г. Москва, пер. Мирской д.8 к.1
9:00 - 18:00 Пн-Пт
eplan, eCAD, МЭК 81346, Reference Designation System
Электротехнические САПР - взгляд сверху
С 2006 по 2023 годы я занимал разные должности в EPLAN GmbH, в разное время возглавлял региональные офисы, с 2014 года управлял бизнесом EPLAN в бывшем СССР. В 2017-2021 годах входил в стратегический комитет "Grow the Core" в штаб-квартире компании и участвовал в определении направлений развития платформы EPLAN. После 17 лет работы в отрасли электротехнических САПР полагаю, что могу поделиться своим пониманием отрасли и надеюсь, что эта информация будет полезна как людям, которые непосредственно вовлечены в выполнение инженерных работ по системам промышленной автоматизации и энергоснабжения, так и ИТ специалистам, вовлечённым в работу с САПР.
Хотел бы сразу оговориться, что я не рассматриваю в своём обзоре системы в которых специалисты проектируют электронику. Рынок таких систем на порядок больше, чем рынок электротехнических систем. На нём присутствует сразу три крупных игрока (с оборотом более миллиарда долларов в год) и более пяти игроков поменьше. Крупнейший игрок на электротехническом рынке (EPLAN), зарабатывает около трети миллиарда долларов в год и это единственный крупный игрок на этом рынке. Остальные игроки уступают EPLAN по обороту в 5-7-10 раз. Большую часть рынка также составляют решения вендоров механических САПР – Autodesk, Dassault, Аскон, Топсистемы...
Условно электротехнические САПР можно разделить на три группы:
1) Лёгкие графические eCAD
Основной принцип таких систем – пользователь создаёт схемы в графическом\чертёжном 2D продукте (например, в DWG формате), дополняет графические объекты (блоки, линии и т.д.) свойствами, которые заполняет данными, из этих данных система генерирует таблицу того или другого вида, пользуясь встроенными механизмами чертёжного инструмента. Такая система может иметь или не иметь базу данных проекта. В последнем случае данные хранятся только в самом файле чертежа. Не найдётся ни одного более или менее крупного производителя механических САПР, который бы не заявлял, что у него есть и электротехнический САПР. Часто, это как раз САПР лёгкого класса.
Какие ещё признаки лёгкого САПР можно отметить?
Такие системы, как правило, не имеют сколько-нибудь развитой структуры проекта – даже структура документов проекта не всегда имеется. В связи с отсутствием структуры проекта автоматическое кодирование (тэгирование) оборудования проекта невозможно. Также невозможно автоматическое кодирование всех документов проекта.
Современные RDS (Reference Designation System) – системы кодирования – требуют учитывать несколько аспектов структуры. МЭК 81346 предписывает три аспекта структуры – функциональный, продуктовый и географический. Код оборудования должен учитывать все аспекты и однозначно указывать на место единицы оборудования в этих структурах. В лёгких eCAD работают только простые механизмы последовательной нумерации. Для управления документами проекта и изделиями (parts) часто требуется использование PDM системы.
Рисунок 1. Три аспекта декомпозиции стандарта IEC-81346
eCAD лёгкого класса лишены так же электротехнической логики и специальных понятий, например, потенциалы, сигналы и функции. И такие системы не отслеживают распространение сигнала по схеме, не знают, пропускает ли объект, графически показанный на схеме, электрический ток, а если пропускает, то с какого контакта на какой. Это означает, что в относительно крупном проекте автоматическую нумерацию цепей и кабелей в таком САПР выполнить будет невозможно.
С другой стороны, такие лёгкие САПР позволяют использовать весь графический инструментарий механических САПР и «красиво» оформлять чертежи.
Важным для eCAD вопросом является 3D инструментарий для проектирования шкафов\щитов. Лёгкие eCAD, обычно, предполагают использование общемашиностроительных 3D систем для проектирования шкафов\щитов. Такие системы, естественно, выигрывают в инструментарии 3D проектирования, но значительно проигрывают в общей эффективности, так как присущее им богатство возможностей, как правило, оказывается не востребовано в узкой специализированной задаче, а насущный специальный инструментарий либо не доступен, либо его использование более трудозатратно, чем в специализированных системах.
В связи с вышеизложенным лёгкие электротехнические САПР можно порекомендовать компаниям имеющим малое количество электротехнических компонентов в проекте (десятки), простую структуру этих проектов и требования к документам проекта, а также компаниям, сосредоточенным на оформлении, а не на содержании таких документов. Уровень автоматизации инженерного труда и потенциал повышения эффективности проектирования, конструирования и производства шкафов при этом весьма ограничены.
С другой стороны, такие лёгкие САПР позволяют использовать весь графический инструментарий механических САПР и «красиво» оформлять чертежи.
Важным для eCAD вопросом является 3D инструментарий для проектирования шкафов\щитов. Лёгкие eCAD, обычно, предполагают использование общемашиностроительных 3D систем для проектирования шкафов\щитов. Такие системы, естественно, выигрывают в инструментарии 3D проектирования, но значительно проигрывают в общей эффективности, так как присущее им богатство возможностей, как правило, оказывается не востребовано в узкой специализированной задаче, а насущный специальный инструментарий либо не доступен, либо его использование более трудозатратно, чем в специализированных системах.
В связи с вышеизложенным лёгкие электротехнические САПР можно порекомендовать компаниям имеющим малое количество электротехнических компонентов в проекте (десятки), простую структуру этих проектов и требования к документам проекта, а также компаниям, сосредоточенным на оформлении, а не на содержании таких документов. Уровень автоматизации инженерного труда и потенциал повышения эффективности проектирования, конструирования и производства шкафов при этом весьма ограничены.
2) Средние eCAD
Средние eCAD системы можно разделить на две категории – решения от специализированных вендоров и решения от вендоров, основной бизнес которых – Plant Design Software.
2.1. Решения среднего уровня от специализированных вендоров имеют развитую электротехническую логику и инструментарий, превращающий схемы в элементы базы данных проекта. В силу этого они хорошо справляются с задачами нумерация цепей, кабелей, устройств. Схемы оказываются непосредственно связаны с данными проекта, а генерируемые таблицы - оперативно обновляемыми.
Необходимо отметить, что у таких решений модель данных «из коробки» покрывает лишь небольшую часть требуемых атрибутов, а большинство атрибутов назначаются отдельным пользователем так, как ему это требуется. У этого есть важное следствие – создание стандарта предприятия, а уж, тем более, экосистемы из значительного количества подрядчиков и поставщиков требует от «владельца» экосистемы значительных усилий по разработке и насаждению Информационного стандарта для своих проектов по промышленной автоматизации и электроснабжению. В связи с тем, что подрядчики, скорее всего, не предоставят «владельцу» экосистемы непосредственной доступ к своим программным продуктам, поддержание Информационного стандарта сводится к выпуску регламентирующего документа, исполнение которого будет полностью на совести подрядчика. Учитывая, что у подрядчика, скорее всего, заказчиков много, соблюдение Информационного стандарта становится невозможным, а работа по импорту и интеграции данных от различных поставщиков сводится к ручной и\или полуавтоматической обработке (проверке) таблиц Эксель.
eCAD среднего уровня позволяют структурировать документы проекта, а также создать произвольную структуру проекта. Структура проекта не поддерживает многоаспектность, что требует ручного тэгирования в более крупных проектах или при использовании многоаспектных систем идентификации объектов, таких как KKS или RDS/PP.
eCAD среднего уровня так же позволяет выпускать большинство требуемых отчётов. Под отчётами я понимаю документы, формируемые автоматически и отображающие информацию из базы данных проекта в виде, наиболее удобном для решения тех или иных задач (закупки, монтаж, ...). При этом для формирования отчётов и нумерации элементов и документов требуется использовать программирование и, по причине низкой стандартизации атрибутов, такие отчёты и схемы нумерации будут, как правило, привязаны к одной компании-пользователю.
Некоторые специализированные вендоры осознают эти ограничения и используют информационный стандарт eCAD тяжёлого класса. Так WSCAD и COFASO в своих решениях применяет формат базы данных изделий и схемных заготовок (макросов) EPLAN.
Большинство вендоров в этой категории предлагает то или иное 3D решение для проектирования шкафов, но, в силу ограниченности ресурсов этих вендоров (а у них небольшой оборот и они могут позволить себе лишь небольшой коллектив разработчиков) эти решения имеют ограниченный функционал и уступают как машиностроительным 3D системам, так и eCAD тяжёлого класса.
Примеры таких специализированных решений - See Electrical, Engineering Base, RuPlan, WSCAD, E3.Series.
eCAD среднего уровня от специализированного вендора, как правило, дешевле eCAD тяжёлого класса и его можно порекомендовать при наличии двух из трех или всех нижеуказанных обстоятельств:
2.2. Решения от вендоров, занимающихся Plant Design Software, построены по другому принципу. Они идут от библиотеки классов и базы данных проекта, выстроенных вокруг мощного 3D инструмента проектирования производства. Схемы для этих решений – это графические страницы, сформированные из базы данных проекта. Эти страницы позволяют обратиться\перейти к центральной базе данных проекта, но редактирование самих этих страниц никак не сказывается на этой базе.
Таким образом, этим eCAD системам недоступен подход, принятый в индустрии АСУ ТП и энергоснабжения, при котором именно схемы соединений и подключений служат источником информации о физических и логических связях между объектами\элементами систем. Исключение, как правило, делается только для P&ID, информация с которой формирует данные, важные для всего проекта в целом и для технологов-монтажников в частности. Такой подход ограничивает применение этих систем проектной документацией. Для создания рабочей документации, а тем более конструкторской документации на шкафы\щиты, а также производственной, исполнительской и эксплуатационной документации возможностей этих систем однозначно не хватает.
Примеры таких систем - AVEVA (Electrical, Instrumentation), Hexagon (SPEL, SP Instrumentation) и Siemens (COMOS). Все эти решения так же недоступны официально в России, но предложенная в заключении этой статьи альтернатива позволит импортозаместить и их.
Средние eCAD системы можно разделить на две категории – решения от специализированных вендоров и решения от вендоров, основной бизнес которых – Plant Design Software.
2.1. Решения среднего уровня от специализированных вендоров имеют развитую электротехническую логику и инструментарий, превращающий схемы в элементы базы данных проекта. В силу этого они хорошо справляются с задачами нумерация цепей, кабелей, устройств. Схемы оказываются непосредственно связаны с данными проекта, а генерируемые таблицы - оперативно обновляемыми.
Необходимо отметить, что у таких решений модель данных «из коробки» покрывает лишь небольшую часть требуемых атрибутов, а большинство атрибутов назначаются отдельным пользователем так, как ему это требуется. У этого есть важное следствие – создание стандарта предприятия, а уж, тем более, экосистемы из значительного количества подрядчиков и поставщиков требует от «владельца» экосистемы значительных усилий по разработке и насаждению Информационного стандарта для своих проектов по промышленной автоматизации и электроснабжению. В связи с тем, что подрядчики, скорее всего, не предоставят «владельцу» экосистемы непосредственной доступ к своим программным продуктам, поддержание Информационного стандарта сводится к выпуску регламентирующего документа, исполнение которого будет полностью на совести подрядчика. Учитывая, что у подрядчика, скорее всего, заказчиков много, соблюдение Информационного стандарта становится невозможным, а работа по импорту и интеграции данных от различных поставщиков сводится к ручной и\или полуавтоматической обработке (проверке) таблиц Эксель.
eCAD среднего уровня позволяют структурировать документы проекта, а также создать произвольную структуру проекта. Структура проекта не поддерживает многоаспектность, что требует ручного тэгирования в более крупных проектах или при использовании многоаспектных систем идентификации объектов, таких как KKS или RDS/PP.
eCAD среднего уровня так же позволяет выпускать большинство требуемых отчётов. Под отчётами я понимаю документы, формируемые автоматически и отображающие информацию из базы данных проекта в виде, наиболее удобном для решения тех или иных задач (закупки, монтаж, ...). При этом для формирования отчётов и нумерации элементов и документов требуется использовать программирование и, по причине низкой стандартизации атрибутов, такие отчёты и схемы нумерации будут, как правило, привязаны к одной компании-пользователю.
Некоторые специализированные вендоры осознают эти ограничения и используют информационный стандарт eCAD тяжёлого класса. Так WSCAD и COFASO в своих решениях применяет формат базы данных изделий и схемных заготовок (макросов) EPLAN.
Большинство вендоров в этой категории предлагает то или иное 3D решение для проектирования шкафов, но, в силу ограниченности ресурсов этих вендоров (а у них небольшой оборот и они могут позволить себе лишь небольшой коллектив разработчиков) эти решения имеют ограниченный функционал и уступают как машиностроительным 3D системам, так и eCAD тяжёлого класса.
Примеры таких специализированных решений - See Electrical, Engineering Base, RuPlan, WSCAD, E3.Series.
eCAD среднего уровня от специализированного вендора, как правило, дешевле eCAD тяжёлого класса и его можно порекомендовать при наличии двух из трех или всех нижеуказанных обстоятельств:
- компаниям, обладающим компетенциями и ресурсами для расширенного программирования\создания и поддержания собственного функционала на базе компактного ядра ПО этого класса. Расходы на программиста(ов), однако, необходимо учитывать при определении полной стоимости владения таких систем. Смена версии ПО может потребовать значительной переделки всех наработок компании.
- компаниям, предпочитающим гибкость стандартизации, даже при том, что это чревато большими расходами.
- компаниям, уже использующим машиностроительные 3D САПР для проектирования шкафов\щитов, интегрированные с производством и не планирующих переходить на еCAD в этой части.
2.2. Решения от вендоров, занимающихся Plant Design Software, построены по другому принципу. Они идут от библиотеки классов и базы данных проекта, выстроенных вокруг мощного 3D инструмента проектирования производства. Схемы для этих решений – это графические страницы, сформированные из базы данных проекта. Эти страницы позволяют обратиться\перейти к центральной базе данных проекта, но редактирование самих этих страниц никак не сказывается на этой базе.
Таким образом, этим eCAD системам недоступен подход, принятый в индустрии АСУ ТП и энергоснабжения, при котором именно схемы соединений и подключений служат источником информации о физических и логических связях между объектами\элементами систем. Исключение, как правило, делается только для P&ID, информация с которой формирует данные, важные для всего проекта в целом и для технологов-монтажников в частности. Такой подход ограничивает применение этих систем проектной документацией. Для создания рабочей документации, а тем более конструкторской документации на шкафы\щиты, а также производственной, исполнительской и эксплуатационной документации возможностей этих систем однозначно не хватает.
Примеры таких систем - AVEVA (Electrical, Instrumentation), Hexagon (SPEL, SP Instrumentation) и Siemens (COMOS). Все эти решения так же недоступны официально в России, но предложенная в заключении этой статьи альтернатива позволит импортозаместить и их.
3) Тяжёлые eCAD
К характерным признакам тяжелого электротехнического САПР можно отнести:
Единственная платформа, отвечающая вышеуказанным требованиям – это платформа EPLAN.
И, в самом деле:
Несмотря на введенные против нашей страны санкции, EPLAN широко применяется отечественными компаниями – около двух тысяч официальных лицензий продолжают работать у примерно восьмисот российских компаний. В России имеется большое количество специалистов, обладающих существенными знаниями по платформе EPLAN и работающих частным образом. Основная команда EPLAN перешла в ООО «Айдевор» и обладает необходимой инфраструктурой для продолжения работы EPLAN в России. Таким образом, российские пользователи могут продолжать использовать eCAD тяжелого класса и получать поддержку мирового уровня при его внедрении.
Тем не менее, в отсутствие ясных перспектив возвращения западных вендоров eCAD на российский рынок и весьма ограниченного функционала решений от российских вендоров машиностроительных САПР, возникает вопрос «что дальше?»
Возможным ответом на этот вопрос может стать сервис российский облачный сервис A-Core [Альфакор]. Этот сервис предлагает две основные возможности:
Сервис A-Core - это API centric SaaS. Его возможности доступны через API широкому кругу приложений, включая отечественные графические САПР. Вызывая встроенный плагин A-Core пользователь графической САПР получает доступ к цифровой модели проекта и может пользоваться всеми преимуществами электротехнического САПР тяжелого класса.
В цифровом будущем российской промышленности совместная работа в цифровой платформе, объединяющей владельца\оператора производства, генподрядчика, поставщиков оборудования и подрядчиков способна вдвое сократить расходы на создание технически сложного производства и создавать его вдвое быстрее.
Цифровизация сделает взаимодействие подрядчиков с закупщиками свободной от ошибок и стрессов и снизит до минимума непродуктивные расходы всех вовлеченных подрядчиков и поставщиков.
К характерным признакам тяжелого электротехнического САПР можно отнести:
- Наличие модели данных, единой для всех пользователей данного ПО и покрывающей все классы и свойства, необходимые для полного жизненного цикла систем промышленной автоматизации и энергоснабжения (стадий П и Р, конструирования, производства, монтажа и пуско-наладки, а также эксплуатации)
- Охват функционалом полного жизненного цикла соответствующих систем. Например, инструментарий для работы с P&ID, сигналами, шинами, интеграция со средами программирования ПЛК, встроенные возможности конфигурирования систем и установок, проектирование\конфигурирование шкафов\щитов в 3D, трассировки проводов\кабелей, интеграция с производством шкафов\щитов (станки для нарезки проводов и проделывания отверстий в монтажных поверхностях, рабочие места для монтажников шкафов...), работа с планами трасс, он-лайн и офф-лайн доступ к данным проекта, включая 3D визуализацию и многое другое.
- Low Code\No Code платформа. Это означает, что весь необходимый функционал уже имеется в базовой поставке и администратору системы необходимо лишь настроить платформу под требования отдельной индустрии и компании.
- Возможность структурировать объект проектирования по МЭК 81346 (как минимум, три аспекта структуры)
- Мощный API для интеграции с информационной средой предприятия.
- Платформа для построения экосистемы промышленной автоматизации и энергоснабжения.
Единственная платформа, отвечающая вышеуказанным требованиям – это платформа EPLAN.
И, в самом деле:
- модель данных EPLAN, доступная каждому пользователю ПО EPLAN, является плодом более чем 35 лет опыта мировой индустрии систем автоматизации и энергоснабжения.
- EPLAN – No Code платформа, имеющая весь необходимый функционал на борту, включая разнообразные возможности для стандартизации (проект макросов!) и конфигурирования систем, установок и целых проектов.
- EPLAN непосредственно вовлечен в разработку европейских и всемирных стандартов и нативно их поддерживает, включая МЭК 81346.
- Имеет мощный API, позволяющий различным системам получить непосредственный доступ к данным проектов.
Несмотря на введенные против нашей страны санкции, EPLAN широко применяется отечественными компаниями – около двух тысяч официальных лицензий продолжают работать у примерно восьмисот российских компаний. В России имеется большое количество специалистов, обладающих существенными знаниями по платформе EPLAN и работающих частным образом. Основная команда EPLAN перешла в ООО «Айдевор» и обладает необходимой инфраструктурой для продолжения работы EPLAN в России. Таким образом, российские пользователи могут продолжать использовать eCAD тяжелого класса и получать поддержку мирового уровня при его внедрении.
Тем не менее, в отсутствие ясных перспектив возвращения западных вендоров eCAD на российский рынок и весьма ограниченного функционала решений от российских вендоров машиностроительных САПР, возникает вопрос «что дальше?»
Возможным ответом на этот вопрос может стать сервис российский облачный сервис A-Core [Альфакор]. Этот сервис предлагает две основные возможности:
- A-Core ISM (Information Standard Management) – управление Информационным стандартом проекта, включая классы, свойства и связи между классами. Располагая более чем 2300 классов и 3000 свойств в корневом каталоге, ISM обеспечивает быстрый старт стандартизации цифровых данных и гибкие возможности для учета отраслевой или корпоративной специфики.
- A-Core PBS (Plant Breakdown Structure) – многоаспектное структурирование объекта, автоматическое кодирование (тэгирование) оборудования проекта по всей его экосистеме, автоматизация инжиниринга и дизайна на основе связей в модели данных. Примером такой автоматизации может служить автоматическое выбор\добавление оборудования в проект, например, выбор материала трубопровода исходя из среды, перекачиваемой в трубопроводу или добавления силового и сигнального кабеля к датчику.
Сервис A-Core - это API centric SaaS. Его возможности доступны через API широкому кругу приложений, включая отечественные графические САПР. Вызывая встроенный плагин A-Core пользователь графической САПР получает доступ к цифровой модели проекта и может пользоваться всеми преимуществами электротехнического САПР тяжелого класса.
В цифровом будущем российской промышленности совместная работа в цифровой платформе, объединяющей владельца\оператора производства, генподрядчика, поставщиков оборудования и подрядчиков способна вдвое сократить расходы на создание технически сложного производства и создавать его вдвое быстрее.
Цифровизация сделает взаимодействие подрядчиков с закупщиками свободной от ошибок и стрессов и снизит до минимума непродуктивные расходы всех вовлеченных подрядчиков и поставщиков.