Глава 2 обеспечение сапр

2.1. Структура и состав сапр

Составными структурными частями САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами системы и создаваемые как самостоятельные системы. По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие. Проектирующие подсистемы выполняют проектные процедуры и операции, например подсистема проектирования частей зданий и сооружений; подсистема технологического проектиро­вания и т. п. Обслуживающие подсистемы предназначены для поддержа­ния работоспособности проектирующих подсистем, например: подсисте­ма графического отображения объектов проектирования; подсистема документирования; подсистема информационного поиска. Проектная про­цедура - формализованная совокупность действий, выполнение которых оканчивается проектным решением. Например, прогнозирование, опти­мизация, корректировка, моделирование и т.п. Проектная операция - действие или формализованная совокупность действий, составляющая часть проектной процедуры, алгоритм которых остается неизменным для ряда проектных процедур. Например, вычисление, ввод и вывод данных, составление таблиц и т.п.

В зависимости от отношения к объекту проектирования различают два вида проектирующих подсистем: объектно-ориентированные (объек­тные) и объектно-независимые (инвариантные). Объектные подсистемы выполняют одну или несколько проектных процедур или операций, не­посредственно зависимых от конкретного объекта проектирования. Ин­вариантные подсистемы выполняют унифицированные проектные процеду­ры. Под унифицированной проектной процедурой понимается проектная процедура, алгоритм которой остается неизменным для различных объ­ектов проектирования или различных стадий проектирования одного и того же объекта.

Подсистема состоит из компонентов САПР объединенных общей для данной подсистемы целевой функцией, обеспечивающих функционирова­ние этой подсистемы. Компонент представляет собой элемент обеспечения, выполняющий определенную функцию в подсистеме:

Введение структурного понятия "компонент" как некоторого эле­ментарного "кирпичика" системы позволяет раскрыть внутреннюю стру­ктуру подсистемы и указать конкретные связи между подсистемами не только иерархические, но и методические, информационные и т.д. При этом структурное единство подсистемы САПР обеспечивается связями между компонентами различных средств обеспечения САПР, образующими подсистему, а структурное объединение подсистем в систему - связя­ми между компонентами САПР, входящими в систему. Комплекс средств автоматизации проектирования включает техническое, методическое, математическое лингвистическое, информационное, программное и организационное обеспечение.

Техническое обеспечение представляет собой совокупность взаимосвязующих технических средств и делится на группы средств программной обработки, подготовки и ввода данных, отображения и документирования, архива проектных решений, передачи данных.

Математическое обеспечение САПР объединяет математические модели проекти­руемых объектов, методы и алгоритмы выполнения проектных процедур. Программное обеспечение объединяет собственно программы для систем обра­ботки данных на машинных носителях и программную документацию. ПО делится на общесистемное, базовое и прикладное.

Информационное обеспечение объединяет данные, представленные в виде до­кументов на различных носителях, содержащие сведения справочного характера о типовых проектных решениях, параметрах элементов и комплектующих изделий и т.п. Основу ИО составляет банк данных, представляющий совокупность сред­ств для накопления и коллективного пользования данными в САПР. Банк данных (БНД) состоит из базы данных (БД) и системы управления ею. БД - это собст­венно данные, находящиеся в запоминающих устройствах и структурированные в соответствии с принятым в данном БНД правилами. СУБД представляет собой совокупность программных средств, обеспечивающих запись данных в БНД, их выборку по запросам пользователей или прикладных программ, защиту данных от искажений и несанкционированного доступа к ним.

Лингвистическое обеспечение - совокупность языков, применяемых для описа­ния процедур автоматизированного проектирования.

Методическое обеспечение - совокупность документов, характеризующих сос­тав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизированного проектиро­вания.

Организационное обеспечение включает положения, инструкции, приказы и др. документы, регламентирующие структуру подразделений проектной организации и порядок взаимодействия комплексов средств между собой и подразделениями организации.

Комплексы средств САПР обеспечивают: автоматизацию проектирования СЭС; заданный научно-технический уровень проектных решений; документиро­вание результатов проектирования; простоту и удобство работы пользовате­ля в пакетном и диалоговом режиме.

Проектирование электроснабжения

Особенности эл. хозяйства практическая счетность элементов, вероятностный характер ряда показателей, неформализуемость принятия проекта решений затрудняет создание САПР – ЭС. Необходимая разработка общей теории САПР, опирающейся на фундаментальные свойства ценозов.

Разработка САПР - ЭС как технической системы, размерность которой по элементам 10¹⁰ (все предпри­ятие 10¹¹). Необходимо уметь проектно описывать эту систему, представляя ее вперед по времени на год - два (рабочая документация), на 5-10 лет - пусковой комплекс проекта (цеха и производства, намеченные к строитель­ству или реконструкции), на 5, 10, 15 лет - ТЭО, на 15-20 лет и более - схема развития отрасли. Сами объекты обра­зуют структуру близкую к иерархической (отрасль, подотрасль, предприятие, цех, отделение или участок, эле­ментарный объект). Все они делятся по частям проекта (эл. часть). САПР-ЭС является сложной открытой и развивающейся системой, опирающейся на единство методического, лингвистического, и математического, про­граммного, информационного и организационного обеспечения. В основу САПР - ЭС положена иерархия, отра­жающая качественные и количественные особенности электрического хозяйства

Ориентировочные параметры САПР - ЭС и требования к техническому обеспечению - по соотношению трудоемкости разделы находятся в соотношений 5:30:1 (электроснабжение, силовое электрооборудование, элек­тропривод и автоматизация, освещение, электроремонт). В эксплуатации соотношение персонала, занятого ре­монтом и обслуживанием, к дежурному около 3:2, собственно занятым электроснабжением около 15% от общей численности. Количество программ, обеспечивающих подсистему САПР-ЭС, оценивается 10⁴. Информационное обеспечение при выполнении электрической части схемы развития и размещения предприятий какой-либо одной базовой отрасли оценивается в 100 Мбайт, выполнение ТЭО с учетом предприятий отрасли 1 Гбайт, обеспечение всей рабочей документации 100-1000 Гбайт.

Проектировщик создатель и пользователь САПР ориентирован на работу в диалоговом режиме. Проек­тировщик может в диалоге выполнять расчет т.к.з., релейной защиты и др. инженерные расчеты, формировать готовые таблицы, используя данные информационного банка, выбирать варианты, используя имитационное мо­делирование, оптимизацию и др. экономико-математические модели, обрабатывать графики нагрузки, прогнози­ровать количество оборудования, вычерчивать технологические схемы, графики, ситуационные чертежи, черте­жи конструкций шкафов и пультов, чертежи раскладки кабельных линий, монтажные чертежи, спецификаций, материалов, смет и др.

Проектирование обеспечивается выпуском большого количества писем телеграмм, протоколов, заданий и т.д. Этот бумажный поток, превосходящий объем выпускаемых чертежей автоматизируется при помощи ЭВМ, где проектировщик готовит блоки стандартных документов, меняя текст на экране дисплея в соответст­вии с ситуацией

Процесс проектирования силового электрооборудования и электроосвещения можно определить как совокупность действий, вызывающих изменение исходных данных ТЗ на проектирование до данных основного комплекта проектно-сметной документации электротехнической части. В процессе проекти­рования создается модель устройства или сооружения, состоящая из комплекта схем, чертежей, таблиц и опи­саний, включая вспомогательные материалы в виде заказных спецификаций, ведомостей и смет.

Основной комплект проектно-сметной документации должен характеризоваться информационным по­добием объекту проектирования, измеряемым степенью выполнения требований руководящих материалов.

В соответствии с технологией проектирования предусматривается последовательность прохождения объекта проектирования по производственным подразделениям электротехнической части. При принятии окончательных проектных решений определяющими являются технико-экономические показатели, соответствие требованиям технических заданий. При неудовлетворении наложенных ограничений или требований произво­дится повторный перерасчет какой-либо части: процесс проектирования - итерационный процесс, где каждая итерация проводится с целью уточнения значений инженерных решений. Процесс проектирования электрооборудования характеризуется большим объемом перерабатываемой информации и большим временем на вы­полнение графической части и трудоемких расчетов. При проектировании выбор мощности электроприемников производится, как правило, в технологической части.

Проектирование электрооборудования осуществляется в следующей последовательности выбор элек­трооборудования, выбор схем питания и распределения электроэнергии, выбор схем управления и защиты, вы­бор и разработка комплектных устройств, принятие конструктивных решений по установке электрооборудова­ния, аппаратов и выполнению эл. сетей, составлению кабельного журнала, сводки схем внешних соединений, составление ведомостей разного вида и заказах спецификаций, составление чертежей общих указаний, состав­ление смет.

Процесс проектирования электроосвещения сводится к решению светотехнической части, электротехни­ческих задач, конструктивных проработок, оформлению графической документации.

Основной задачей проектирования является создание оптимального проекта, отвечающего действующим нормам и правилам имеющего наименьшие затраты при строительстве и монтаже электротехнических сооруже­нии и устройств и надежность при эксплуатации, наилучшие технико-экономические показатели. Важнейшие вопросы, решаемые в процессе проектирования выбор рациональной, по технико-экономическим показателям схемы питания цеха, установки, выбор числа, мощности, места расположения цеховых трансформаторных под­станций и экономически целесообразного режима их работы, выбор электрических аппаратов, изоляторов, токоведущих устройств, сечений проводов, кабелей, шин, выбор трасс и способов прокладки электросетей с учетом коммуникаций энергохозяйства в целом. В результате проект должен иметь высокие т.э.п., надежность, удобство эксплуатации, долговечность, объем текущих и капитальных ремонтов, степень автоматизации, достаточно низ­кие кап. вложения и текущие издержки.

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРОЕКТУ соответствие заданию, соблюдение действующих норм и правил, обеспечение надежности и удобства эксплуатации, реальность получения выбираемых изделий от заводов-изготовителей обеспечение индустриальных методов производства электромонтажных работ увязка мест расположения силового электрооборудования и трасс электрических сетей с сантехническими устройствами и технологическими трубопроводами, экономичность принимаемых решений.

При выполнении проекта решаются вопросы определения нагрузок, установленной и потребной мощно­сти, определение категории надежности электроснабжения электроприемников, изучение связи отдельных технологических процессов и агрегатов, определение количества, мощности, вариантов расположения КТП, выбор способов канализации электроэнергии, принимаются основные технические решения по электрическому освеще­нию. Проектирование силового электрооборудования ведется параллельно с проектированием технологической, строительной и др. частей проекта.

Местные факторы однозначно определяют выбор для цехов сети той или иной системы проводки, а также существенно влияют на ее конфигурацию. Тем не менее, остается значительной свобода проектных решений, которая должна быть использована для достижения возможно более благоприятных т.э.п. цеховых сетей. Сейчас уделяется мало внимания общей теории и проектированию оптимальных схем и конфигураций цеховых сетей хотя затраты на их создание довольно велики. Это объясняется тем, что при существующих методах проектирова­ния достижения теоретически обоснованных проектных решений встречает значительные трудности. При проек­тировании цеховых сетей получение видимого - экономического эффекта возможно лишь при сравнении относи­тельно большого комплекса рациональных проектных решений. При внедрении автоматизации проектирования поиск теоретических, по возможности однозначных оптимально решений обязательно, что повышает качество проектирования.

В стадии проекта разрабатываются следующие документы: пояснительная записка, заявочная ведомость на электрооборудование, кабельную продукцию и основные материалы, таблица электроприемников с указанием номера механизма по технологическому плану, его наименования, количестве электроприемников на 1 механизм, их типаж, напряжения, мощности, ПВ% и другие данные, чертеж-план здания, сооружения с расположением трансформаторных подстанций, электропомещений, пунктов питания, магистралей, троллеев, чертеж - принци­пиальная схема питающий и распределительной сети, фасады щитов станций управления, строительные задания на компоновку электропомещений и на устройство каналов (туннелей), блоков и т.п., заказные спецификации на оборудование длительного изготовления, смета. При наличии крупных электродвигателей выдается задание на их вентиляцию, а также задание на вентиляцию электропомещений с указанием тепловыделений.

В пояснительной записке отражается перечень исходных данных и краткая характеристика здания или сооружения, выбор рода тока и напряжения силовых сетей, выбор электрооборудования, пусковой аппаратуры и электротехнических помещений, выбор схемы распределения электроэнергии выбор способа прокладки элек­трических сетей, основные решения по управлению электроприемниками, решения по заземлению и технике безопасности научной организации труда, основные т.э.п. Для реконструируемых зданий и сооружений предва­рительно дается краткая характеристика существующего положения по актам обследования и рекомендуемым решениям по использованию электрооборудования, электрических сетей.

ЗАЯВОЧНАЯ ВЕДОМОСТЬ составляется по электрооборудованию, аппаратуре управления, комплект­ным устройствам, как заводского изготовления, так и изготовления мастерскими электрозаготовок (МЭЗ), на ка­бели, провода, шины с объединением типоразмеров в группы, сталь (электроконструкции), трубы. Отдельно вы­деляется оборудование и материалы для обеспечения мероприятий по технике безопасности.

На ЧЕРТЕЖАХ архитектурных планов зданий или сооружения в символьном изображении наносятся места установки распределительных питающих пунктов, трасс питающих сетей, магистралей, троллейных линий, магистралей заземления. Распределительная электрическая сеть на планах не выполняется, определяется зона действия распределительного шкафа, шинопровода. При необходимости, для полного представления даются раз­резы мест прокладки электрических сетей и смежных коммуникаций

В стадии "проект" для электроосвещения (осветительной установки) разрабатываются следующие доку­менты: пояснительная записка, заявочная ведомость на электрооборудование, кабельную продукцию и основные материалы, для крупных зданий план-схемы внутренней сети, строительные задания (на светотехнические поме­щения, помещения по ремонту светильников, мостики для обслуживания светильников), смета. Пояснительная записка содержит характеристики и обоснования решений проекта (выбор видов, систем и способов освещения, источников света, осветительных приборов, способов проводки, схемы питания и управления). Указываются ос­вещаемая площадь, преимущественная освещенность, типы осветительных приборов и удельная мощность обще­го освещения, количество светоточек, преимущественный вид проводки групповой сети. Заявочная ведомость выполняется по разделам: электрооборудование, светильники и лампы, кабельная продукция, комплектные изде­лия заводов, монтажных организаций (щитки, ящики, осветительные шинопроводы), электромонтажные изделия тех же заводов, электроустановочные изделия, черные металлы и трубы. На строительные чертежи наносятся места установки осветительных щитков с указанием их номера и установленной мощности, питающие электрические сети с указанием марок, сечений кабелей или проводов. На планах помещения дополнительно в эскизном виде показываются места установки светильников (для мелких помещений указывается только количество и тип светильника).

РАБОЧАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ СИЛОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ состоит из следующих основ­ных разделов:

1. Технические материалы и принципиальные чертежи, ведомости электрооборудования и материалов, ведомости электромонтажных и строительных работ.

2. Чертежи-задания заводам для изготовления комплексного крупноблочного электрооборудования и элементов сетей (КРУ, KTП, щитов, токопроводов и т.п.).

3. Чертежи-задания на разработку рабочих чертежей строительной, сантехнической части проекта, пожа­ротушения, пожарной сигнализации, связи и др. частей для электротехнических помещений.

4. Электромонтажные чертежи для производства работ на объекте строительства и в мастерских электро­монтажных заготовок, чертежи на установку малых закладных деталей, спецификации на оборудование и материалы.

5. Заказные спецификации и другая заказная документация (опросные листы на изготовление комплект­ных устройств напряжением выше 1000 В, силовых трансформаторов, протоколы согласования с заводами изго­товителями).

6 Сметы, определяющие затраты на сооружение.

Перечень основных задач САПР-ЭС уточняется с совершенствованием техники. В практике автоматизированного проектирования пока используются отдельные программы и пакеты.

Опыт использования ЭВМ в проектировании показывает, что применение ЭВМ для автоматизации от­дельных расчетов не дает необходимого эффекта, т.к. ряд стадий, связанных в единый процесс проектирования выполняется традиционным методом. Возрастающие требования к проектированию, к обоснованности принятых решений требует взаимной увязки отдельных расчетов проектных решений. Наиболее эффективным является системный подход, обеспечивающий по минимальному объему исходной информации решение серии технологи­чески связанных задач вплоть до полностью автоматизированного выпуска отдельных частей проекта.

4