Wirtualna rzeczywistość w praktyce...
Przeglądając literaturę z różnych dziedzin wykorzystujących komputery w codziennej praktyce, można odnieść wrażenie, że zagadnienie wirtualnej rzeczywistości zagościło na dobre w życiu codziennym i jako takie jest już znane i akceptowane.
Maciej Rydlewicz
Gry komputerowe, komputerowe filmy animowane, prezentacje, reklamy – wszechobecne przestrzenne podejście do wizualizacji otaczającego nas świata! Tym bardziej można spodziewać się, że profesjonaliści w różnych dziedzinach inżynierii przyjęli to narzędzie jako idealnie rozwiązujące wiele codziennych problemów, z jakimi borykają się zarówno projektanci i budowniczowie, jak i użytkownicy instalacji w obiektach przemysłowych. Codzienna praktyka pokazuje jednak zdecydowanie inny obraz otaczającej nas rzeczywistości.
Model obiektu w komputerze
– po co tyle zachodu?
W wielu dziedzinach życia codziennego zasadniczo akceptujemy wszelkie rozwiązania posiadające uzasadnienie ekonomiczne, począwszy od domowego budżetu, skończywszy na wielkim międzynarodowym biznesie. Również czynnik ekonomiczny zdecydował (o czym warto wspomnieć już na początku) o tym, że wszędzie na świecie to właśnie nastąpił rozwój i szerokie wykorzystanie systemów komputerowych, nie tylko w finansach i bankowości, lecz i w procesach wspomagania projektowania, montażu i nadzoru eksploatacyjnego instalacji i obiektów przemysłowych. Mimo, iż technologia przygotowania np. dokumentacji technicznej wymaga realizacji nieco innych etapów niż w przypadku pracy "ręcznej", to właśnie ekonomia zadecydowała o konieczności przyzwyczajenia się i zaakceptowania nowych metod pracy. Nawiasem mówiąc – są one o wiele wygodniejsze również dla projektantów, szefów projektów i praktycznie wszystkich osób zaangażowanych w cykl produkcyjny.
Szeroko można spotkać dość interesujące podejście do omawianego tematu, polegające na wykorzystaniu komputerów do wykonywania klasycznej dokumentacji rysunkowej, z pominięciem wszelkich dodatkowych zalet mogących wypływać z korzystania z nowoczesnych technologii. Poznanie i nauka obsługi takiej deski kreślarskiej jest zwykle związane ze zmianą większości przyzwyczajeń nabytych przez pokolenie +40-latków, a wymaga również pewnego zaangażowania w naukę narzędzia tj. np. AutoCAD, a w efekcie możemy już... kreślić komputerowo takie same rysunki, jak te, powstające przez wiele lat na deskach kreślarskich. O ile przejście z deski kreślarskiej na "komputer kreślarski" jest dużym krokiem do przodu, to skokiem do przodu jest przejście na system modelowania 3D. Co ciekawe – wbrew potocznym opiniom, pod warunkiem wybrania właściwego rozwiązania (czyli zarówno narzędzia jak i wdrożeniowego wsparcia merytorycznego), energia potrzebna do tego skoku jest zdecydowanie mniejsza niż przy przejściu z deski na komputer! Z "frontowego" punktu widzenia – projektanta lub inżyniera pracującego z samym AutoCAD-em – potrzebne są 2-3 tygodnie intensywniejszego zaangażowania, natomiast efekty jakie można uzyskać, są doskonałą nagrodą dla całego zespołu firmy lub biura projektów. Lecz z biznesowego punktu widzenia firmy, najważniejszy jest oczywiście jej produkt – jako efekt pracy za którą zapłaci klient. Przyjrzyjmy się nieco jego powstawaniu. We współczesnej Polsce, w której jako wzorcowy wskazuje się nurt zdominowanym przez dążenie do perfekcji, której wyznacznikiem ma być standaryzacja i normy takie jak ISO-9001, najważniejsze procesy, decydujące często o szczegółach wielomilionowych inwestycji w przemyśle, wykonywane są z pominięciem ważnych narzędzi, mogących istotnie wpłynąć na jakość i bezpieczeństwo realizacji przedsięwzięć. Cóż, Rolls-Royce też powstawał jako efekt ręcznej roboty, aczkolwiek to Toyota, BWM, Volkswagen święcą triumfy na rynkach światowych.
W przypadku szeroko rozumianego projektowania instalacji przemysłowych (modernizacje, przebudowy, nowe instalacje itp.), produktem jest dokumentacja. Rysunki i specyfikacje materiałowe stanowią ważny jej składnik, a zatem bardzo istotny jest sposób ich tworzenia i aktualizacji (rewizji) w miarę powstawania projektu. Wyobraźmy sobie zatem, że dysponujemy wirtualnym modelem (model = makieta + dane), w którym rozstawiliśmy aparaty fotograficzne, które razem, za jednym zwolnieniem migawki, robią zdjęcia rzutów i przekrojów wklejonych następnie do albumu z arkuszami dokumentacji rysunkowej. W miarę powstawania projektu, pierwsza seria zdjęć zawierała tylko budynek, druga była bogatsza o rozstawione urządzenia, do trzeciej dodano rurociągi itd., aż do chwili, gdy okazało się że konieczne są zmiany – wymagane przez budowlańców, albo wynikające ze zmian w technologii. I w tym oto momencie klasyczna metoda rysunkowa pokazuje swoje słabe strony! Nie dość że trzeba nanieść poprawki na kilku-kilkunastu arkuszach, to jeszcze trzeba pamiętać o koordynacji przestrzennej (nawiasem mówiąc koordynujemy przestrzeń w naszej wyobraźni, co wymaga skupienia i doświadczenia i nigdy nie jest wolne od błędów!). Dysponując narzędziami do budowania Modelu 3D – zmiany takie są kwestią czysto techniczną, podobną do przemeblowania i ponownego zwolnienia migawki. Celowo porównuję proces tworzenia dokumentacji rysunkowej do robienia zdjęć, gdyż w rzeczywistości nie jest to oczywiście w pełni automatyczne. Wyjątkiem jest tworzenie dokumentacji izometrycznej: wykonawczej, warsztatowej (elementy scalone), montażowej i innych jej odmian. Tutaj komputery dają sobie radę bez ingerencji człowieka, a rysunki w dowolnych ilościach generowane są szybko i bezbłędnie. Analizując pokrótce proces projektowy, nie zapominajmy o analizach inżynierskich. Jak można się tego spodziewać – dobry program do modelowania współpracuje z dobrymi programami obliczeniowymi. Ponieważ rurociągi przemysłowe to dość wąska dziedzina, aczkolwiek konstrukcje te spotykamy na co dzień, i w tym przypadku można liczyć na znaczną automatyzację: raz opracowany model 3D można poddać analizom bez potrzeby budowania go od nowa.
Mity i rzeczywistość...
Najtrudniejszy i najbardziej pracochłonny wydaje się, przynajmniej na pierwszy rzut oka nowicjusza, etap pierwszy – budowanie komputerowego, przestrzennego modelu obiektu przemysłowego. Jest to przekonanie błędne. Jak pokazuje nasza praktyka wdrożeniowa, wiele zależy od kilku podstawowych czynników, wśród których jako najistotniejsze wskazać należy:
• właściwy wybór narzędzi, odpowiednich do potrzeb firmy użytkownika. Uwaga ta wydaje się zbędna, wręcz nieodpowiednia, lecz jak już wspomniałem – praktyka rozmija się z rzeczywistością, a rozsądek nie zawsze ma największe znaczenie; W czasie wyboru oprogramowania również dochodzi do paradoksalnych rozwiązań, w wyniku których zamiast wdrożenia systemu w ramach całego zespołu inżynierskiego, użytkownik nabywa jedną licencję bardzo drogiego systemu na próbę, rezygnując z wdrożenia rozsądnych, alternatywnych rozwiązań, kierując się mitami co do jakości i wyobrażeniem przydatności tych najdroższych systemów do jego zastosowań.
• realizacja dobrze przygotowanego planu wdrożenia – know-how nabywane wraz z wdrożeniem pozwala ominąć etap zgadywania jak zastosować wybrany system w konkretnych zastosowaniach i przy optymalnych zmianach dotychczasowej organizacji pracy w biurze; Mitem, najczęściej spotykanym w polskich przedsiębiorstwach, jest to, że optymalna ekonomicznie jest realizacja samodzielnego wdrożenia przez specjalistów użytkownika. Takie rozwiązanie jest oczywiście możliwe lecz mało jest osób, które uznałyby je za optymalne.
• przeszkolenie personelu w oparciu o właściwie przygotowany program szkolenia – nie oznacza to jedynie realizacji podręcznikowych zadań! Nie wystarczy czytanie plików Help programu, lub przejrzenie podstawowych podręczników dostarczanych przez producenta. Najlepiej uczyć się od innych użytkowników, biorąc jednak pod uwagę konieczność poznania materiałów i instrukcji producentów systemów komputerowych i oprogramowania.
Powstało i powstaje wiele artykułów i opracowań zachwalających nowe technologie. Świat współczesny jest przesycony marketingiem i z tego powodu coraz trudniej jest oceniać i wybierać te rozwiązania, których wdrożenie ma uzasadnienie ekonomiczne – gdyż zwykle efekty ekonomiczne mogą przyjść po pewnym czasie. Dlatego najlepiej sprawdza się połączenie pragmatycznego podejścia do wdrożeń z odważnym inwestowaniem w sprawdzone już i przetestowane (najlepiej przez innych!) rozwiązania. Nawiasem mówiąc, w przypadku podstawowego systemu stosowanego przy tworzeniu projektów znajdujących się na ilustracjach, zwrot inwestycji jest bardzo szybki – jeden, dwa projekty. Lecz to już temat do indywidualnej dyskusji – trudny do jednoznacznego ujęcia w kilku zdaniach niniejszego artykułu. Zobaczmy zatem, jak tej próbie sprosta omawiane w niniejszym artykule modelowanie obiektów przemysłowych.
Veni, vidi, vici!
W praktyce okazuje się, że najprostsze rozwiązania są najlepsze. Najprostsze – nie oznacza trywialnie proste. Przykładem praktycznego wykorzystania systemów 3D – w tym przypadku jest to Bentley AutoPLANT, korzystający z AutoCAD-a jako komputerowej, inteligentnej, programowalnej deski kreślarskiej – może być prezentowany projekt.
Obiekt został zaprojektowany przez Czeską firmę CKD PRAHA DIZ, a.s. – jest to instalacja zbudowana w Niznevolzskneft – region Wołgograd, Rosja. Projekt powstał w ciągu czterech miesięcy, a w opracowanie modelu i dokumentacji zaangażowanych było bezpośrednio 4-5 inżynierów. AutoPLANT był używany jako podstawowe narzędzie projektowe przy urządzeniach i rurociągach – w całym obiekcie jest kilkadziesiąt urządzeń i 329 rurociągów! Dokumentacja rysunkowa, poza rzutami i przekrojami zawiera około 550 rysunków izometrycznych, które zostały wygenerowane automatycznie, bez konieczności nanoszenia na nich poprawek, uzupełniania o tabliczkę itp. Konstrukcje budowlane – również stalowe konstrukcje nośne – wykonano bezpośrednio w
AutoCADzie – ze względu na przyjętą koncepcję wdrożenia systemu Plant etapami. Analizy wytrzymałościowe wykonano dla wymagających tego rurociągów przy pomocy programu AutoPIPE. W związku z tym, że wykorzystywano urządzenia budowane w oparciu o wytyczne norm ASME B31.3 i API, możliwe było również skorzystanie z weryfikacji limitów obciążenia króćców urządzeń przez rurociągi – taka możliwość jest udostępniona przez system komputerowy. Podobnie – obciążenia zamocowań i utwierdzeń – wartości sił i momentów, potrzebne do obliczeń konstrukcji nośnej – pochodziły z analizy numerycznej wykonanej w oparciu o model 3D.
Jak mówi stare przysłowie: "Jeden obraz wart jest tysiąca słów"... Sądzę, że już rzut oka na ilustracje komputerowe, sąsiadujące ze zdjęciami z placu budowy (w chwili ich robienia obiekt nie był jeszcze oddanych do eksploatacji), pozwala zorientować się, jak wielkie znaczenie w przypadku takich obiektów, ma zastosowanie komputerowej technologii projektowania. Lecz pamiętajmy, że sam tylko komputer, to jedynie narzędzie. W tym przypadku właściwą, co widać po efektach, opiekę merytoryczną nad wdrożeniem, roztoczyli specjaliści z Brna, z firmy Quest Central Europe (www.questbrno.cz) – inż. Jaroslav Nahodil i inż. David Neckar.
Biuro CKD już od pewnego czasu pracowało z popularnym i u nas AutoCAD-em, lecz aby poprawić wyniki ekonomiczne, przy pracy na coraz trudniejszym rynku projektowania, zdecydowano się na inwestycje. Jako podstawowe pod względem zawartości uznano instalacje technologiczne. W tym przypadku projekt zrealizowano prawie idealnie odwzorowując montaż na budowie. Na opracowanym podkładzie budowlanym powstały makiety budynków, które uzupełniono o konstrukcje stalowe. W tak przygotowanej przestrzeni "rozstawiono" urządzenia, a następnie poprowadzono orurowanie, wentylację, korytka kablowe itp. Tak przygotowany model posłużył do generowania rzutów i przekrojów – w sposób opisany w pierwszej części artykułu. Zmiany – a było ich jak zwykle sporo – wprowadzano w modelu, po czym generowano kolejne wydanie dokumentacji: rysunków i specyfikacji materiałowych.
Podobne wdrożenia są obecnie już od kilku lat prowadzone w Polsce. Jako dodatkowy przykład prezentujemy ilustrację projektu wykonanego przez zespół Biura Projektów NAFTA-GAZ Sp. z o.o. z Jasła, którym opiekują się specjaliści z łódzkiej firmy CS Softdesk (www.softdesk.pl). W tym przypadku inżynierowie z Jasła poszli o krok dalej: system komputerowy służy u nich również do opracowywania schematów technologicznych P&ID, które następnie są na bieżąco weryfikowane z budowanym modelem przestrzennym. Weryfikacja w tym przypadku polega na tym, że komputer sprawdza, czy np. wybrany element armatury wstawiany jest do właściwego rurociągu, czy wstawiono już wszystkie elementy itp. To już nie jest rysowania, również nie jest to budowanie makiet – to prawdziwe i rzetelne projektowanie wirtualnej rzeczywistości!
Autor reprezentuje firmę
Centrum Systemów Softdesk,
maciej.rydlewicz@softdesk.pl
drukuj ten artykuł
poleć artykuł znajomemu
Najświeższe informacje w kanale RSS (jak używać) 
Luty 2006
Zawartość numeru:
- Instalacje, Urządzenia i Narzędzia:
- Technologie:
- Wirtualna rzeczywistość w praktyce...
- Chemia Budowlana:
- Chemia Gospodarcza i Kosmetyki:
- Zarządzanie:
- Rynki Chemii:
- Chemical Report:
- Powłoki:
Zobacz pozostałe numery Chemical Review »