Мощность и надежность любой системы всегда оценивают по ее самому слабому элементу. В комплексах автоматизированного проектирования промышленных объектов, как и в любых других сложных многокомпонентных и многоцелевых системах, важнейшим показателем является архитектура (организация) ядра. Это сердце системы: именно архитектура ядра определяет наращиваемость функциональных возможностей и размерность решаемых задач.

Оптимальная архитектура ядра САПР гарантирует быстрое и уверенное развитие системы, возможность ее наращивания и адаптации под конкретные производственные задачи — без проблем и ограничений. С другой стороны, любое развитие системы с непродуманной или морально устаревшей архитектурой требует героических усилий, а настройка такой системы неопределенна и трудоемка.

По принципам организации ядра абсолютно все системы автоматизированного проектирования промышленных объектов подразделяются на две группы.

К первой относятся системы, сохраняющие объектную информацию проекта в файловой структуре. Для хранения, как правило, используются популярные графические форматы DWG, DGN и их модификации. На принципах «файловой» архитектуры работают такие системы, как CADPIPE (AEC Design Group), CADWorx (COADE), AutoPLANT (Bentley/Plant — бывш. Rebis), PlantSpace (Bentley — бывш. Jacobus) и многие другие, в том числе новейшая разработка — Autodesk Building Systems.

Вторая группа, называемая Database Driven Systems (DDS), объединяет системы, сохраняющие информацию проекта в централизованном (едином) хранилище базы данных. К этой группе относятся легендарная система PDS (Intergraph), система PDMS (AVEVA — бывш. CADCENTRE), признанная многими экспертами самым мощным из существующих на сегодня решений, и известный своей открытой архитектурой PLANT-4D (CEA Technology).

Платформа Expro/Slimdrill, выполненная в PLANT-4D Платформа Expro/Slimdrill, выполненная в PLANT-4D<

Файловое хранение информации

Основное достоинство (и вместе с тем недостаток) первой группы программ — использование графических форматов САПР-платформ для хранения геометрической, топологической и прочих составляющих модели объекта. Такой возможностью обладают Autodesk Building Systems, CADWorx, CADPIPE, AutoPLANT, PlantSpace, а также десяток других средних и небольших систем.

Модель промышленного объекта всегда представляет собой многокомпонентную систему, состоящую из множества элементов, деталей и технологических связей. А надежность и управляемость, как известно, обратно пропорциональны количеству задействованных в модели компонентов. Именно поэтому чем крупнее проект по размеру, по масштабу решаемых задач и чем больше он фрагментирован по файлам, тем хуже этот проект контролируется в системе первой группы, тем тяжелее увязываются отдельные его фрагменты.

Графические форматы (скажем, DWG или DGN) в первую очередь призваны оперировать геометрическими фигурами, геометрическими телами и параметрическим описанием геометрических характеристик, а необходимая технологическая и производственная информация присутствует лишь как дополнительный атрибут к геометрии.

Второстепенность технологической информации в файлах графических систем порождает проблему доступа к такой информации. Безусловно, когда речь идет о модели, состоящей из десяти-пятнадцати элементов, замедлением при обработке технологической информации можно пренебречь, но как только фрагментация достигает сотни… тысячи… десятка или сотни тысяч элементов, сложности управления, стыковки и интерпретации информации становятся очевидными.

Кроме ограничений по размерности модели, файловое хранение информации делает крайне трудной, а то и попросту невозможной интеграцию с АСУП, АСУТП и другими системами эксплуатации и управления жизненным циклом объекта.

Именно эти особенности файлового хранения жестко ограничивают применимость систем проектирования «файловой» группы: они вполне применимы и хороши, если ранг проектных задач ограничивается, допустим, небольшими технологическими установками, локальными реконструкциями или ремонтными работами.

Недавно появившаяся в России система Autodesk Building Systems стала, пожалуй, наиболее удачным инструментом решения задач такого ранга на платформе AutoCAD. Почему именно она? Вместо многословных доказательств просто перечислим ее основные достоинства: насыщенная функциональность (Autodesk Building Systems включает строительную часть, трубопроводы и оборудование различного назначения, воздуховоды, вентоборудование, электрику), внятный интерфейс, очень высокий уровень контроля поведения объектов и оптимальная цена.

Хранение информации проекта в базе данных

Идея сохранения данных проекта в едином хранилище базы данных возникла очень давно, но… Все упиралось в возможности аппаратного обеспечения: компьютеры времен зарождения систем PDMS (тридцать лет назад) и PDS (более двадцати лет) не могли в полной мере удовлетворить потребности технологии. Полномасштабную ее реализацию удалось начать лишь с появлением компьютеров на основе процессоров Pentium.

Мне в точности неизвестно, кто первым успешно реализовал идею единого хранения, но самые «взрослые» (как по годам, так и по уровню решаемых задач) комплексные системы проектирования промышленных объектов сегодня используют именно технологию хранения модели в БД.

Система проектирования промышленных объектов Используемые СУБД
(на выбор)
PLANT-4D (CEA Technology) Microsoft SQL Server, Oracle (возможно также MSDE и Microsoft Access)
PDS (Intergraph) Microsoft SQL Server, Oracle, Informix, Sybase
Vantage Plant Design* (AVEVA**) Собственная структурированная СУБД

* - Бывш. PDMS.
** - Бывш. CADCENTRE.

Сохранение модели (проекта) в базе данных обеспечивает контроль и управляемость всеми данными проектируемого объекта. Когда наиболее трудоемкая работа — управление данными — переложена с САПР-платформы на СУБД, происходит вполне логичное перераспределение задач.

САПР-платформа выполняет свои «родные» операции управления геометрической моделью: отображение и редактирование трехмерной модели, формирование чертежей, оформление проектной документации и т. д.

СУБД (как правило, применяется Microsoft SQL Server или Oracle) занимается своей работой: исполняет запросы к модели (ко всей, а не к фрагментам!), классифицирует и упорядочивает данные модели, сохраняет технологические характеристики и связи, организует коллективную работу над единым проектом и обеспечивает все возможности механизмов СУБД.

Еще одним важным преимуществом систем проектирования, работающих на основе баз данных, является возможность применения модели объекта на всем его жизненном цикле. Кстати, говоря о единой модели проекта, контроле и высокой управляемости данных, следует упомянуть популярное заблуждение: «Система имеет возможность формировать единую модель…» — ну и так далее в том же духе. Так вот, правда — она одна на всех и заключается в том, что при проектировании промышленных объектов (!) ни одна из существующих САПР-платформ, в том числе AutoCAD и MicroStation, не может хранить модель иначе чем в файловой структуре. Самое большее, на что самостоятельно способны САПР-платформы и системы с файловой структурой проекта, — это преобразовывать (сохранять) элементы геометрии и их атрибуты в форматированные записи БД. Причем операции сохранения являются разовыми и, конечно, ничем не способствуют решению задач проектирования промышленных объектов.

Что же касается PDS и PLANT-4D, то они используют САПР-платформы для графического отображения модели, но сама сущность модели и все данные сохраняются в БД.

Таким образом, переход с одной платформы на другую не обеспечивает единство модели промышленного объекта: единое хранение единой модели возможно только на основе СУБД.

Заключение

Коротко подытожим. Системы проектирования, работающие на основе файловой структуры, способны повысить качество лишь отдельного фрагмента проектной задачи. Решать же задачи проектирования промышленных объектов в целом, в комплексе, по силам лишь системе, работающей на основе баз данных. При этом задача может быть практически любой размерности и сложности: от простого байпаса до крупных промышленных объектов. Ориентируясь на такую систему, вы обеспечиваете сохранность проектов вне зависимости от старения графических форматов данных, появления или исчезновения тех или иных САПР-платформ.

Установка АВС-5, выполненная в PLANT-4D Установка АВС-5, выполненная в PLANT-4D

Системы проектирования на основе баз данных, весьма популярные в мире, становятся всё более известными и у нас. Прежде всего в проектных институтах. Наибольшее распространение получили системы PDS (к числу пользователей относятся институты «Атомэнергопроект» в Москве и Санкт-Петербурге, институт «Зарубежэнергопроект») и PLANT-4D (пользователями этой системы проектирования стали институты «Термнефтепроект» (Роснефть), «Мосэнергопроект» (Мосэнерго), ВНИПИЭТ, «Норильскпроект» (НГК), «УдмуртНИПИнефть» (СИДАНКО), «ПермьНИПИнефть» (ЛУКОЙЛ) и многие другие).