Rambler's Top100
 
 
Статьи
Андрей СЕМЕНОВ  15 ноября 2021

Как и для чего автоматизировать проектирование СКС

Все СКС для общественных зданий имеют выраженные типовые черты, поэтому естественно автоматизировать их проектирование при помощи специализированных программных средств. Каким может быть такое ПО и в каких областях есть смысл его применять?

Современные общественные здания, даже если они формально не относятся к «умным» домам, оборудуются более или менее развитой системой автоматизации. Она состоит из ряда отдельных подсистем, реализованных по модели открытой архитектуры. При этом нижний физический уровень в большинстве случаев выполняется на основе кабельных каналов связи, а за беспроводными технологиями остаются некоторые нишевые области (например, гостевая сеть Wi-Fi).

Пассивная часть кабельного канала связи формируется на основе структурированной кабельной системы (СКС), которая сегодня де-факто стала таким же обязательным компонентом инженерного обеспечения здания, как водопровод, вентиляция и освещение. Характерная особенность СКС – большое количество пользовательских портов, розетки которых устанавливаются в отдельных помещениях с равномерным распределением по площади.

Любое здание, даже построенное по типовому проекту, уникально в части распределения помещений по владельцам и арендаторам площадей. Как следствие, для него требуется индивидуальное проектирование структурированной проводки, которое выполняется высококвалифицированными специалистами, а это означает рост издержек.

С другой стороны, при всем разнообразии готовых проектов все они демонстрируют явно выраженные типовые черты – хотя бы на том основании, что любая СКС должна отвечать требованиям профильных стандартов (американский TIA/EIA-568C, международный ISO/IEC 11801:2017, отечественные стандарты групп ГОСТ Р 565хх и ГОСТ Р 582хх). В этой ситуации естественно максимально автоматизировать процесс проектирования при помощи специализированного ПО. Разработка соответствующего пакета программ потенциально привлекательна для софверных компаний, поскольку СКС массово создаются как в новых, так и в отремонтированных зданиях, что обеспечивает продукту неплохие шансы на коммерческий успех.

Особенности проектирования СКС 

Отметим, что как объект проектирования СКС очень неплохо обусловлена: даже при наличии в системе пары сотен портов в ней четко проявляются устойчивые статистические связи, которые «отсекают» подавляющее большинство неоптимальных вариантов. В результате упрощается алгоритмизация, что снижает требования к производительности компьютера, позволяет ускорить получение готового результата и упростить контроль его корректности.

Вычислительные затраты снижаются и за счет немногочисленности ограничений стандартов в части длин стационарных линий и возможных конфигураций панелей коммутационного поля. Кроме того, снижению затрат способствует довольно четкое разделение областей применения классических и MPTL-линий (на уровне рабочих мест и цифрового потолка соответственно) и некоторые иные компонентные и системные особенности СКС.

Особенности элементной базы СКС различных производителей учитываются путем создания соответствующих библиотек. Благодаря довольно большой схожести продукции по типу исполнения (например, моноблочные и наборные панели, кабели категорий 5е и 6 и т.д.), а также представленной номенклатуры (хороший пример – ряд длин шнуров) библиотека разрабатывается один раз, а чтобы ввести в нее продукцию нового вендора, достаточно модернизировать прототип с переписыванием парт-номеров отдельных компонентов. Последнее означает, что отпускная стоимость соответствующего модуля будет невелика, и потенциально расширяет круг потребителей среди партнеров данного вендора.

Можно ли создать специализированное ПО

СКС даже среднего масштаба с несколькими сотнями портов содержит более тысячи отдельных компонентов и потому представляет собой полноценную техническую систему. Достаточно ограниченная номенклатура этих компонентов позволяет однозначно математически описать такой объект с привлечением формализованных правил и сформировать соответствующую систему уравнений.

Доказать существование решения такой системы не составляет проблемы, поскольку она образована линейными уравнениями, а вот искать само решение «в лоб» в массовой практике проектирования вряд ли целесообразно. Здесь сказывается огромная размерность системы, из чего следует вывод о необходимости привлечь к поиску решения приближенные алгоритмы. При формировании последних можно воспользоваться опытом смежных областей: в качестве прототипа допустимо обратиться, например, к программным продуктам для трассировки печатных плат. Они позволяли получать довольно неплохие результаты еще в середине 80-х гг. прошлого века даже при ограниченных на тот момент вычислительных мощностях компьютеров.

С учетом явно выраженного сходства задач проектирования печатной платы и разработки топологии кабельной системы, а также технического прогресса за четыре десятка лет, для работы программ проектирования СКС – с точки зрения полноты вариантов и времени получения готового результата – вполне достаточно даже ПК среднего уровня производительности.

Где стоит применять САПР

Под специализированным ПО в рассматриваемом контексте понимается САПР. В результате обработки такой программой исходных данных получают: 
  • графическую часть проекта с указанием мест и особенностей размещения пользовательских розеток и технических помещений, трасс прокладки кабелей, организационно относящихся к горизонтальной и магистральной подсистемам, межэтажных переходов и аналогичных им;
  • спецификацию поставляемого оборудования с привязкой к номенклатуре конкретного производителя СКС.
Спецификация дает возможность эффективно проконтролировать качество работы программы за счет упомянутой выше хорошей обусловленности кабельной системы. Для этого пользуются наличием устойчивой связи между расходами на реализацию отдельных подсистем и компонентами для их реализации (рис. 1). Подобный базовый функционал имеется, например, в популярном на отечественном рынке программном продукте «Нанокад-СКС» компании «Нанософт».
 
Рис. 1. Статистические связи на системном (слева) и компонентном (справа) уровнях СКС

Если добавить к этому материалу пояснительную записку, получаем на выходе полноценный технический и/или рабочий проект. Необходимое условие его получения – ввод в программу уникального массива исходных данных, что фактически сводится к расстановке на поэтажных планах здания пользовательских розеток, указанию трасс прокладки лотков, мест расположения стояков и других аналогичных компонентов.

Процедура определения массива исходных данных и их ввода в систему требует довольно много времени и при современном уровне техники не может быть на 100% автоматизирована даже при наличии цифрового двойника здания. Между тем опыт проектов на открытом рынке показывает, что до уровня реализации доводится не более 5% запросов на коммерческое предложение по построению кабельной системы, причем эта доля не зависит от уровня проработки имеющихся исходных данных. 

Такая особенность рынка фактически делает специализированную САПР СКС нишевым продуктом. Использование соответствующего программного комплекса ради оптимизации бизнес-процессов и снижения издержек на операционную деятельность целесообразно только непосредственно в конструкторском бюро. САПР в полной мере демонстрирует свою эффективность исключительно при разработке проектной документации разных уровней по отдельному договору или в рамках комплексного контракта. 

Наличие рабочего проекта в виде электронного образа создаваемой структурированной проводки заметно облегчает и формирование исполнительной документации, передаваемой заказчику СКС в составе комплекта документов после завершения монтажа, тестирования и сертификации. Для этого достаточно просто внести изменения в созданные ранее графические файлы. Коррекция спецификации дополнительных затрат не требует, так как выполняется автоматически.

Электронные конфигураторы СКС

Проект построения СКС не ограничивается только созданием проектной документации различного уровня. Если в нем выделить иные составляющие, то возможности использовать преимущества вычислительной техники немедленно расширяются. В основе этого – упомянутая выше хорошая статистическая обусловленность структурированной проводки, что резко сокращает массив безусловно необходимой информации, позволяет получить спецификацию требуемой элементной базы и ее ценовую оценку, а также составить перечень выполняемых работ с оценкой их продолжительности и стоимости.

Необходимые статистические связи задаются в электронной таблице (де-факто Excel), в нее же в соответствующие поля вводятся переменные начальные параметры. Их минимальный список включает:
  • категорию кабельной системы и количество портов пользовательской розетки (по умолчанию для выполнения требований стандарта указывается 2);
  • количество устанавливаемых пользовательских розеток, указанное прямо или косвенно (через габариты области, обслуживаемой техническим помещением нижнего уровня);
  • тип коммутационных панелей и общее количество коммутационных шнуров (с учетом реалий проектов и из соображений экономии в спецификацию шнуров закладывается меньше, чем пользовательских портов);
  • высоту этажа и места расположения стояков (при отсутствии стояков в соответствующей ячейке указывается 0);
  • выбор типа элементов для формирования кабельных трасс в коридорах и пользовательских помещениях.
Результат работы выдается компьютером немедленно в виде спецификации поставляемого оборудования и перечня производимых работ на отдельном листе.

При необходимости или из соображений расширения функциональных возможностей продукта перечень вводимых данных можно дополнить. Довольно часто встречается, например, расчет системы чистого электропитания (количество розеток на рабочих местах, сечение силовых кабелей, количество и номинал автоматов).

Фактически таблица выполняет функции так называемого конфигуратора, а результат работы используется в качестве основы переменной части коммерческого предложения (эскизного проекта). Необходимое условие получения точной оценки по подобной схеме – типовой характер объекта установки кабельной системы, что на практике выполняется в большинстве случаев.

К идее конфигуратора часто приходят сотрудники департаментов продаж системных интеграторов и крупных монтажных организаций, выполняющие заявки продавцов. Его разработка и активное использование в текущей работе – естественная реакция на типовой характер выполняемых действий и стремление к автоматизации рутинной деятельности.

Конфигураторы рассматриваемой разновидности довольно популярны на практике. В большинстве случаев их разрабатывают «под себя», поэтому, как правило, они имеют «слепой» интерфейс (в лучшем случае с выделением соответствующих ячеек цветом, рамкой или текстом), понятный только автору и, возможно, его коллегам по работе.

До уровня продукта массового применения конфигураторы доходят довольно редко. Например, еще в 90-х гг. прошлого века довольно активно рекламировался продукт Net Wizard, который позволял рассчитать комбинированную спецификацию СКС (на базе продуктов Molex) и ЛВС на коммутаторах 3Com.

Иногда конфигураторы доступны через сайты системных интеграторов и монтажных компаний. В этом случае они используются как средство быстрой оценки стоимости проекта без участия менеджера.

Сильная сторона конфигуратора – быстрота получения оценки, которая зачастую формируется в реальном масштабе времени. Это занимает не более 10–15 минут и возможно даже в режиме телефонного разговора. При этом конфигураторы демонстрируют неплохую точность: опытный инженер отдела продаж легко минимизирует расхождение с полноценным проектом до уровня примерно 10%, при условии типового характера объекта.

Графические редакторы СКС

Принципиальный недостаток конфигуратора – отсутствие графической части коммерческого предложения – обусловлен примитив­ностью встроенного графического редактора Excel, который ориентирован на построение графиков по массиву данных, заданных в табличной форме, а остальные графические образы можно только импортировать. Чтобы преодолеть этот недостаток, были разработаны графические редакторы, дающие возможность включить в коммерческое предложение соответствующий иллюстративный материал.

Немногочисленные фирменные программные продукты работают с встроенной или подключаемой библиотекой компонентов конкретного производителя. Интеллектуальная составляющая работы пользователя сводится к соединению отдельных портов панелей и розеток кабелями. При перемещении панелей и розеток по плоскости чертежа связи не разрываются, что выгодно отличает специализированные редакторы от продуктов общего применения (например, Corel Draw). На основании созданного графического образа кабельной системы легко рассчитывается спецификация поставляемого оборудования и, возможно, составляется перечень выполняемых работ.

Встречаются также продукты этого типа, созданные на базе популярной системы AutoCAD.

Сравнительно невысокая популярность специализированных графических редакторов СКС объясняется слабой востребованностью иллюстративного материала на этапе подготовки и предоставления коммерческого предложения. Это связано с тем, что большинство информационных кабельных систем, во-первых, имеют небольшое количество портов (рис. 2), поскольку они развертываются, например, в двух-трех соседних комнатах одного этажа; во-вторых, монтируются в типовых зданиях, что заметно снижает информативность изображения.
Рис. 2. Частота реализации информационных кабельных систем с разным числом портов

Немаловажно также, что предварительная спецификация с помощью графического редактора формируется заметно дольше по сравнению с конфигуратором. Воспользоваться же уже созданными изображениями на этапе технического проекта полноценно не получается из-за того, что перевод работы с потенциальным заказчиком на эту стадию маловероятен.

В результате специализированные графические редакторы занимают в иерархии доступных программных продуктов третье место (рис. 3), хотя по своим функциональным возможностям по меньшей мере не уступают конфигураторам.
 
Рис. 3. Иерархия программных продуктов для поддержки проектирования СКС

***

Итак, для проектирования СКС может применяться широкая гамма программных продуктов различного назначения. Для них существует четкое трехуровневое разделение по функциональным возможностям продукта, и в соответствии с этими уровнями они применяются на разных стадиях проекта реализации структурированной информационной проводки.

Фокусная область применения специализированного ПО – проектные организации или отделы инжиниринговых компаний, выпускающие комплекты проектной и рабочей документации. Для сотрудников отдела продаж главным программным инструментом является конфигуратор и в меньшей степени – специализированный графический редактор. Конфигуратор СКС можно создать самостоятельно на базе электронных таблиц Excel.

Производителям СКС имеет смысл предоставлять своим партнерам графическую библиотеку компонентов в нескольких популярных форматах для использования в процессе проектирования.

Андрей Семенов, профессор, МТУСИ
Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!