بررسی مزایا و معایب نرم‌افزارهای طراحی سه بعدی در صنعت نفت، گاز، پتروشیمی

مقدمه

تلاش برای درک‌ کردن و به تصویر کشیدن فضای سه بعدی از قرن ششم پیش از میلاد، و شاید هم پیش از آن، آغاز شده بود. طراحی سه بعدی یک تکنیک در گرافیک کامپیوتری برای تولید نمای دیجیتالی سه بعدی از هر سطحی است. مدل های سه بعدی برای انواع رسانه‌ها از جمله بازی های ویدئویی، معماری، تصویرسازی، مهندسی و … استفاده می‌شود.

نرم‌افزارهای طراحی سه‌بعدی از اوایل دهه ۱۹۶۰ میلادی آغاز به کار کردند. در آن زمان، اولیه‌ترین تکنیک‌ها و نرم‌افزارها بیشتر به منظور شبیه‌سازی‌های نظامی و هوافضا توسعه یافته بودند. یکی از اولین برنامه‌های سه‌بعدی، نرم‌افزار Sketchpad بود که توسط نیکولاس نیپ تجربه‌ای انقلابی در ارتباط با کامپیوتر ایجاد کرد.

با گذشت زمان، نرم‌افزارهای طراحی سه‌بعدی به دیگر صنایع مانند مهندسی، معماری، پزشکی، و سرگرمی گسترش یافتند. اهداف اولیه نرم‌افزارهای سه‌بعدی شامل حل مسائل پیچیده طراحی، شبیه‌سازی و تجزیه و تحلیل ساختارها و تولید تغییرات سریع در طراحی بودند. امروزه، نرم‌افزارهای طراحی سه‌بعدی در صنایع مختلف از جمله بازی‌سازی، فیلم‌سازی، طراحی محصول و مهندسی کاربرد دارند و همچنین به کمک‌های بصری و واقعیت مجازی در زمینه‌های مختلف کمک می‌کنند.

دلایل اصلی وجود این نرم‌افزارها 

نرم‌افزارهای سه‌بعدی به دلیل نیاز به تصویرسازی و شبیه‌سازی واقعیت در زمینه‌های مختلف به وجود آمده‌اند. برخی از دلایل اصلی ایجاد این نرم‌افزارها عبارتند از:

• تصویرسازی مهندسی و طراحی: در صنایع مختلف مانند معماری، مکانیک و مد، نیاز به طراحی و مدل‌سازی دقیق سه‌بعدی وجود دارد.
• شبیه‌سازی و آموزش: نرم‌افزارهای سه‌بعدی برای شبیه‌سازی سیستم‌ها یا فرآیندهای پیچیده در زمینه‌های علمی و آموزشی استفاده می‌شوند.
• پیشرفت فناوری: با توسعه سخت‌افزار و نرم‌افزارهای کامپیوتری، امکان ایجاد مدل‌های سه‌بعدی با جزئیات بالا و رندرینگ واقعی‌تر فراهم شده است.
• بهره‌وری و کاهش هزینه: با استفاده از مدل‌های سه‌بعدی، می‌توان از بروز اشتباهات در مراحل ساخت جلوگیری کرد و هزینه‌های طراحی و تولید را کاهش داد.

این عوامل و نیازها به همراه پیشرفت‌های فناوری باعث رشد و توسعه نرم‌افزارهای سه‌بعدی شده‌اند.

تاریخچه نرم‌افزارهای طراحی سه بعدی

نرم افزار Aveva در سال 1967 تاسیس شد که به طراحی و مدیریت تاسیسات صنعتی کمک می‌کند، نرم افزار PDMS در سال 1980 برای طراحی تاسیسات پیشرفته و توسعه مدلسازی ارائه شد. بعد از این نرم افزار، Revit نیز در سال 2000 ارائه شد که به دلیل قابلیت‌های مدلسازی اطلاعات ساختمانی مورد توجه قرار گرفت اما در صنایع نفت و گاز نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در سال 2010 نرم افزار Autocad Plant 3D عرضه شد که به طراحی تاسیسات صنعتی به طور پیچیده می‌پردازد و امکاناتی مانند طراحی لوله‌کشی را دارد. 

نرم‌افزارهای طراحی سه‌بعدی صنایع نفت و گاز

 AutoCAD Plant 3D

این نرم‌افزار یکی از محصولات شرکت اتودسک می‌باشد که برای طراحی در صنایع تخصصی مانند پروژه‌های صنعتی نفت، گاز و پتروشیمی‌کاربرد دارد.  محیط کار این نرم ‌افزار، یک محیط آشنای AutoCAD است و این عامل سبب می‌شود تا مهندسین بتوانند با صرف کمترین زمان برای فراگیری، از این نرم‌افزار جهت دست یافتن به یک طرح سه بعدی مدرن تأسیسات فرایندی مختلف و یا انتقال صنایع شیمیایی و پتروشیمی استفاده کنند.

نرم‌افزار Autodesks AutoCAD Plant 3D  یک نرم‌افزار مهندسی تخصصی بسیار مهم در زمینه  طراحی و تجهیزات فن‌آوری است. این نرم‌افزار با خلق و انتشار تصاویر و شبیه‌سازی‌های سه بعدی یا ایزومتریک، شبیه سازی دقیقی از محصول ارائه می‌دهد. این طراحی برای مهندسان کارخانه دارای اهمیت زیادی است.

این نرم‌افزار تخصصی ابزار‌ها و ویژگی‌هایی را دارد که طراحان برای ایجاد مدل‌های دقیق کارخانه، از جمله لوله کشی، سازه و تجهیزات ساخته شده بر روی پلتفرم آشنای اتوکد، نیاز دارند. از قابلیت‌های این نرم‌افزار می‌توان به باقت و یکپارچگی اطلاعات، تولید و به اشتراک گذاری طرح‌های ارتوگرافیک، ایزومتریک و گزارش مواد پیشرفته‌ی استفاده شده، قابلیت ایجاد و مدیریت بخش‌های مختلف کارخانه مثل پمپ، کمپرسور، طراحی لوله‌کشی و نصب تجهیزات اشاره کرد.

هدف اصلی این نرم‌افزار طراحی و چیدمان امکانات کارخانه فرآیند است. در حالت کلی این نرم‌افزار برای طراحی و مدل‌سازی سه‌بعدی کارخانه‌ها و تاسیسات صنعتی بسیار محبوب است. امکاناتی برای طراحی لوله‌کشی، تجهیزات و ساختارهای صنعتی دارد.

مزایا

  – یکپارچگی با AutoCAD: برای کاربرانی که با AutoCAD آشنا هستند، یادگیری Plant 3D آسان است.

  – قابلیت طراحی لوله‌کشی: امکان طراحی دقیق و حرفه‌ای لوله‌کشی و تجهیزات.

  – تولید سریع نقشه‌های دو بعدی: قابلیت تولید سریع نقشه‌های مهندسی.

  معایب

  – امکانات محدود برای شبیه‌سازی: به عنوان نرم‌افزاری برای طراحی، امکانات شبیه‌سازی آن محدود است.

  – قیمت بالا: هزینه لایسنس می‌تواند برای برخی از شرکت‌ها بالا باشد.

تصاویر مربوط به نرم افزار 

 AVEVA 

AVEVA Instrumentation  نرم افزاری بسیار قدرتمند و کامل جهت طراحی و تولید نقشه ها و مدارک مهندسی سیستم های کنترل و ابزار دقیق می‌باشد. این نرم افزار که از یک رابط گرافیکی پیشرفته بهره می‌برد دارای 4 ماژول یکپارچه است که کلیه عملیات یک پروژه کنترل و ابزاردقیق از قبیل مهندسی و طراحی، نصب و راه اندازی، تعمیر و نگهداری را بطور کامل پشتیبانی می‌کند.

AVEVA E3D پیشرفته‌ترین راه‌حل طراحی سه‌بعدی در جهان برای پلنت‌های فرآیندی، صنایع دریایی و نیروگاهی است. این نرم‌افزار یک تجسم قدرتمند، طراحی سه‌بعدی بدون برخورد برای تمامی دپارتمان‌های مهندسی را امکان پذیر می‌کند و به سرعت نقشه‌ها و گزارش‌های دقیقی را برای کاهش هزینه‌ها، مقیاس‌های زمانی و ریسک‌های تجاری پروژه‌های سرمایه‌گزاری ایجاد می‌کند.

نرم افزار  REVIT

نرم‌افزار Revit، که به طور عمده برای مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM) توسعه یافته است، در صنایع نفت و گاز نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نرم‌افزار قابلیت‌های گسترده‌ای برای طراحی، شبیه‌سازی و مدیریت پروژه‌های بزرگ و پیچیده دارد.

PDMS نرم افزار

نرم افزار PDMS مخفف عبارت Plant Design Management System میباشد و محصول شرکت AVEVA واقع در کشور انگلستان میباشد.

این نرم افزار یکی از پرکاربردترین و کارآمدترین نرم افزارهای مدل سازی به صورت سه بعدی در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی میباشد که قابلیت طراحی، مدلسازی و مدیریت سیستم را به طور همزمان به بهترین شکل داراست. نرم افزار های مشابه آن مانند PDS و Autoplant و … نیز وجود دارند که PDMS در بین آنها دارای قدرت و انعطاف پذیری بیشتری میباشد و انتخاب اول طراحان در بسیاری از کشورهای دنیا میباشد.

از نقاط قوت این نرم افزار میتوان به بانک اطلاعاتی بسیار قوی آن ( Database ) اشاره نمود که این ویژگی نگرانی طراحان را از بابت از بین رفن اطلاعات در حین پروژه مرتفع میسازد که این مهم ارتباط تنگاتنگی با تجربه و مهارت طراح دارد.

از دیگر ویژگیهای نرم افزار PDMS و یکی از نقاط مثبت آن میتوان به خروجی ها و ورودی های نرم افزار و همخوانی آنها با نرم افزارهای مهندسی اشاره کرد. به عنوان مثال قابلیت همخوانی فایلهای مدل سازی شده در Microstation را داراست و همچنین میتوان با Visual basic برای آن برنامه نویسی کرد. همچنین قابلیت گرفتن خروجی با فرمت های رایج نقشه کشی از جمله DWG ،PLT و XF را برای استفاده در نرم افزار اتوکد داراست. همچنین میتوان انواع گزارشها (Report) را در فرمت ها قابل استفاده در Word و Excel خروحی گرفت.

ماژول‌های نرم‌افزار PDMS

نرم افزار PDMS از ماژول هایی تشکیل شده که هر یک وظیفه خاص خود را دارند.

ماژول ها عبارتند از:

1. طراحی یا دیزاین (Design)
2. آیزو درفت (ISO Draft)
3. درفت (Draft)
4. ادمین (Admin)
5. مانیتور (Monitor)
6. پاراگون (Paragon)
7. Lexicon
8. Spcon
9. Procon
10. Spooler

ویژگی‌ها و کاربردهای PDMS

1. طراحی سه‌بعدی: PDMS امکان طراحی سه‌بعدی تأسیسات و تجهیزات را فراهم می‌کند که به کاربران کمک می‌کند تا نمای بهتری از پروژه خود داشته باشند و مشکلات احتمالی را قبل از ساخت شناسایی کنند.

2. مدیریت اطلاعات: این نرم‌افزار برای مدیریت و نگهداری اطلاعات پروژه‌ها بسیار مفید است و به طور همزمان می‌تواند چندین تیم و مهندس را در یک پروژه هماهنگ کند.

3. تمرکز بر فرآیند: PDMS برای صنایع فرآیندی طراحی شده است و می‌تواند به طور خاص نیازهای صنعت نفت، گاز و پتروشیمی را برآورده کند.

4. جلوگیری از خطاها: با استفاده از این نرم‌افزار، خطاهای طراحی قابل شناسایی و اصلاح هستند و بنابراین احتمال بروز مسایل در طول مراحل ساخت کاهش می‌یابد.

مزایا

1. بهره‌وری بالا: از آنجا که PDMS تمامی مراحل طراحی را در یک محیط یکپارچه انجام می‌دهد، زمان طراحی و تغییرات به شکل چشمگیری کاهش می‌یابد.

2. دقت زیاد: این نرم‌افزار با ابزارهای مدل‌سازی و شبیه‌سازی پیشرفته، دقت بالایی در طراحی‌ها ارائه می‌‌دهد.

3. قابلیت همکاری: PDMS امکان کار کردن همزمان چندین کاربر را می‌دهد و این امر به تیم‌ها کمک می‌کند تا بدون هیچگونه تداخلی با یکدیگر همکاری کنند.

4. مدیریت پروژه: PDMS شامل ابزارهای مدیریت پروژه است که باعث می‌شود مدیران بتوانند بر روی زمان‌بندی، هزینه‌ها و منابع به‌صورت دقیق نظارت کنند.

معایب

1. هزینه بالا: نرم‌افزار PDMS نسبت به برخی از رقبای خود هزینه بالاتری دارد و ممکن است برای برخی از شرکت‌ها هزینه‌بر باشد.

2. نیاز به آموزش: یادگیری و تسلط بر این نرم‌افزار نیاز به زمان و آموزش دارد و ممکن است برای افرادی که با نرم‌افزارهای پیچیده آشنا نیستند، چالش‌برانگیز باشد.

تصاویر مربوط به این نرم افزار

Aveva E3D نرم افزار

AVEVA E3D که مخفف AVEVA Everything3D است، نرم‌افزاری پیشرو و پیشرفته در زمینه طراحی مهندسی سه‌بعدی است که برای پاسخگویی به نیازهای فرآیند طراحی در صنایع پردازشی، دریایی و انرژی توسعه یافته است.

این نرم‌افزار با بهره‌گیری از فناوری‌های گرافیکی سه‌بعدی جدید و رابط کاربری پیشرفته، همراه با مدیریت داده‌های پیشرفته، امکان طراحی چند رشته‌ای را فراهم می‌آورد. این نرم‌افزار با قابلیت‌هایی مانند تولید خودکار نقشه‌ها بر اساس قوانین، اطمینان از رعایت استانداردها و ادغام داده‌های ساخت واقعی برای به‌روزرسانی و اصلاح هرگونه ساخت، AVEVA E3D به کاهش هزینه‌ها، زمان‌بندی‌ها و ریسک‌های تجاری کمک شایانی می‌کند.

همچنین با ارائه راه‌حل‌های طراحی سه‌بعدی پیشرفته، به شرکت‌ها امکان می‌دهد تا پروژه‌های مهندسی خود را با دقت و کارایی بالاتری به انجام برسانند. به عبارتی در صنعت طراحی و مهندسی نقش مهمی را ایفا می‌کنند.

کاربردهای نرم‌افزار AVEVA E3D به دلیل انعطاف‌پذیری و قابلیت‌های پیشرفته‌اش، در زمینه‌های متنوعی مثل طراحی کارخانه‌های فرآیندی، پروژه‌های بازسازی، مدیریت داده‌های پیچیده، ساخت کشتی و طراحی نیروگاه وجود دارد.

مزایا

• طراحی بدون تداخل: امکان طراحی چند رشته‌ای و همکاری بین تیم‌ها بدون ایجاد تداخل که به کاهش خطاها و افزایش بهره‌وری کمک می‌کند.
• تولید خودکار نقشه‌ها و گزارش‌ها: تولید اتوماتیک نقشه‌ها و گزارش‌های دقیق از مدل 3D که زمان‌بندی‌ها و ریسک‌های تجاری را کاهش می‌دهد.
• رابط کاربری پیشرفته: یک رابط کاربری مدرن و کاربرپسند که بهره‌وری طراحان را به حداکثر می‌رساند.
• سازگاری با سایر راه‌حل‌های AVEVA: حفظ سازگاری کامل با سایر نرم‌افزارهای مهندسی و طراحی AVEVA که انتقال داده‌ها و همکاری را آسان‌تر می‌کند.
• افزایش سرعت طراحی: سرعت طراحی در AVEVA E3D تا 50% سریع‌تر از نسخه‌های قبلی مانند AVEVA PDMS است.
• کاهش ساعات مهندسی: در ساعات کار مهندسی به دلیل بهره‌وری بالا و اتوماسیون فرآیندها تا 20% کاهش خواهد داشت.

نتیجه‌گیری