Введение

Ярославское предприятие ОАО «Славнефть-ЯНОС» (рис. 1), входящее в состав НГК «Славнефть», проводит масштабные преобразования: план модернизации, рассчитанный до 2010 года, предполагает реконструкцию старых и ввод новых установок.

Рис. 1. «Славнефть-ЯНОС». Панорама предприятия
Рис. 1. «Славнефть-ЯНОС». Панорама предприятия

Понятно, что в этих условиях особую важность приобретает своевременное выполнение плановых задач проектным отделом предприятия. Спектр его деятельности весьма широк: от небольших разработок, которые реализуются в рамках капитального ремонта, до крупных проектов реконструкции и строительства технологических установок, выполняемых совместно с проектными институтами.

Сегодня к этапу проектирования предъявляются самые жесткие требования, в том числе касающиеся сокращения сроков разработки и повышения качества проектов. На нефтеперерабатывающем предприятии с его обширной сетью технологических трубопроводов исключительно важны точность и своевременное выполнение монтажной части проекта, включающей монтажные чертежи трубопроводов, изометрические чертежи, перечень технологических трубопроводов, спецификацию и общие данные. Вся перечисленная документация представляет собой пакет взаимосвязанных документов, а значит существенное сокращение сроков проектирования с одновременным улучшением его качества возможно лишь при автоматизации на базе комплексных решений.

Обстоятельно изучив российский рынок ПО для проектирования технологических трубопроводов, руководство предприятия сделало выбор в пользу системы PLANT-4D (разработка голландской компании CEA Technology, российским партнером которой является компания CSoft

  • возможность работы с базой данных изделий, выполненных по российским стандартам;
  • наличие инструментов, позволяющих самостоятельно пополнять и корректировать БД изделий;
  • русскоязычный интерфейс продукта;
  • возможность настройки форм отчетных документов;
  • возможность работы под управлением Oracle, внедренной на предприятии в качестве корпоративной СУБД;
  • оперативная техническая поддержка силами специалистов CSoft Ярославль.

Кроме того, PLANT-4D базируется на AutoCAD, а у специалистов проектного отдела имеется значительный опыт работы с этой системой.

Первые шаги

Для ознакомления с программой решено было приобрести базовый комплект одного рабочего места. Специалисты проектного отдела выясняли особенности системы и ее способность выполнять задачи, стоящие перед конструкторами-монтажниками. Одновременно формировался материал для задания специалистам CSoft Ярославль, которым предстояло выполнить доработку отчетных форм и настроек программы.

Конечно, была бы очень полезна информация о практическом опыте использования PLANT-4D, но на тот момент в журналах и в Интернете можно было найти данные об увеличении скорости проектирования, упрощении работы проектировщика, сравнительные характеристики с другими системами проектирования — и очень мало о конкретных результатах, полученных в реальных условиях.

Впрочем, на этапе знакомства с программой основная проблема все-таки заключалась в другом: требовалось определиться, что именно, кроме трубопроводов, следует изображать в объемной модели проекта.

Одна из самых распространенных ошибок при проектировании в PLANT-4D — подсознательное стремление пользователя выполнить объемную модель проекта максимально приближенной к реальности. Львиная доля времени проектировщиков уходит на подробное изображение бетонных и металлических конструкций, существующих трубопроводов. И далеко не сразу становится понятно, что графическое оформление проекта в PLANT-4D следует минимизировать, а окончательную доводку выполнять уже при оформлении монтажных чертежей…

Настройка системы

Автоматическая спецификация

При «обкатке» системы сотрудники CSoft Ярославль настраивали PLANT-4D для выпуска отчетной документации: понадобилось модифицировать заложенные в программе инструменты автоматического формирования заказной спецификации, разработав дополнительные функции работы с базами данных проекта.

На этом этапе система PLANT-4D работала в локальном режиме и под управлением СУБД MS Access. С использованием встроенного в MS Access языка программирования Visual Basic for Application (VBA) была создана программа, реализующая генерацию спецификаций по новому алгоритму. Кстати, использование VBA в дальнейшем позволило без особых затруднений вносить исправления и дополнения в код программы.

При генерации заказной спецификации выполняются следующие требования:

  1. Суммирование участков труб одинаковых типоразмеров с учетом коэффициента запаса.
  2. Группировка элементов, включенных во фланцевое соединение, по принадлежности к этому соединению (рис. 2).
    Рис. 2. Заказная спецификация. Группировка элементов по принадлежности к фланцевому соединению
    Рис. 2. Заказная спецификация. Группировка элементов по принадлежности к фланцевому соединению

    Для автоматической группировки элементов фланцевого соединения был разработан специальный модуль. В процессе его работы элементам фланцевого соединения автоматически задается синий цвет для визуального контроля отображения такой сборки при просмотре 3D-модели в модуле «Трубопроводы» (рис. 3).
    Кроме того, на этот модуль были возложены дополнительные функции. Когда в модуле «Трубопроводы» создается фланцевое соединение, включающее, например, межфланцевую заглушку, PLANT-4D автоматически вставляет крепеж с двух сторон заглушки. Это может привести к тому, что в спецификации появятся «лишние» крепежные элементы. Разработанный модуль контролирует структуру сборки и при необходимости автоматически удаляет «ненужные» для спецификации крепежные элементы. При этом шпильки в таком фланцевом соединении автоматически заменяются на другие, большей длины — в зависимости от типа вставляемого между фланцами элемента. Замененным шпилькам автоматически задается заранее определенный цвет.

    Рис. 3. Пример отображения сборки (межфланцевая заглушка включена в раздел спецификации «Нестандартные изделия» и поэтому в сборку не входит)
    Рис. 3. Пример отображения сборки (межфланцевая заглушка включена в раздел спецификации «Нестандартные изделия» и поэтому в сборку не входит)
  3. Для деталей трубопроводов, выполняемых по типовым чертежам и выводимых в разделе «Нестандартные изделия», должны быть указаны материалы, из которых они изготавливаются (рис. 4).
    Рис. 4. Вывод в заказной спецификации материалов для изделий, изготавливаемых по типовым чертежам
    Рис. 4. Вывод в заказной спецификации материалов для изделий, изготавливаемых по типовым чертежам

    Чтобы обеспечить возможность учета материалов, из которых изготавливается такое изделие, в базе миникаталогов были созданы специальная таблица и форма для ввода данных (рис. 5). При формировании заказной спецификации программа проверяет элементы на принадлежность к подобным изделиям, и, если элемент содержится в таблице нестандартных изделий, для него в спецификации выводятся материалы.

    Рис. 5. Форма для ввода в БД нестандартных изделий
    Рис. 5. Форма для ввода в БД нестандартных изделий
  4. Расчет длины теплоспутников, задаваемых для технологических линий.
  5. Расчет количества и автоматический выбор марки электродов в зависимости от марки стали свариваемых деталей.
  6. Чтобы определить, каким электродом следует сваривать элементы, программа обращается к специальной таблице базы данных миникаталогов, в которой каждому материалу элементов трубопровода сопоставлена марка электрода. Для удобства заполнения этой таблицы разработана форма ввода марки электродов (рис. 6).
    Рис. 6. Форма задания марки электрода для сварки определенного материала
    Рис. 6. Форма задания марки электрода для сварки определенного материала

Проектируемые и существующие элементы. Новые элементы трубопроводов

При проектировании новых трубопроводов на действующих установках возникают ситуации, при которых новая технологическая линия соединяется с существующими элементами трубопровода и оборудования. Например, от штуцеров существующей емкости ведется проектируемая обвязка. Поскольку штуцеры, как и сама емкость, в заказную спецификацию попасть не должны, в диалоговые окна технологических параметров добавлены дополнительные инструменты, позволяющие отметить элемент как существующий (рис. 7). При генерации заказной спецификации такие элементы игнорируются.

Рис. 7. Ввод свойства элемента трубопровода при работе в модуле «Трубопроводы»
Рис. 7. Ввод свойства элемента трубопровода при работе в модуле «Трубопроводы»

Дополнительно к имеющимся в базе данных созданы графические представления новых компонентов: трубные сетчатые фильтры различных конструкций, вихревой расходомер, дроссельная шайба, переключающее устройство и т.д. (рис. 8).

Рис. 8. Пример новых компонентов: фильтр сетчатый приварной и переключающее устройство в блоке с предохранительными клапанами
Рис. 8. Пример новых компонентов: фильтр сетчатый приварной и переключающее устройство в блоке с предохранительными клапанами

Изометрические чертежи

Напомним, что изометрический чертеж, чаще называемый просто изометричкой, представляет собой схематичное изометрическое изображение трубопровода с обозначением всех элементов и указанием необходимых монтажных размеров (рис. 9). Изометрички значительно сокращают время проектирования, упрощают дальнейшую работу с готовым проектом. Становится проще и оформление монтажных чертежей: при наличии изометричек на этих чертежах будет достаточно:

  • из всех элементов трубопровода указывать информацию только об арматуре;
  • обозначать лишь габаритные и привязочные размеры, а также размеры между опорами.

Одна из вероятных ошибок проектировщика, только начинающего работать с изометричками, — поиск масштаба, соотношения между реальными размерами трубопровода и тем, что они представляют собой в изометричке. На масштаб ориентироваться не нужно. Все размеры элементов выбираются программой автоматически, исходя из конфигурации трубопровода и удобства чтения изометрического чертежа.

Рис. 9. Изометрический чертеж
Рис. 9. Изометрический чертеж

При отсутствии опыта работы с изометричками большую трудность представляет и правильная настройка характеристик их генерации. Наш опыт позволяет предложить следующие рекомендации:

  • не загромождайте изометричку лишней информацией — указанием габаритных размеров трубопровода, привязкой к координатам объемной модели проекта, нумерацией сварных швов и т.д.;
  • не выводите всю конфигурацию трубопровода на одном чертеже, увеличивая либо его насыщенность, либо формат. Это значительно усложнит дальнейшую работу с изометричкой, ее понимание, а при достаточно сложной конфигурации трубопровода практически невозможно будет создать и саму изометричку. Лучше ограничьтесь форматом А3 (в крайнем случае А2) и настройте программу так, чтобы трубопровод был разбит на несколько изометрических чертежей;
  • формируйте в изометричках характеристики трубопровода для каждого номера линии. Для этого специалистами CSoft Ярославль разработан модуль, позволяющий заносить в изометрички характеристики трубопровода (рис. 10).
Рис. 10. Форма для ввода характеристик трубопровода
Рис. 10. Форма для ввода характеристик трубопровода

Классы трубопроводов

База данных изделий PLANT-4D представляет собой совокупность описаний всего множества элементов трубопровода (труб, отводов, задвижек, фланцев, прокладок и т.д.), используемых при проектировании. Для упрощения работы с такими базами данных все элементы трубопровода тематически (по типу элементов, условному давлению, материалу трубопровода и пр.) разделены в программе на определенные группы — миникаталоги.

В ОАО «Славнефть-ЯНОС» было решено составлять в качестве миникаталогов так называемые классы трубопроводов, то есть выборки элементов трубопровода, рассчитанных на работу в определенной среде с определенными коррозионными свойствами при определенных рабочих параметрах (рис. 11).

Выборка формируется таким образом, что в классе не остается аналогичных элементов трубопровода — например, труб с одинаковым диаметром, но разной толщиной стенки (предварительно все трубы и детали трубопроводов были проверены программой СТАРТ).

Преимущество класса перед обычным миникаталогом заключается в том, что он не требует от проектировщиков выбора, какой именно элемент трубопровода следует использовать для трубопровода с данной средой, — все делается автоматически. Проектировщику не приходится тратить время на решение таких вопросов, как материал и толщина стенки трубопровода, исполнение фланцев, материал прокладки, количество шпилек для фланцевого соединения. Кроме того, классы помогают избежать некоторых весьма распространенных ошибок при выборе исполнения фланцев, установке врезки или тройника на трубопровод, определении типа опор (хомутовые или приварные) и т.д.

Конечно, были составлены и обычные миникаталоги, куда вошли элементы, которые невозможно определить в какой-либо класс: предохранительные и регулирующие клапаны, диафрагмы.

Также созданы миникаталоги, где все элементы трубопровода объединены по своему назначению (миникаталог с задвижками, деталями трубопровода, нестандартными изделиями и т.д.). Если проектировщика не устраивает какой-либо элемент из класса, он может взять любой аналогичный из миникаталога.

Рис. 11. Структура базы данных миникаталогов
Рис. 11. Структура базы данных миникаталогов

Случается, что при проектировании приходится изменять характеристики трубопроводов в созданной 3D-модели. Сделать это можно с помощью замены миникаталога. Для выполнения такой операции разработан отдельный модуль (рис. 12).

Рис. 12. Диалоговое окно замены миникаталога
Рис. 12. Диалоговое окно замены миникаталога

Вспомогательные отчеты

В дополнение к отчетной документации, выпускаемой непосредственно специалистами-монтажниками, реализован вывод отчетов, упрощающих подготовку сметной документации. Первый из двух специальных модулей определяет вес элементов трубопровода по высотным отметкам с шагом 5 метров (рис. 13), а второй «выделяет» участки трубопровода, соединяемые при помощи сварки (рис. 14), после чего определяет вес и длину таких участков по высотным отметкам.

Рис. 13. Отчет по высотным отметкам
Рис. 13. Отчет по высотным отметкам
Рис. 14. Отчет по элементам
Рис. 14. Отчет по элементам

Интерфейс. Двухмониторная система

PLANT-4D — масштабируемая система, при помощи которой можно проектировать любые трубопроводы. В то же время на специфику деятельности проектного подразделения неизбежно накладывает отпечаток огромное количество нормативной документации. Поэтому сразу после приобретения программы будет совсем не лишним разработать собственную систему наиболее используемых рабочих панелей и инструментов для работы в модуле «Трубопроводы». Предстоит удалить почти не используемые пиктограммы, создать новые и постараться наилучшим образом распределить пиктограммы по рабочим панелям.

При включении всех часто используемых панелей управления рабочее пространство на стандартном 19-дюймовом мониторе не превышает 55−60%, что значительно осложняет работу проектировщика. Решением может стать примененная в ОАО «Славнефть-ЯНОС» двухмониторная система. Рабочее окно приложения растягивается на два 19-дюймовых монитора, что позволяет расположить на правом мониторе все рабочие панели с двумерными видовыми экранами, оставив левый под рабочее пространство трехмерной рабочей модели проекта (рис. 15).

Рис. 15. Рабочее место конструктора-монтажника
Рис. 15. Рабочее место конструктора-монтажника

Выполнение рабочего проекта

После «обкатки» программы было дополнительно приобретено пять рабочих мест PLANT-4D. Уже адаптированная программа установлена под СУБД Oracle. Проведено обучение специалистов, отработаны механизмы коллективной работы над проектом. Обязанности по поддержанию баз данных системы PLANT-4D в актуальном состоянии возложены на отдельного специалиста.

На последнем этапе группа конструкторов-монтажников, работающих в PLANT-4D, подключилась к выполнению крупного проекта по реконструкции установки Л-24/6 (рис. 16). Работу удалось выполнить в достаточно жесткие сроки — в немалой степени благодаря тому, что PLANT-4D уже был настроен в соответствии с принятыми на предприятии требованиями к проектированию. В итоге раздел ТМ проекта включал восемь частей, выполненных в PLANT-4D, суммарное число элементов трубопровода — около 11 500.

Рис. 16. Фрагмент проекта реконструкции установки Л24/6. Пример чертежа, выполненного в модуле «Трубопроводы»
Рис. 16. Фрагмент проекта реконструкции установки Л24/6. Пример чертежа, выполненного в модуле «Трубопроводы»
Рис. 16. Фрагмент проекта реконструкции установки Л24/6. Пример чертежа, выполненного в модуле «Трубопроводы»
Рис. 16. Фрагмент проекта реконструкции установки Л24/6. Пример чертежа, выполненного в модуле «Трубопроводы»

Внедрение системы PLANT-4D еще не завершено. В 2007 году планируется выполнить следующие работы:

  • доработка модуля автоматического формирования заказной спецификации — с выводом демонтируемых элементов в отдельном разделе;
  • разработка способа подсчета количества сварных стыков по технологическим линиям;
  • разработка модуля, позволяющего создавать сборки типовых узлов трубопровода (гребенки теплоспутников, задвижки с ответными фланцами, дренажи, воздушники, обратный клапан с байпасом).

Авторы будут искренне признательны за ваши отзывы, замечания, предложения о сотрудничестве. По вопросам, связанным с настройками программы, обращайтесь в компанию CSoft.