Проблемы проектирования технологического предприятия и их решение

Инженерам приходится решать различные задачи при проектировании технологических предприятий, начиная от разработки общей компоновки всего предприятия и заканчивая проектированием и встраиванием конкретного оборудования. Современные методологии проектирования предприятий могут использовать преимущества новейшего программного обеспечения САПР, чтобы ускорить процесс проектирования и обеспечить беспрепятственную передачу технических параметров (отличающуюся отсутствием нестыковок на этапах экспорта/импорта) при переходе с одного технологического этапа на следующий. Современные программные средства САПР позволяют сократить разрыв, существующий между предприятием, оборудованием и машиностроительной отраслью, при этом ускоряя сам процесс проектирования, обеспечивая качество и экономию затрат на контролируемых уровнях.

Данный пост в блоге был написан совместно с нашим партнером по программному обеспечению CAD Partner и содержит ссылки на их программное обеспечение для проектирования предприятия Smap3D.

Путешествие начинается: как программные средства для проектирования преобразуют процесс проектирования

Технология процесса проектирования берет свое начало с проектирования трубопроводов и котельного оборудования, однако в настоящее время она превратилась в междисциплинарную науку. Для того чтобы спроектировать предприятие, на котором требуется реализовать полный технологический процесс, его больше не нужно разделять на основные операции, включающие только один физический процесс, например, смешивание или выпаривание. Вместо этого указанные основные операции объединяют в последовательность, чтобы получить общий процесс. Этот подход используется для создания диаграмм процесса производства высокого уровня.

Следующий этап – это создание детализированной диаграммы процесса и контрольно-измерительного обеспечения (схемы P&ID). На диаграмме P&ID все компоненты, необходимые для эксплуатации объекта, такие как емкости, сосуды, насосы, компрессоры, теплообменники, системы трубопроводов, клапаны и измерительные приборы, отображаются в виде условных обозначений и соединяются линиями, которые представляют собой единую систему.

На технологических предприятиях отдельные производственные этапы переходят один в другой в рамках непрерывного, связанного процесса. Для выполнения этого процесса необходимы трубопроводы, чтобы передавать материалы от одного этапа к следующему. На этапе детального проектирования крайне важно быстро и точно планировать и прорабатывать эти этапы, чтобы успешно выполнить проектирование технологического предприятия.

В процессе проектирования некоторые участки требуют особого внимания. Например, весь участок, содержащий гидравлические и пневматические системы управления для подачи смазочных материалов, топлива, а также производственные циклы охлаждения и подогрева. Можно привести и другие примеры, начиная от небольших насосов и насосных станций и заканчивая сверхмощными кранами. Внедрение трехмерной системы проектирования предприятия для этих задач может стать дорогостоящим и сложным предложением, поскольку имеющееся в наличии программное обеспечение трехмерной САПР часто не обладает функциональными возможностями и автоматизацией, которые необходимы инженеру, работающему над проектом технологического предприятия, для того чтобы выполнить свою работу эффективно.

Основные приоритетные направления оптимизации проектирования предприятий

Здесь приводятся некоторые из приоритетных направлений оптимизации процесса проектирования технологических предприятий:

• специальные инструменты для начальной стадии концептуальной проработки;
• автоматизация разработки проектов трубопроводов и их трассировки (прокладки);
• автоматическая проверка на наличие ошибок в проекте (например, проверка коллизий);
• минимизация ошибок за счет автоматического формирования спецификаций (ведомости материалов и перечней элементов);
• исключить ввод данных вручную в соответствующие системы;
• необходимо защитить интеллектуальную собственность в рамках процесса проектирования;
• простое и быстрое внесение изменений в проект при необходимости;
• автоматическое создание трехмерных изометрических схем.

Преимущество в отношении производительности для лидеров производства

Независимая исследовательская фирма Tech-Clarity проанализировала эффективность производителей, осуществляющих проектирование на заказ, и сделала вывод, что лидеры производства имеют более эффективные процессы по многим различным показателям оценки работ, проектирования и изготовления продукции на заказ. И конечный результат показал, что лидеры производства выполняют свою работу очень хорошо в 3,5 раза чаще, чем их коллеги, если сравнивать их по времени выполнения заказа, и в 2,2 раза чаще при наличии точной производственной документации. Вы можете ознакомиться с полной версией научной статьи «Driving engineering-to-order differentiation and profitability (Управление специализацией и доходностью проектирования на заказ)» здесь.

Что вы найдете в программном обеспечении для проектирования технологических предприятий

1. Возможность задания классов труб для использования в конкретном проекте.С помощью спецификаций труб, совместимость компонентов (фитингов, клапанов и т. д.) однозначно определяется в соответствии с конкретными спецификациями компании или проекта, содержащих информацию о характеристиках системы трубопроводов (диаметр, материал и т. д.). Централизованное задание классов труб предотвращает ошибки пользователей, экономит время и обеспечивает получение более согласованного конечного продукта.

2. Конкретное техническое решение для схемы P&ID.Требуется конкретное решение для схемы P&ID, а не только адаптация двухмерной системы построения чертежей. Решение для схемы P&ID должно использовать те же классы труб, что и в трехмерном решении, и обеспечивать простую интеграцию в трехмерную среду. Оно должно включать библиотеки условных обозначений и условные обозначения из общепринятых стандартов, а также содержать интеллектуальные соединения между обозначениями и линиями, чтобы их было легко и удобно перемещать. Это решение должно позволять создавать перечни деталей и аналитику, которые можно экспортировать и обрабатывать в таких форматах, как XML или MS Excel. Комплексная экспертиза проекта и возможность проверки правильности также важны.

3. Техническое решение по трехмерному проектированию трубопроводов. Программное решение для проектирования трубопроводов должно иметь возможность считывать и использовать всю информацию со схемы P&ID. Оно должно использовать библиотеку классов трубопроводов, которые задаются проектировщиком, чтобы использовать их в конкретном проекте и интегрировать в трехмерное программное обеспечение САПР, чтобы можно было точно спланировать расположение оборудования и прокладку трубопровода. Изменения варианта прокладки и/или диаметра трубопровода должны выполняться быстро.

4. Изометрические чертежи. Должен предусматриваться модуль построения изометрических чертежей, создающий изометрические изображения непосредственно из трехмерной модели сборки предприятия в программном обеспечении трехмерной САПР. Он должен распознавать различные перечни деталей, такие как, ведомости материалов, спецификации резки и сварочных работ, и воспроизводить их на чертеже и в отдельном текстовом файле. Он также должен иметь возможность быстрой передачи данных о трубопроводе внешним программам.

Это не конец путешествия...

Вы можете изучить программное обеспечение для проектирования предприятия Smap3D, чтобы убедиться в том, что оно отвечает вышеуказанным требованиям. Можно также ознакомиться с исследованием на конкретном примере того, как один производитель использует программное обеспечение Smap3D совместно с системой Solid Edge для проектирования и производства пивоваренного оборудования.