Эффективность внедрения новых компьютерных технологий на примере отдела инженерного обеспечения (“Удмуртгражданпроект”)

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ » 
 
 

Факультет дополнительного

профессионального образования 
 

     Дипломная работа.

     “Эффективность внедрения новых компьютерных технологий на примере отдела инженерного обеспечения (“Удмуртгражданпроект”). 

Исполнитель:  

Работу  проверил: 

     “             ”                                          2012г. 
 

     Оценка 
 

     Подпись 
 
 
 
 
 
 
 

Ижевск 2012 

    1. Введение.

    Целью дипломной работы является анализ современного программного обеспечения, его актуальность, эффективность и возможность применения в работе отдела  инженерного обеспечения “Удмуртгражданпроект”.

    Объектом  исследования данной работы является работа проектировщиков, время выполнения инженерных расчетов, возможность применения при проектировании новых материалов, оборудования и технологий.

    Переход к рыночным отношениям в экономике и научно-технический прогресс чрезвычайно ускорили темпы внедрения последних достижений в области компьютеризации. Использование возможностей современной вычислительной техники для автоматизации процесса расчетов и обработки информации позволяет увеличить производительность труда, повысить эффективность работы, ускорить обмен информацией между смежными отделами и специалистами.

    При современном уровне развития вычислительной техники автоматизация процесса проектирования позволяет быстро и эффективно решать поставленные задачи, для чего создаются комплексные автоматизированные системы. Применение автоматизированного проектирования позволяет эффективно обрабатывать большие потоки информации, которые имеют определенную структуру, зависящую от особенностей места применения. Это позволяет осуществлять индивидуальный подход к автоматизации именно тех функций, которые выполняются данным подразделением. Введение новых программ позволяет значительно сократить время выполнения работ и повысить их точность, облегчить труд специалистов.

    Для обоснования актуальности выбранной  темы,  мною был проведен анализ применяемого (в данное время) современного программного обеспечения, как в России, так и во всем мире. Так как отдел инженерного обеспечения занимается проектированием всех инженерных коммуникаций, для анализа эффективности внедрения новых компьютерных технологий мною было выбрано четыре основных направления:

1. Применение и расчет экономического эффекта от внедрения новых графических программ, с возможностью проектирования в формате 3D.
2. Применение и расчет экономического эффекта от внедрения новых графических программ, с возможностью проектирования в формате 3D и возможностью “сквозного проектирования”.
3. Применение прикладного программного обеспечения для гидравлического расчета систем тепло и холодоснабжения, с использованием современного энергосберегающего оборудования (на примере программы “Данфосс СО”).  Обоснование применения данного вида оборудования, расчет  экономического эффекта от его применения. Расчет экономического эффекта от внедрения данной программы.
4. Перспективы развития программного обеспечения. Анализ внедрения программ автоматизированного проектирования. Потенциальный экономический эффект от применения программ со стандартом BIM (Building Information Modeling) – информационное моделирование здания.

    Для обоснования целесообразности внедрения нового программного обеспечения был проведен анализ существующих программ, применяемых в отделе инженерного обеспечения на сегодняшний день. Выявлены достоинства и недостатки. Выполнен сравнительный анализ существующих программ с современными предлагаемыми аналогами.

    Применение  современных программ требует наличия  новых современных компьютеров. Чем более сложные расчеты и чертежи требуется производить в ходе выполнения работ, тем более высокие требования предъявляются к установленным компьютерам, особенно это касается проектирования сложных графических программ с форматом проектирования 3D. Так же работа на новых программах требует специализированного обучения работников, которое возможно только с применением и организацией специальных курсов, проводимых представителями конкретного программного обеспечения. Таким образом применение современных программ требует дополнительных затрат не только на приобретение современных компьютеров но и на сопровождение программных продуктов и обучение персонала. В данной работе, при расчете экономической эффективности, был произведен анализ существующего в отделе компьютерного оборудования, и составлена калькуляция затрат на приобретение новых современных компьютеров, организацию обучающих семинаров, выполнены расчеты срока окупаемости представленного оборудования и программ.

    Основной  задачей, при выполнении данной работы, является доказательство целесообразности применения новых программных средств, в первую очередь, для снижения трудоемкости проектирования, повышении качества проектных работ, уменьшение числа ошибок, вызванных “ручными” расчетами, уменьшения сроков проектирования, при одновременном увеличении числа вариантов разрабатываемых проектных решений.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2. Теория вопроса.

    В настоящее время большинство  предприятий стремятся проектировать  в трехмерном пространстве. Трехмерные CAD-системы предоставляют проектировщику большой простор для творчества и при этом позволяют значительно ускорить процесс выпуска проектно-сметной документации. Наряду со скоростью, такие системы позволяют повысить точность проектирования: становится проще отследить спорные моменты в конструкции. В данной работе будет рассматриваться внедрение новых программ, с возможностью проектирования в формате 3D, на примере программного обеспечения - “КОМПАС”, крупнейшего российского разработчика инженерного программного обеспечения – фирмы “АСКОН”.

    В данной главе я приведу последовательное описание всех четырех направлений внедрения новых компьютерных технологий, которым я дал определение в предыдущей главе.

    К первому направлению относятся  графические редакторы с возможностью проектирования в формате 3D. В данном сегменте я предлагаю рассмотреть возможность внедрения программы – “Компас-3D”.

    КОМПАС-3D как универсальная система трехмерного  моделирования находит свое применение при решении различных задач, в том числе и архитектурно-строительного  и технологического проектирования.

    Общее назначение системы КОМПАС-3D — создание трехмерных ассоциативных моделей отдельных элементов и сборных конструкций из них. Конструкции могут содержать как оригинальные (созданные пользователем), так и стандартизованные конструктивные элементы, взятые из каталогов.

    Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых элементов на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции  облегчают решение вспомогательных  задач проектирования и конструирования. Для использования КОМПАС-3D в строительном проектировании существует несколько подходов:

    Формирование 3D-моделей на основе 2D-моделей, выполненных  с применением технологии MinD (КОМПАС-Объект). Применяется для визуализации принятого  проектного решения при создании чертежей;

    Редактирование  сформированных 3D-моделей на основе 2D-моделей, выполненных с применением  технологии MinD (КОМПАС-Объект). Доработка  проектного решения непосредственно  в трехмерном пространстве и последующая  генерация ассоциативных чертежей на основе 3D-модели;

    Свободное моделирование в трехмерном пространстве для создания нестандартных элементов, оборудования, проработки узлов.

    Система обладает мощным функционалом для работы над проектами разнообразной  направленности и сложности.

    Средства  импорта/экспорта моделей (КОМПАС-3D поддерживает форматы IGES, SAT, XT, STEP, VRML) обеспечивают функционирование гетерогенного комплекса, содержащего различные проектирующие и расчетные системы. КОМПАС-График автоматически генерирует ассоциативные виды трехмерных моделей (в том числе разрезы, сечения, местные разрезы, местные виды, виды по стрелке, виды с разрывом). Все они ассоциированы с моделью: изменения в модели приводят к изменению изображения на чертеже. Стандартные виды автоматически строятся в проекционной связи. Данные в основной надписи чертежа (обозначение, наименование, масса) синхронизируются с данными из трехмерной модели. Эффективность данного программного продукта можно оценить, анализируя  статистику по объёмам её продаж в России. Число корпоративных заказчиков, использующих программные продукты АСКОН, за 2011 год увеличилось на 1000 предприятий и приблизилось к 7000. Говоря об отдельных продуктах компании, можно так же отметить, что продажи лицензий самого известного продукта АСКОН – системы автоматизированного проектирования КОМПАС-3D – выросли в 2011 году на 12%. При этом общее число инсталляций коммерческих лицензий КОМПАС-3D на сегодня превышает 16 000, КОМПАС-График – 31 000. [2].

    В данной работе я не буду приводить  конструктивные особенности конкретных программ и приложений. Для обоснования эффективности внедрения данных компьютерных технологий будут приведены основные достоинства и недостатки описываемых программ, а так же дано пояснение отличительным особенностям, которые могут быть применены для работы конкретного отдела инженерного обеспечения. 

    2.1 Применение и новых графических программ, с возможностью проектирования в формате 3D.

    Данное  предложение относится к первому направлению внедрения новых компьютерных технологий в проектирование. Для реализации данного направления  мною было выбрано три программных продукта. Все данные программы могут быть применены при проектировании инженерных коммуникаций в отделе инженерного обеспечения. Ниже приводится описание основных преимуществ программ и возможность их применения при проектировании конкретных разделов рабочего проекта. 

    2.1.1 Возможность внедрения программы “Компас – график”.

    Рассматривая  процесс автоматизированного проектирования необходимо остановиться не только на создании трехмерных моделей, но и отдельно описать проектирование инженерных коммуникаций. Для выполнения данных разделов проекта не всегда необходимо создание сложных трехмерных моделей. Проектировщику необходимо использование большого числа условных обозначений. Так же для ускорения проектирования необходимо автоматизировать процессы, которые не требуют сложных расчетов, или непосредственного проектирования, однако, по своей сути являются очень трудоемкими. Например: построение аксонометрических схем на основе планов, создание спецификаций и простановка позиций (согласно спецификациям) на чертеже. Данные операции являются  “механическими”, т.е. для их выполнения не требуется определенных профессиональных знаний, однако, процесс их создания занимает очень большую часть времени.

    Такую возможность так же предоставляют отдельные приложение “Компас-график”, “Компас – СПДС”  и т.д.

    КОМПАС-График предоставляет широкие возможности  автоматизации проектных работ  разного профиля. Система эффективно решает задачи 2D-проектирования и выпуска  документации. Создана специальная «Строительная конфигурация», которая модифицирует универсальную систему в специализированный инструмент проектировщика. Эта конфигурация предоставляет возможность использовать интерфейсные профили, созданные под разных специалистов (профили АС, КМ, КЖ, ОВ, ВК, ТХ). КОМПАС-График изначально ориентирован на полную поддержку стандартов СПДС и ЕСКД. При этом обладает возможностью гибкой настройки на стандарты конкретной проектной организации. Весь функционал КОМПАС-График подчинен целям скоростного создания высококачественных чертежей, схем, расчетно-пояснительных записок, технических условий, инструкций и прочих документов.

    Основные  достоинства:

    - Продуманный и удобный пользовательский интерфейс, делающий работу проектировщика быстрой и приносящей удовольствие (создание простого интерфейса позволяет сократить время обучения, так же дает возможность организации одновременного обучения работников разных специальностей одного отдела). 

    - Многодокументный и многолистовой режим работы с чертежами (сокращает время работы). Данная функция позволяет быстро координировать работу смежных специалистов.

    - Возможности коллективной работы над чертежами (команда – Изображение из вида другого чертежа);

    - Мощные средства создания параметрических элементов для часто применяемых типовых строительных изделий или конструкций (данная возможность сокращает время создания отдельных узлов).

    - Создание библиотек типовых элементов без какого-либо программирования. (Одна из самых полезных функций программы, заключающаяся в том, что каждый специалист может не только пополнять существующую библиотеку, но и создавать новые. При работе целого отдела данная функция позволяет создать общие библиотеки по специальностям и сократить время на выполнение чертежей. Отличительной особенностью данной программы является то, что для создания и пополнения библиотек не требуется специальных знаний программирования);

    - Встроенная спецификация позволяет формировать разнообразные спецификации, экспликации, ведомости и прочие табличные документы при проектировании (данная функция существенно сокращает время проектирования).

    Опыт  пользователей в России и странах  СНГ показывает, что КОМПАС-График позволяет эффективно создавать чертежи любого направления и сложности [3].

    - Средства импорта/экспорта графических документов (КОМПАС-График поддерживает форматы DXF, DWG и ряд других) позволяют организовать обмен данными со смежниками и заказчиками, использующими другие чертежно-графические системы.

    В отделе инженерного обеспечения  можно установить данную программу специалистам, занимающимся проектированием линейных сооружений: наружный водопровод и канализация,  сети газоснабжения, наружные электрические сети и т.д., внутренних коммуникаций: системы автоматизации, системы электроснабжения, системы связи и т.д.. Данные разделы, при проектировании,  не требуют создания сложных 3-D моделей.

      2.1.2 Возможность внедрения программы “Компас – СПДС”.

    Данный  продукт создан на основе системы КОМПАС-График. “Компас-СПДС” – это новая функциональная система, использование возможностей которой — первый уверенный шаг на пути к комплексной автоматизации проектной деятельности. Это доступный лицензионный отечественный САПР, решающий задачи создания рабочей документации согласно всем стандартам СПДС.

    Основная задача, решаемая системой КОМПАС-СПДС, – создание рабочей документации (чертежей, схем, расчетно-пояснительных записок и многого другого) с поддержкой высокой скорости работы. Программа автоматизирует рутинные операции по оформлению документации. Инструменты четко ориентированы на нормативы, регламентирующие оформление строительных чертежей по российским стандартам.  Чертежно-графический редактор предназначен для автоматизации Проектно-конструкторских работ в области строительства. Он может успешно использоваться в архитектуре, строительстве, составлении планов и схем – везде, где необходимо разрабатывать и выпускать графические и текстовые документы в соответствии с нормами СПДС.

    Отличительные особенности:

    - СПДС-Каталог (КОМПАС-Объект) Данная функция предоставляет большой выбор готовых к применению библиотек, что сокращает время для проектирования и создания собственных библиотек;

    - Библиотека СПДС-Обозначений (в отличие от “компас-график” приложение расширяет функции системной панели инструментов “Обозначения” и ориентировано на ускорение оформления документации для строительства в соответствии с отечественными нормативами. Данная функция может быть использована проектировщиками практически всех специальностей).

    - Конвертор форматов DXF/DWG, IGES; Функция позволяет совмещать работу с другими графическими программами. АСКОН, как и многие разработчики САПР, является членом Open Design Alliance (opendwg). Поэтому КОМПАС-СПДС, используя форматы файлов КОМПАС-3D — CDW, FRW, KDW, отлично понимает (читает и записывает) форматы DXF/DWG.

    - Приложение «Проверка документа». Позволяет проверять документы системы КОМПАС (чертежи, фрагменты) на наличие ошибок при их оформлении. Это повышает общее качество документации. Снижает расходы на печать чертежей, т.к. многие ошибки становятся видны только после печати чертежей на бумаге.  

           2.1.3 Возможность внедрения программы “Компас – 3D”.

           С точки зрения выпуска рабочей документации КОМПАС-СПДС может все. При этом КОМПАС-3D предоставляет более широкие возможности и является комплексным продуктом. Это означает, что в КОМПАС-3D:

           - возможна работа в трехмерном пространстве (данная функция может быть реализована при построении сложных пространственных чертежей. Например, она может быть реализована при проектировании индивидуальных тепловых пунктов, котельных, тепловых камер, насосных станций и т.д.);

     - возможно подключение большого количества специализированных приложений (библиотек и каталогов). В программе имеются специализированные библиотеки с готовыми элементами. Данные каталоги позволяют начать работу немедленно, не тратя время специалистов на создание изначальных библиотек. Программа может быть использована в отделе инженерного обеспечения  для проектирования таких разделов как ТМ, ТХ, ОВ, ВК и т.д.

     - возможно автоматическое формирование спецификаций различного типа;

     - возможна интеграция с системами управления инженерными данными, в частности с системой ЛОЦМАН-ПГС.

    Все эти программные продукты могут быть как совершенно самостоятельными программами, так и являться приложениями. Данная гибкая система позволяет организации установить конкретные программы для конкретных проектировщиков. Так как различные программные пакеты имеют разную стоимость, применение способа выборочной установки, безусловно, приведет к снижению общей стоимости затрат.  
 

     2.2  Применение новых  графических программ, с возможностью  проектирования в  формате 3D и возможностью  “сквозного проектирования”.

     Долгое время считалось, что системы управления инженерными данными - это «дорого, сложно и требует длительного обследования, внедрения, обучения». Отчасти такое представление формировали и сами разработчики, создавая тяжелых монстров, не способных работать без участия целой армии консультантов и внедренцев. Но прогресс не стоит на месте, и на рынке появляются быстрые и эффективные PDM-системы, приносящие реальную отдачу буквально сразу после установки [4].

     Каждая  отрасль проектирования должна получить тот инструмент, который соответствует ее потребностям и сложившимся принципам работы. Для промышленного и гражданского строительства это система управления проектными данными ЛОЦМАН-ПГС. На примере этой программы будет рассмотрено применение второго направления применения новых компьютерных технологий, характерных систем нового поколения и направленных на значительное повышение эффективности процесса проектирования.

     Сквозное  проектирование — технология проектирования, обеспечивающая эффективную передачу данных и результатов конкретного текущего этапа проектирования сразу на все последующие этапы. В современных САПР технология реализуется за счет разделения графической информации и использования слоев ссылочных файлов.

     Сама  по себе технология сквозного проектирования не нова и реализована во многих современных системах автоматизированного проектирования. При ее использовании файлы САПР ссылаются на другие файлы проекта. Соответственно PDM-система (англ. Product Data Management — система управления данными об изделии) должна обеспечивать работоспособность этих ссылок при открытии файла в САПР, то есть  поддерживать ссылочную целостность. Пограмма ЛОЦМАН-ПГС - специализированное решение для проектирования в промышленном и гражданском строительстве в составе универсального КОМПЛЕКСА АСКОН. Данная система позволяет перейти на качественно новый уровень работы с проектными данными. Положительный эффект от её использования получат как сами проектировщики, работающие в отделе инженерного обеспечения, так и руководители организации.

    Эффективность и управляемость проектной организации  повышается за счет комплекса решений, некоторые из них не имеют аналогов:

    Обеспечение качественно нового уровня коллективной работы над проектом с поддержкой технологии сквозного проектирования.

    Централизованное  хранение всех файлов и документов по проектам.

    Автоматизированное  формирование электронной структуры проекта по ГОСТ 21.1101-2009.

    Автоматизированное  создание, согласование и утверждение  электронных документов с использованием электронной-цифрой подписи и средств  аннотирования электронных документов.

    Формирование  централизованного электронного архива проектно-сметной документации.

    Осуществление выдачи и контроль исполнения задания  между участниками проектирования.

    Предоставления  удобных внутренних средств коммуникаций между участниками проектов.

    Экспортировать  разработанную электронную документацию по проекту для передачи заказчику.

    Предоставление  возможности распределенной работы с удаленными подразделениями, строительными  площадками и подрядными организациями  через глобальную сеть Интернет.

    Возможность возврата к любому состоянию файла. Просмотр истории изменения проектных данных в графическом режиме.

    Контроль  изменений файлов и возможность  вернуться к любой версии.

    Разделение  состава проекта (электронных подлинников) и частных особенностей работы с  файлами различных CAD-систем. Это  инновационное решение обеспечивает совместимость ЛОЦМАН-ПГС с любыми CAD-системами.

    Описывая  данное направление необходимо отметить, что её применение в рамках одного отдела  не целесообразно. Данный вид  проектирования является следующей  ступенью в качестве выполнения проектных работ. Хотя, с технической точки зрения, данный способ проектирования не представляет сложности, однако, он требует очень большой организованности в работе всего предприятия. На основании этого я ставлю программу “Компас-Лоцман” во второе направление.  Основной целью данного направления является координация работы между отдельными отделами во всей организации. В данной дипломной работе рассматриваются внедрение новых компьютерных технологий на примере отдела инженерного обеспечения, поэтому применение CAD-системы можно рассматривать только как перспективное развитие всей организации.

    Рассматривая  предыдущие два направления можно  сказать, что они являются основным средством производства проектировщика, так как являются графическими программами. Данные программы применяются для создания чертежей. Эти программы применяются инженерами всех направлений и специальностей. Применение единой графической программы во всей организации значительно ускоряет работу, уменьшает количество ошибок, связанных с перевод файлов в разные форматы. Переход на новую современную графическую программу не только одного отдела, занимающегося проектированием коммуникаций, но и всей организации в целом, можно сравнить с изменением всего технологического процесса. Данный переход требует значительных капитальных вложений, усилий и времени, однако, применение современных технологий является главным фактором в развитии любой организации. 

    2.3 Применение прикладного  программного обеспечения.

    Так как в отделе инженерного обеспечения  разрабатываются рабочие проекты по всем разделам, связанным с проектированием коммуникаций, в третьем направлении я рассматриваю применение новой программы для гидравлического расчета систем тепло и холодоснабжения (на примере программы Данфос С.О., Дания).  Эта программа является расчетной.