных компонентов. А развитие неизбежно и как общемировая тенденция, и как тенденция импортозамещения в России. Сохранение накопленных сегодня огромных объемов данных и инвестиций становится стратегической задачей.
В настоящее время волей-неволей появляется понимание, что не бывает единого инструмента САПР, который закрывает все необходимые требования самых разнообразных специалистов — конструкторов, проектировщиков, дизайнеров и прочих пользователей.
Позволю себе обозначить как минимум несколько типов САПР, очень существенно различающихся по требованиям и принципам их создания:
Мы никак не претендуем на полноту этого списка. Думаю, сразу можно привести еще несколько названий. Например, САПР металлоконструкций.
Итак, мы осознали, что мы проектируем в разных САПР, и поняли, что эти САПР имеют абсолютно разные форматы представления документации и трехмерных моделей. Появилось даже название для этих разнообразных форматов — «нативные» форматы. В подавляющем большинстве случаев это закрытые форматы, принадлежащие производителю той или иной САПР («проприетарные» форматы).
Но проектировщику и конструктору надо представить заказчику, монтажнику, строителю, заводу-производителю электронную документацию и трехмерные модели, желательно в едином формате.
Исторически появился термин «аутентичные» форматы, т. е. форматы, которые, с одной стороны, точно соответствуют документам, порожденным САПР, с другой — могут быть прочитаны, проанализированы и распечатаны без использования исходной САПР. В первую очередь, таким стандартом «де факто» стал формат PDF. Отметим, кстати, что этот формат обеспечивает представление не только графических документов, но и текстовых, табличных и сканированных документов.
А вот с созданием «аутентичных» форматов для передачи трехмерных моделей дело обстоит значительно хуже. Трехмерный PDF не получил такого же распространения, как его документный аналог.
В машиностроении и других промышленных отраслях стандартом «де факто» стал формат STEP. Формат поддерживается всеми машиностроительными САПР и огромным количеством вьюверов. Но, к сожалению, имеет очень много вариантов, иногда не очень совместимых.
В строительной отрасли, включая и проектирование, и строительство сложных промышленных и технологических установок, используется формат IFC (фактически является развитием формата STEP). Он тоже имеет несколько вариантов, но значительно более стандартизирован, чем формат STEP.
Обращаю Ваше внимание, что:
Подведем итоги на этом этапе:
Существует огромное количество вьюверов (просмотрщиков) моделей в формате STEP и IFC, но визуализация реально больших моделей сложных изделий и объектов может привести к краху работы этих вьюверов и требует от них специальных технологий.
И все было замечательно, но вдруг все поняли, что со всеми этими файлами, содержащими документы и модели в «безбумажной технологии», надо работать огромному количеству людей, никакого отношения к САПР не имеющих. Условно всех их можно разделить на две категории:
Появились понятия электронного архива инженерной документации и электронного документооборота инженерной документации. Тут всех спасло слово «документация». И сегодня все это лихо функционирует на базе «аутентичных» документов, т. е. PDF. Тут можно и замечания писать, и согласовывать документы, и утверждать, и даже подписывать (либо на бумаге и сканировать, либо электронной подписью).
Далее появилась «Среда Общих Данных» (СОД), обеспечивающая совместную работу, во-первых, над документами традиционно в «аутентичных» форматах, но часто и в «нативных» форматах, а потом и с моделями. Электронный архив в облаках!
Машиностроение оказалось впереди и создало системы PDM/PLM, но фактически все они связаны с конкретными САПР конкретного производителя, а результаты работы других САПР понимают через формат STEP или как документы в форматах DWG и PDF.
В архитектурно-строительной области появилась технология BIM, и вполне справедливо восторжествовал формат IFC. Появились комплексные модели, сохраненные в IFC из разных САПР для разных специальностей (дисциплин). Технология СОД с удовольствием «проглотила» технологию IFC и дальше начала расширяться в сторону управления строительством и эксплуатации.
А вот передовые САПР в области PlantDesign пошли по пути создания трехмерных моделей сложных промышленных и технологических установок на основе объектного моделирования их в структурах баз данных. При этом все проектировщики могут одновременно работать с этой базой данных. И оказалось, что «нативный» формат исчез и превратился в дамп базы данных, содержащей модель установки, а то и нескольких. Автоматизированная генерация чертежей из моделей превратилась в отдельную проектную специальность, как, впрочем, и генерация табличной документации (спецификации, ведомости и т. п.). Но тут проблем не возникло, к этому все уже привыкли — DWG, DOC, XLS и, конечно. вездесущий PDF.
Тут же выяснилось, что все хотят иметь доступ к трехмерным моделям, не имея этих сложных и дорогих САПР. Сначала каждый уважающий себя вендор создал свой формат для просмотра (.DWF, .NWD, .VUE, .RVT и т. д.). Но такой подход можно себе позволить в рамках одной проектной компании, работающей на одной САПР. Количество используемых вьюверов этих форматов в серьезной проектной компании в три-четыре раза должно превышать количество САПР. Кстати, большинство этих форматов «проприетарны», т. е. закрыты.
Сегодня для создания комплексных моделей предлагается использовать те самые открытые форматы STEP и IFC. В строительной отрасли при проектировании, строительстве и эксплуатации этот подход в настоящее время развивается семимильными шагами.
Но в отрасли PlantDesign для строительства и эксплуатации сложных промышленных и технологических объектов объем IFC файлов, содержащих модели установок, оказался устрашающим. Одна установка в формате IFC сегодня занимает от 20 до 90 GB. Большинство распространенных вьюверов IFC на таких объемах либо «падают», либо начинают очень медленно работать. Медленно загружают, медленно масштабируются и позиционируются. Кроме того, при визуализации IFC в тонких клиентах, (web-клиентах), начинают работать ограничения на объемы, с которыми работают браузеры.
Разработчики вьюверов предпринимают специальные меры для отображения таких моделей. Файлы в формате IFC преобразуются в свои оптимизированные форматы либо, в некоторых случаях, разворачиваются в структуры баз данных. Иногда появляются новые «закрытые» («проприетарные») форматы, в которых и предлагается хранить эти огромные модели.
Тут важно вместе с водой не выплеснуть ребенка. Мы совсем недавно договорились о работе в открытых форматах и тут же пытаемся уйти с этого пути. Мы абсолютно уверены, что хранимый формат должен быть «открытым». Поменяются СУИД, СОД, электронные архивы, вьюверы и операционные системы, но информация должна быть доступной во всех случаях. Сегодня мы видим, как развиваются эти процессы в рамках импортозамещения.
Попробуем резюмировать, что мы имеем сегодня.
Относительно недавно, во втором десятилетии 21 века, становится востребована концепция Систем управления инженерными данными (СУИД), ориентированная в первую очередь на организации, владеющие сложными техническими объектами и эксплуатирующие их (атомные и тепловые станции, нефтеперерабатывающие и газоперерабатывающие заводы, химические заводы, металлургия). Одними из основных видов контента, хранящихся в СУИД, считаются инженерная документация и трехмерные модели сложных объектов.
Опять-таки с инженерной документацией проблем нет сложные технические объекты DWG, DOC, XLS и PDF. Для хранения трехмерных моделей сложных изделий и объектов наиболее подходят именно STEP и IFC. Именно эти форматы обеспечат преемственность данных (и сохранение инвестиций) при развитии всех рассматриваемых программных компонентов. А развитие неизбежно, и как общемировая тенденция, и как тенденция импортозамещения в России. И сохранить накопленные сегодня огромные объемы данных становится стратегической задачей.
Проблемы усугубляются тем, что мы создаем СУИД, которые теоретически должны эксплуатироваться десятилетиями, ровно столько, сколько эксплуатируются сложные промышленные и технологические установки. То есть к моменту вывода из эксплуатации объекта, построенного вчера, не будет актуальных сегодня операционных систем, СУБД, компьютеров и серверов. Мы сегодня должны закладывать решения, которые обеспечат доступ к информации через десятилетия.
В таких условиях использование открытых форматов — единственный разумный выход.
Процесс передачи «нативных» форматов от одного пользователя к другим может быть очень сложным. Даже простейшая передача DWG файлов наталкивается на требование мапирования шрифтов, текстур и ряд проблем с версиями. А современные многопользовательские САПР (Smart 3D, например) фактически требуют передачи дампа базы данных, на которой велось проектирование, а то и просто виртуальной машины, на которой исполнялся проект.
Сегодня мы вынуждены хранить «нативные» форматы в электронных архивах, СОД, СУИД, PDM/PLM, а иногда, когда это невозможно, и просто в файловых системах.
Существует подход, который, возможно, помог бы решить эту проблему — выгружать полную информацию по моделям из САПР в файлы в открытых XML-форматах. При этом в ряде случаев удается выгрузить «объектную» модель, которая 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. Тогда мы теоретически получаем «нативный» открытый формат, и любая система (не только САПР), которая в состоянии его прочитать, может восстановить всю модель. Кстати, объемы этих XML-файлов в разы меньше традиционных.
Сегодня такая технология используется в САПР PlantLinker и как «нативный» (но открытый) формат для хранения моделей, и как формат для обмена моделями с САПР Smart 3D, Tekla Structure, AVEVA E3D, и для обмена строительными конструкциями с Autodesk Revit. В дальнейшем планируется использовать этот формат для публикации моделей и структур сложных инженерных объектов в СУИД "Плант-Навигатор".
Мы надеемся, что рассматриваемый подход завоюет свое место как минимум в трёх отраслях: PlantDesign (нефте- и газопереработка, атомная и тепловая энергетика, металлургия, химическое производство и т. п.), судостроение (в части насыщения судов, кораблей и морских объектов) и промышленное и гражданское строительство (ПГС).
Мир приходит к очевидному (на сегодняшний момент) решению по разработке и использованию открытых форматов: конкурентоспособность САПР, СОД, ТДО, СУИД, PDM/PLM и других инструментальных средств в значительной степени будет определяться возможностями генерации и обработки информации в открытых форматах.
Ориентация 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 представления). Уже сегодня информация, концентрируемая в СУИД, необходима огромному количеству систем — технический документооборот, материально техническое снабжение, техническое обслуживание и ремонт оборудования, системы управления предприятием и финансовые системы, тренажеры облаживающего персонала, системы МЧС.
Но самое главное — такой подход обеспечивает сохранность и доступность уже накопленных сегодня огромных массивов информации, в частности проектной документации и трехмерных моделей изделий и объектов.
Ориентация на открытые форматы в значительной степени защищает инвестиции. С одной стороны, это позволяет в полной мере использовать информацию, накопленную за несколько десятилетий, с другой — обеспечивает этой информацией системы, которые в настоящее время только разрабатываются (например, использующие искусственный интеллект), с третьей стороны обеспечивает интеграцию целого ряда систем, уже существующих на огромных промышленных предприятиях.
Эл. версия "САПР и Графика" Март, 2024 г.