Д.т.н. Грибин В.Г., к.т.н. Очков В.Ф. (МЭИ)
(Журнал "Новое в российской электроэнергетике", №2, 2006 г.)
Суть проблемы, обозначенной в названии статьи такова.
В настоящее время многие энергообъединения и энергопредприятия проводят работу по переводу бумажных чертежей («синек») энергетического оборудования в компьютерный формат. Это связано с тем, что, во-первых, рабочие места многих специалистов оснащаются компьютерами и во-вторых, сами «синьки» стремительно стареют, не морально (хотя энергетическое оборудование, которое «синьки» отображают, зачастую уже давно устарело, но по-прежнему продолжает работать), а чисто физически – чертежи ветшают, что сильно затрудняет работу с ними. Проблема еще и в том, что многие специалисты уходят на пенсию, а те, кто их сменяет, нередко получает архив чертежей («синек») без какого-либо систематизированного каталога. Ушедший специалист просто помнил, что такой-то чертеж лежит «слева на верхней полке шкафа, стоящего в помещении ПТО станции». Бумажные документы сложно каталогизировать и обеспечить быстрый поиск и доступ.
В Московском энергетическом институте реализуется следующее решение данной проблемы [1-4]. Вот полный цикл этой работы, но в ряде частных случаев он несколько укорочен:
(1) «Синьки» сканируются на широкоформатном сканере или на обычном сканере формата А3-А4 с последующей «склейкой» форматов.
(2) Полученные растровые изображения чистятся с помощью специальных программ. В результате этой работы генерируются графические файлы формата tif, gif, png и др. Эти файлы размещаются на CD-ROM дисках в папках с именами «Котельное оборудование», «Турбинное оборудование» и т.д., что можно рассматривать как некую каталогизацию, и дополняются описаниями в doc, pdf или html-файлах. Некоторые энергообъединения (Мосэнерго, например) и крупные энергопредприятия на этом заканчивают работу над «синьками» и передают такие графические файлы специалистам для использования их в своей работе.
(3) Растровые изображения с помощью других специальных программ переводятся в векторный формат в целях, во-первых, уменьшения размера файлов и, во-вторых, для того, чтобы электронные чертежи можно было масштабировать – менять их размеры без потери качества, чего нельзя сделать с растровыми графическими объектами. Второй и третий этапы работы требуют некой оптимизации, соблюдения определенной меры. Глубокая чистка «сырых» файлов нередко приводит не только к удалению явных пятен на исходном чертеже (отпечаток дна чайного стакана, например), но и некоторых деталей самого чертежа, которые были несколько потерты за счет, например, того, что они оказались на сгибе «синьки».
(4) Графический файл с разной степенью автоматизированной доработки (см. предыдущие пункты) «доводит до ума» специалист, знакомый, с одной стороны, с самим энергетическим оборудованием, а с другой – со специализированными графическими компьютерными редакторами (программами). Так работает ТатАИСэнерго, например. Только такой специалист может правильным образом восстановить недостающие детали чертежей, утраченные либо уже на самой исходной «синьке», либо в процессе компьютерной предподготовки чертежей (см. пункты выше). На данном этапе работы можно из одного исходного чертежа («синьки») изготовить несколько, каждый из которых будет отображать некоторые модификации данного энергетического оборудования. Иногда к компьютеру приходиться подсаживаться двум специалистам – энергетику и «компьютерщику» для совместной доводки чертежа. Это самый узкий (и, кстати, самый дорогой) этап описываемой цепочки изготовления компьютерных чертежей. Подобных специалистов, объединяющих в своем лице и энергетиков и компьютерных графиков, в даже крупных энергообъединениях можно пересчитать по пальцам. Выросший же в недрах энергообъединения подобный классный специалист нередко переходит на другую, более творческую и более оплачиваемую работу – в производство рекламы, например. На рис. 1 и рис. 2 в качестве примера представлен отсканированный фрагмент «синьки» (рис. 1) и уже обработанный векторный компьютерный чертеж (рис. 2).
(5)
Созданные по п.п. 1 – 4 файлы уже в полной мере готовы
к использованию специалистом-энергетиком в виде, например, оформленного по всем
правилам ГОСТ (СКД) чертежа (см. рис. 4
ниже), который можно открывать в среде графических редакторов, где они
создавались или дорабатывались. Но работа с такими программами для многих
специалистов-энергетиков крайне затруднена или даже невозможна, т.к. требует
определенных специфических знаний и навыков. Кроме того, на компьютер
специалистов, естественно, необходимо ставить данные графические редакторы,
которые сами по себе очень дороги и, кроме того, могут устанавливаться только
на мощные компьютеры (графические станции). Одно из решений данной проблемы
такое. Обработанные вышеотмеченным образом чертежи внедряются в оболочку TWT
Shell [4], которая уже имеется на многих электростанциях и служит для работы с
«Электронной энциклопедией энергетики» (www.trie.ru).
На рис. 3 в качестве примера показан
экран дисплея компьютера с открытым в среде TWT Shell продольным разрезом
паровой турбины. Вот основные особенности работы с чертежами в среде TWT Shell:
- На экран компьютера могут выводиться и сам чертеж (нижняя часть рис. 3), и так называемая кинематическая
схема (верхняя часть рис. 3) –
схематическое изображение основных узлов и агрегатов турбины. На кинематической
схеме пользователь может манипулятором «мышь» передвигать активную рамку (на
рис. 3 она расположена на верхней части цилиндра высокого давления) и/или
менять ее размеры. Это приводит к смене графической информации в нижней части
дисплея. Размер турбины и другого отображаемого оборудования можно «распахнуть»
на весь экран (клавиша F5) и «ползать» по чертежу экраном дисплея, «захватывая»
и передвигая чертеж манипулятором «мышь». Клавишами «+» и «-»
можно при этом менять размер чертежа.
- На кинематической схеме (рис. 3) многие узлы и агрегаты подписаны, а сама надпись является гиперссылкой к новому чертежу, детализирующему выбранный узел или дающему описание по нему. Так если «щелкнуть» мышью у правого верхнего угла активной рамки по надписи «Клапан» (а она подчеркнута, что служит признаком того, что это гиперссылка), то откроется соответствующий новый чертеж – см. рис. 4, с которым также можно проводить все вышеперечисленные действия и на котором есть новые гиперссылки к новым узлам и деталям. Кроме того, остается и традиционная схема поиска нужных узлов и деталей через оглавление.
- На сборочных чертежах можно сменить традиционную штриховку на цветовое разделение (выделение) отдельных деталей. По многим узлам и деталям создаются и вставляются в оболочку TWT Shell трехмерные графические модели, один из образцов которых показан на рис. 5, где дополнительно можно менять положение объекта в пространстве – поворачивать его вокруг продольной и/или поперечной оси. Кроме того, атлас энергетического оборудования дополнен галереей цифровых фотографий и видеороликов, снятых на фото- и видеокамеры во время ремонтных работ на данном оборудовании. Пользователям могут передаваться и исходные файлы графических редакторов для их доработки или для полномасштабной распечатки через широкоформатные плоттеры. Но печатать чертежи возможно и из среды TWT Shell через «замораживание» экранов дисплея, последующее его редактирование в среде Paint Brush и вывода на обычный принтер или вставки в другой документ. Атлас дополняется и иной справочной информацией и рабочими документами, доступными в том числе и через Интернет [5 – 7].
(1) От чертежей, обработанных вышеотмеченным образом, в ряде случаев можно перейти к анимационным клипам, показывающим этапы сборки и разборки некоторых узлов энергетического оборудования. Так, на рис. 6 показан фрагмент анимационного клипа сборки и разборки клапана паровой турбины. Управление клипом стандартное, такое же как у обычного видиоплеера: просмотр, останов кадра, прямая и обратная ускоренная перемотка. Все операции по сборке и разборке клапана сопровождаются звуковым рядом, поясняющим проводимые операции, и титрами (см. нижнюю часть рис. 6). Титры можно читать при остановке видеоклипа, а звук прослушивать при его прогонке.
(2) Особо следует выделить этап дистрибуции компьютерных чертежей – передачи их тем, кто в них нуждается в энергообъединениях и энергопредприятиях – эксплуатационникам и ремонтникам. Весь комплект чертежей входит в состав программного комплекса «Сервисное обслуживание и ремонт паровых турбин и котлов и другого тепломеханического оборудования» (см. Информационное письмо Департамента Генеральной Инспекции по эксплуатации электрических станций и сетей РАО «ЕЭС России» № 27-4-2-20 от 19.02.03), являющегося одним из модулей вышеупомянутой «Электронной энциклопедии энергетики». Данный модуль как и вся «Энциклопедия» передается пользователям на CD или DVD-ROM дисках. Но в настоящее время в связи с тем, что компьютеры многих специалистов-энергетиков подсоединяются к компьютерным сетям – к глобальной Сети Интернета или к локальным (корпоративным или станционным) сетям (Интранет), начата работа по изменению схем дистрибуции данных компьютерных чертежей. Была разработана технология открытия плоских чертежей и трехмерных графических моделей в Интернете. Так на рис. 7 показан экран дисплея, на котором с помощью браузера Интернета ведется просмотр трехмерной модели клапана с возможностью изменения размера изображения и его ориентации в пространстве. Возможен переход к «простым» чертежам и их описаниям.
Вот адреса некоторых чертежей энергетического оборудования, открытых в Интернете:
· клапан турбины (рис. 7): http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/trenager/Turbines/3DModeles/klapan.htm
· осветлитель водоподготовки электростанции: http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/trenager/Turbines/3DModeles/WPE_CH8.htm
·
ионитный фильтр
водоподготовки электростанции: http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/trenager/Turbines/3DModeles/WPE_CH1.htm
Дистрибуция через
Интернет имеет преимущества в том, что:
(а) пользователь может открыть атлас энергетического оборудования на любом компьютере, имеющем выход в Интернет, не ставя на него никаких дополнительных программ, кроме браузера Интернета, который входит в стандартную поставку операционной системы;
б) новые чертежи моментально становятся доступны всем пользователям Интернет-атласа энергетического оборудования;
в) любые ошибки и/или недоработки в чертежах и их описаниях могут быть моментально исправлены.
В заключение можно отметить следующее. МЭИ как учебное заведение обладает определенными преференциями при выполнении данной работы. Во-первых, многие студенты МЭИ имеют хороший опыт работы с графическими компьютерными программами еще до поступления в вуз. Кроме того, в рамках учебной дисциплины первого курса «Инженерная графика» студенты изучают как само машиностроительное черчение, так и некоторые системы машинной графики. Студенты тянутся к компьютерам, но их будущая специальность – это не Computer Science, а теплоэнергетика. Удовлетворить эту тягу, направив ее в нужное русло, можно через выдачу студентам заданий в рамках курсового или дипломного проектирования, связанных с созданием плоских и объемных компьютерных моделей энергетического оборудования, которые также дополняют описываемые коллекции. Во-вторых, возвращаясь к началу статьи, можно еще раз отметить, что многие энергообъединения и энергопредприятия создают собственные (и в чем-то «доморощенные») компьютерные атласы с разной степенью доводки «до ума» (см. п.п. 1-7 выше). Из-за данной нескоординированности многие чертежи изготавливаются дважды-трижды. С другой стороны, многие выпускники МЭИ, работающие на предприятиях энергетики и энергомашиностроения, в рамках поддержки свой «alma mater» присылают нам по электронной или обычной почте многие недостающие чертежи. МЭИ со своей богатой «галереей» студентов-исполнителей и высококлассных специалистов-энергетиков и методистов имеет все предпосылки для координации этой работы, результатом выполнения которой должен стать полный компьютерный атлас основного и вспомогательного энергетического оборудования, к которому имеют прямой и быстрый доступ все те, кому данный атлас нужен для профессиональной деятельности или повышения квалификации. Часть такого атласа может оставаться в открытом доступе, а часть запаролена для доступа после предоплаты, что позволит финансировать эту работу неким псевдоцентрализованным способом.
1. Очков В.Ф., Кауркин В.Н., Писков В.Н. О развитии методов изучения энергооборудования с помощью средств компьютерной графики. Труды международной конференции "Информационные средства и технологии". Том. 2, 12-14 октября 2004 г., Москва.
2. Грибин В.Г., Очков В.Ф., Кауркин В.Н., Писков В.Н. Электронный атлас клапанов паровых турбин. / "Энергетик", №12, 2004 г. С. 41 ()
3. Очков В.Ф. Новые информационные технологии для энергетики / Сборник научных трудов института проблем энергетики им. Г.Е.Пухова. Киев, 2005, том 2, С. 41-49
4. Очков В.Ф., Кауркин В.Н., Писков В.Н. Применение новых возможностей графической оболочки TWT Shell для изучения энергооборудования. Труды международной научно-практической конференции "Информационные средства и технологии". Том 2. 18-20 сентября 2005 г. Москва, С. 111-113
5. Очков В.Ф. Теплотехнический справочник в Интернете. / Новое в российской электроэнергетике, №5, 2005 г.
6. Грибин В.Г., Очков В.Ф., Буринов М.А. Типовые энергетические характеристики и расчеты в интернет. / Энергетик, №11, 2004 г.
7. Очков В.Ф., Осипов О.Г., Волокитин М.В. Новые подходы при публикации в корпоративной сети энергетики отраслевых стандартов и других руководящих документов с расчетной составляющей. / Новое в российской электроэнергетике, №10, 2005 г.
Рис. 1. Образец «синьки» – «бумажного» чертежа энергетического оборудования
Рис. 2. Обработанная «синька» энергетического оборудования
Рис. 3.
«Плоский» чертеж энергетического оборудования в среде TWT Shell
Рис. 4. «Плоский» чертеж энергетического оборудования в среде TWT Shell, к которому перешли по гиперссылке от чертежа, показанному на рис. 3
Рис. 5. Трехмерная модель клапан турбины в среде TWT Shell
Рис. 6. Анимационный клип процесса сборки и разборки клапана турбины в среде TWT Shell
Рис. 7. Трехмерная модель и плоский чертеж клапана турбины в Интернете
