Настоящая страница - результат совместной работы Дениса Демидова и Сергея Олейниченко. Оба - довольно активные участники форума Советы бывалого релейщика. Не удивляйтесь некоторым элементам полемики на страницах. В спорах рождатся истина, а к "твердому" изданию постараемся отшлифовать разные взгляды на тему.
Бурное развитие компьютерной техники и информационных технологий в конце ХХ века сказалось на многих привычных областях деятельности людей. Сейчас мало кто представляет свою жизнь без компьютера, сотового телефона, интернета. Информационные технологии плотно вошли в нашу жизнь.
Но началось повсеместное внедрение компьютерных технологий с областей тяжелой интелектуальной деятельности людей. Первые компьютеры использовались для выполнения расчетов на которые у человека уходило много времени и была велика вероятность ошибки.
Начав с расчетов, люди поняли что машины могут выполнять много сложной и рутинной работы. Со временем стали все больше разрабатывать текстовой документации при помощи машин, что освободило офисных работников от большого количества бумаги.
Далее создатели прикладного программного обеспечения обращали свой взор и на другие области науки и техники. В итоге в начале 80-х годов стали разрабатываться первые программы для черчения, расчетов в различных областях и наконец появились САПР.
1. САПР - что это?
Что же такое САПР? По материалам самого популярного познавательного ресурса всемирной паутины Wikipedia.org (российского сегмента), САПР (Система автоматизированного проектирования) - автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности. В английском варианте вместо аббревиатуры САПР используется CAD - computer-aided design, что подразумевает использование в проектировании компьютерных технологий. Правда стоит сказать, что САПР и CAD не являются строгим переводом друг друга. Полным аналогом САПР будет CAD system.
Рассмотрим так же определение, принятое согласно ГОСТ 23501.101-87. САПР - организационно-техническая система, входящая в структуру проектной организации и осуществляющая проектирование при помощи комплекса средств автоматизированного проектирования (КСАП). Основная функция САПР состоит в выполнении автоматизированного проектирования на всех или отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей. Так же данным ГОСТом определяется состав и структура САПР, но в рамках данной работы останавливаться на этом подробно нецелесообразно.
Что общего у этих определений? Что это, прежде всего, организационно-техническая система, что означает определенный состав компонентов как технических, так и некоторых других (правовых, методических, программных и т.д.), выполняющих некоторые функции. Что это системы автоматизированные, о чем пойдет речь чуть позже.
Что важно понимать при работе с различными САПР. В первую очередь то, что это системы АВТОМАТИЗИРОВАННОГО проектирования, но никак не АВТОМАТИЧЕСКОГО. В чем разница? Автоматизация подразумевает освобождение человека от выполнения ряда рутинных функций (применительно к проектированию и черчению это расстановка размеров, различных знаков, проведение расчетов). Автоматическая система - которая полностью выполняет весь цикл работы без какого-либо участия человека. Иначе говоря, САПР упрощают работу проектировщика, принимая на себя некоторое число отдельных проектных операций, оставляя при этом всю ответственность проектировщика при нем.
Во вторую очередь следует помнить, что САПР - это, прежде всего, инструмент. Первичным для проектировщика является не знание приемов работы с той или иной САПР, а именно того, чем он занимается, что проектирует. Довольно часто приходится наблюдать ситуацию, когда используют результаты расчетов из различных программ даже не понимая что именно они означают и каким образом были получены. Хотя в принципе различные САПР сегодня дают возможность выполнить документацию и не самым грамотным проектировщикам, благодаря заложенным алгоритмам избегания ошибок, но все же хочется верить что это будут читать люди, желающие стать хорошими специалистами.
2. Классификация САПР
Нормативным документом, устанавливающим классификацию САПР в нашей стране, является ГОСТ 23501.108-85. Согласно нему, установлены следующие признаки классификации САПР:
- тип объекта проектирования;
- разновидность объекта проектирования;
- сложность объекта проектирования;
- уровень автоматизации проектирования;
- комплексность автоматизации проектирования;
- характер выпускаемых документов;
- количество выпускаемых документов;
- количество уровней в структуре технического обеспечения.
На рисунке 1 данная классификация представлена в развернутом виде.
В рамках данной работы подробно рассматривать принятую классификацию различных САПР, а так же рассматривать их структуру нецелесообразно.
Рисунок 1 - Классификация САПР согласно ГОСТ 23501.108-85
(А откуда рисунок? Что-то знакомое, из какого-то журнала?)
3. САПР - классификация проектировщика РЗиА. Основной инструментарий современного специалиста
То, что написано в данном разделе, ни в коем случае не претендует на истину в хоть сколько-нибудь крайней инстанции, а является моим мнением на основе моих опыта и знаний.[Сергей]
Почему в рамках данной работы предлагается подробно не рассматривать классификацию и состав САПР в соответствии с ГОСТами? Ответ в том, что данная работа ориентирована на определенный круг лиц - проектировщиков систем релейной защиты и автоматики (РЗиА), то есть на людей конкретной узконаправленной деятельности. Необходимости рассматривать САПР с других точек зрения нет.
Так же следует отметить, что в рамках данной работы под инструментарием проектировщика понимается набор программ, применяемый специалистами в настоящее время. Очевидные вещи вроде калькулятора, блокнотов для записей и черновиков в настоящей работе не рассматриваются.
Для понимания какие САПР и для чего применяются, следует понимать а чем вообще занимается проектировщик РЗиА? Давайте рассмотрим предлагаемый далее упрощенный порядок работы над созданием проектной документации:
1) получение технического задания на проектирование (ТЗ);
2) сбор и анализ исходных данных;
3) разработка проектной документации;
4) согласование разработанной документации с заказчиком и компетентными органами.
В рамках данной работы основной интерес представляет именно этап №3. Рассмотрим более подробно в чем же состоит разработка документации. Предлагаю условно рассматривать следующие действия проектировщика:
1) распределение устройств РЗиА по трансформаторам тока (ТТ) и напряжения (ТН);
2) схемы организации токовых цепей и цепей напряжения;
3) принципиальные схемы устройств РЗиА присоединений, на которых должны быть показаны все входные/выходные цепи, переключающие устройства, устройства сигнализации, взаимодействие с устройствами РЗА других присоединений;
4) схемы организации связей между устройствами РЗиА разных присоединений;
5) организация питания устройств РЗиА, организация цепей оперативного тока;
6) монтажные схемы устройств РЗиА с распределением цепей по рядам зажимов;
6) расчеты ТКЗ, расчеты для проверки ТТ и ТН,
7) ориентировочные расчеты параметров срабатывания устройств РЗиА;
8) планы размещения, общие виды, планы расположения коммутационных устройств на панелях и щитах собственных нужд переменного и постоянного тока;
9) кабельный журнал;
10) создание спецификации.
Возможно ли выполнение данного перечня без привлечения специальных программ? Да - как это ранее и делалось. Что дает в нашем случае применение компьютера? Для ответа на этот вопрос применим классификацию различных применяемых САПР по всего одному признаку - функциональному. Я выделяю для себя всего 3 типа применяемых САПР:
1) САПР для создания чертежей (далее чертежные программы). Эта группа представляет наибольший интерес и будет наиболее подробно рассмотрена. Все пояснения далее.
2) Программы для расчетов (именно так, не САПР) - применяемые для расчетов, необходимых для проектирования РЗиА (токи короткого замыкания, режимы энергосистемы, сечения кабелей, потери напряжения, уставки срабатывания и др.).
3) Отраслевые САПР. Пояснения далее.
Далее предлагается называть программы в соответствии с названием пункта классификации.
3.1 Чертежные программы
В свете того, что очень часто работа проектировщиков ассоциируется именно с черчением, основными программами, применяемыми при разработке проектной документации, являются как раз программы чертежные. Связано это с тем, что документация представляет собой в первую очередь определенно количество чертежей.
Как это выполнялось ранее? У каждого проектировщика в любом проектном бюро имелся кульман - чертежный прибор в виде доски, установленный вертикально или под углом. Изображение кульмана приведено на рисунке 2.
Рисунок 2 - Внешний вид кульмана
Проектировщики использовали специальные чертежные инструменты: линейки, карандаши, туши, ластики и т.д. Карандаши имели свойство ломаться, бумага рваться и пачкаться от ластика, неправильно выбранное место расположение или размер элемента чертежа вызывали необходимость начинать заново, постоянно стирать, что приводило к грязным, плохо читаемым чертежам. И хорошо если проект небольшой и чертеж занимает ватман - его свернул и отдал на проверку или заказчику. А если их много? Если их например 100? Это уже большое количество бумаги, что затрудняло транспортировку, вызывало возможность утерять чертежи, порвать бумаги и т.д. В конечном итоге все эти факторы (а так же многие другие как например постоянная необходимость проектировщикам выполнять мелкую рутинную работу - ставить размеры, символы, вырисовывать стрелочки и т.д.) сказывались на сроках проектирования, а при большом объеме могли вызывать ошибки, ведь влияние человеческого фактора никто не отменял.
От всех этих (а так же многих других) мелких и не очень проблем проектировщиков избавило внедрение чертежных программ. Теперь переделать чертеж, изменить масштаб, перенести по полю чертежа можно без усилий, а главное без лишней грязи и с экономией времени. К тому же теперь десятки лисов чертежа помещались в одном файле, отправить заказчику или между смежными организациями не составляло труда. Да и экономия места в помещениях проектных бюро была на лицо. Все это и некоторые другие факторы дали толчок массовому внедрению чертежных программ сначала в областях промышленности, затем в дизайнерской деятельности и во многих других сферах, где используются чертежи.
Однако при переходе на чертежные программы, многие проектировщики, особенно <старые>, сохранили свою идеологию работы, превратив программы по сути в электронные кульманы. Такое отношение часто переходило молодым специалистам, ведь не все организации могли позволить себе отправить сотрудников на специальные курсы по программам. Таким образом, огромное количество людей видели перед собой те же чертежные доски, только более на экранах и дающие возможность исправить недостатки кульманов.
Лишь относительно небольшая часть специалистов и сегодня использует возможности чертежных программ, о которых при использовании кульманов нельзя было и мечтать. При этом у каждого программного пакета есть свои особенности, достоинства и недостатки. В рамках данной работы предлагаю рассмотреть наиболее распространенные чертежные программы. Для начала приведу некую презентацию каждой, а затем их сравнение по ряду критериев.
3.1.1 AutoCAD
AutoCAD - детище Джона Уолкера (John Walker) и его компании Autodesk Inc., первая версия которой увидела свет в далеком 1982 году. Сейчас, конечно, это уже совсем другая прог-рамма с гораздо большими возможностями.
AutoCAD - безусловно мировой лидер в своем классе. Компания Autodesk - абсолютный лидер по выпуску САПР для промышленности и гражданского строительства. AutoCAD - мощный инструмент для автоматизированного двух- и трехмерного проектирования и черчения. Он вполне подойдет как для новичков, так и для профессионалов своей области.
Рабочее окно AutoCAD приведено на рисунке 3.
Почему именно эта программа стала наиболее распространенной и ее знание стало практически неотъемлемой частью набора навыков современного инженера? А все дело в том, что AutoCAD очень гибкая и мощная система с понятным и простым интерфейсом, работа с которой одинаково возможна для людей разной квалификации. Она позволяет использовать себя как электронный кульман для тех, кто не хочет вдаваться во все ее возможности, а для людей, решивших ее освоить, дает практически безграничные возможности при создании чертежей.
Рисунок 3 - Рабочее окно AutoCAD
В рамках данной работы рассматривать AutoCAD как электронный кульман нет интереса. Подробное рассмотрение возможностей программы далее в отдельной главе. Здесь скажем лишь что по сравнению с другими аналогичными программами, AutoCAD является наиболее дружественной и гибкой средой, где каждый пользователь может настроить ее под себя, не будет зажат никакими рамками и получит полную свободу своих действий. Минусом же системы является ее непривязанность к применяемым стандартам оформления.
Редактируемые файлы чертежей, созданных в AutoCAD, имеют расширение .dwg, нередактируемые .dwf. Кроме того в программу встроен свой инструмент экспорта чертежей в нередактируемый формат .pdf, который так же получил большое распространение в мире.
Что бы отметить: все-таки AutoCAD - это не САПР. У него есть приложение Электрикс, там есть зачатки автоматизации, но какие-то уж очень неудобные. Применение Автокада связано лишь с удобством <рисования>, но это никак не САПР.
3.1.2 Компас-3D
Компас-3D - разработка российской компании АСКОН - крупнейшего российского разработчика инженерного программного обеспечения и интегратора в сферу автоматизации проектной и производственной деятельности. Компас-3D - система двух- и трехмерного моделирования и черчения, построенная на собственном математическом ядре.
Вид рабочего окна Компас-3D приведен на рисунке 4.
Рисунок 4 - рабочее окно Компас3D
Коспас-3D - разработка отечественная, то есть изначально ориентированная на потребителей в России и странах бывшего СССР. Разработчики понимали это и делали свой продукт в соответствии с требованиями ГОСТов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Это является плюсом при использовании системы в России и облегчает проектировщикам жизнь. При этом программа больше ориентирована на области машиностроения, промышленности и строительства, оставляя электриков и особенно релейщиков немного в стороне. Сама система получилась не достаточно гибкой. Именно привязанность к стандартам на фоне все чаще встречающихся случаев игнорирования этих стандартов различными проектными организациями и сыграли отрицательную роль в распространении Компас-3D.
Компас-3D, в отличие от AutoCAD, не является <чистым холстом>, на котором можно творить. Сразу при запуске создания чертежа система генерирует лист с готовым штампом, при этом пользователю остается только задать формат листа и его положение. В базе программы уже заложены несколько вариантов выполнения основной надписи. Сложности начинаются при желании что-либо изменить в штампах. Для замены порядка следования граф <Разработал>, <Проверил> и др. следует произвести некоторые манипуляции с библиотекой оформления, при этом при переносе на другой компьютер настройки, сделанные для данного файла, не переносятся.
Так же есть определенные неудобства, связанные с системой объектной привязки, которая не так удобна как в том же AutoCAD. Перемещение объектов по полю чертежа осуществляется дискретно, как по клеткам.
Подробно останавливаться на многих других аспектах работы с данной системой в рамках данной работы не буду, т.к. эта программа не самая распространенная в среде проектировщиков РЗиА.
Однако стоит отметить, что данная система получила очень широкое распространение на предприятиях промышленности, особенно в отрасли машиностроения. Связано это с изначальной ориентацией системы на эту область и наличием обширной базы данных элементов в этой области.
Замечания те же, что и в случае с Автокадом. У Компаса также есть приложение для электриков, но я с ним не работал.
3.1.3 Microsoft Visio
Изначально программа Visio была разработкой независимой компании Visio Corporation, но затем компания была куплена Microsoft, а программа Visio вошла в базовый пакет Microsoft Office. В отличие от приведенных ранее программ, Visio представляет собой векторный редактор графики, основной целью создания которого было не черчение, а создание несложных диаграмм, блок-схем и схем и планов для офисных работников. Программу отличает простота, наличие библиотеки элементов легкая настройка.
Рабочее окно Microsoft Visio представлено на рисунке 5.
Рисунок 5 - Рабочее окно Microsoft Visio
Данная программа больше всего подходит для работников сферы ИТ и бизнеса, где требуется наглядная визуализация сложных процессов, диаграмм, расчетов. В профессиональной сфере проектировщиков РЗиА распространена слабо, в основном для просмотра файлов, а не их создания. Однако очень широкое распространение данная система получила среди эксплуатационного персонала электрических станций и подстанций. Довольно часто перевод в электронный вид имеющихся на объекте схем осуществляется именно в Microsoft Visio. Причиной тут скорее служит доступность программы, чем ее заслуги и преимущества. И правда, стоимость программ AutoCAD и Компас-3D достаточно высока и не всегда присутствует в составе программного обеспечения для эксплуатационного персонала, в то время как пакет Microsoft Office, в состав которого и входит Visio, присутствует всегда в обязательном порядке.
Подробное рассмотрение программы в рамках данной работы нецелесообразно.
Ну, если чертить схемы, то почему бы и нет? Но, опять же, это не САПР. Есть много библиотек готовых для РЗА, думаю, можно и ссылку на них дать. Правда, как в Визио выводить форматы большие А3 я не знаю.
3.1.4 NanoCAD
NanoCAD от разработчиков NanoSoft - практически полный аналог AutoCAD, но бесплатный для некоммерческого использования. Заслуживает отдельного упоминания как динамично развивающийся программный продукт, который возможно через некоторое время составит конкуренцию свои <старшим братьям>. Возможности аналогичны AutoCAD.
Рабочее окно NanoCAD представлено на рисунке 6.
Рисунок 6 - Рабочее окно NanoCAD
3.1.4 Сравнение чертежных программ
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
