Статьи

Автоматизация построения функциональных схем автоматизации (ФСА) для инженеров КИПиА в среде Autodesk Revit. Плагин NGraph

2026-08-28 15:03 Автоматизация Инжиниринг

Оглавление

Аннотация

В статье рассматривается специализированный плагин NGraph для Autodesk Revit, предназначенный для комплексной автоматизации создания функциональных схем автоматизации (ФСА) в разделах АК (АДИС) и АТХ. Плагин автоматизирует нумерацию приборов, сигналов и кабелей, формирование кабельного журнала, спецификаций и перечней элементов, а также построение нижней части схемы (футера или "подвала"). Приведены алгоритмы работы, технические требования и результаты внедрения. Экономия времени инженера-проектировщика — до 80 %.

Ключевые слова

Функциональная схема автоматизации, ФСА, контрольно-измерительные приборы, КИП, автоматизация, Autodesk Revit, BIM-проектирование, плагин NGraph, кабельный журнал, нумерация сигналов, ГОСТ 21.208-2013.

Введение

Внедрение технологий информационного моделирования (BIM) в проектирование систем автоматизации является приоритетным направлением развития отечественной инженерной практики. Среда Autodesk Revit предоставляет широкие возможности для создания трёхмерных моделей, однако инструментарий для оформления проектной документации по разделам АК (автоматизация и диспетчеризация инженерных систем) и АТХ (автоматизация технологических процессов) остаётся ограниченным.

На практике формирование функциональной схемы автоматизации (ФСА) включает не только графическое размещение условных обозначений приборов и линий связи, но и значительный объём рутинных операций: присвоение позиционных обозначений, нумерация сигналов, формирование связей между элементами, заполнение данных для датчиков и заполнение кабельных журналов. Данные операции отнимают до 80 % рабочего времени инженера по автоматизации [1], что существенно снижает производительность и увеличивает вероятность ошибок человеческого фактора.

В настоящей статье представлен плагин NGraph для Autodesk Revit, разработанный для комплексной автоматизации создания функциональных схем автоматизации и сопутствующей документации.

Постановка задачи

Требования к исходным данным

Плагин NGraph ориентирован на работу в рамках типового процесса проектирования разделов Автоматизации в соответствии с ГОСТ 21.208-2013 «Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах» [2].

Исходными данными для работы плагина являются:

1) Оборудование и приборы
Элементы, размещённые на чертежном виде, с использованием семейства Оборудование (в виде окружности диаметром 10 мм по ГОСТ 21.208-2013)и других загруженных семейств

2) Кабельные линии
Элементы, представленные семействами FAS_Элемент узла, FAS_точка, FAS_точка_без маркировки

3) Импортированные DWG-файлы
Плагин поддерживает работу с подложками из AutoCAD, что позволяет выполнять построение ФСА поверх существующих чертежей

4) Параметрическая информация — заполняемые вручную атрибуты оборудования (тип прибора, диапазон измерения, заводской номер) и кабеля (марка, сечение жил, длина)

Требования к результату

Автоматически выполняемые операции:

  • нумерация элементов схемы в порядке слева направо;
  • нумерация сигналов (дискретных и аналоговых) в соответствии с логикой схемы;
  • автоматическое определение начала и окончания каждой кабельной линии;
  • автоматическое построение нижней части схемы (футера);
  • заполнение кабельного журнала (номера кабелей, точки подключения, типы кабелей);
  • формирование спецификации оборудования и кабельной продукции;
  • формирование перечня элементов (краткой спецификации) по конкретному листу ФСА;
  • группировка элементов по установкам в соответствии с ГОСТ 21.208-2013.

Алгоритм работы плагина

Этап 1. Сбор данных

На первом этапе плагин выполняет обход всех элементов текущего вида, отфильтровывая:

  • экземпляры семейств оборудования и приборов;
  • экземпляры семейств кабельных линий (FAS_Элемент узла и его производные).

При работе с импортированным DWG плагин учитывает геометрию подложки для корректного позиционирования элементов.

Для каждого отобранного элемента считываются координаты в пространстве проекта (XYZ) и пользовательские параметры, заданные вручную. Сбор данных выполняется с использованием API Revit (методы FilteredElementCollector и Element.GetBoundingBox).

Этап 2. Нумерация оборудования

Нумерация выполняется в соответствии с расположением элементов на виде: сортировка по возрастанию координаты X (лево → право). Каждому элементу присваивается позиционное обозначение в формате, заданном пользователем. Номер записывается в соответствующий параметр семейства.

Особенности нумерации сигналов:

  • автоматическое присвоение уникальных номеров дискретным и аналоговым сигналам;
  • нумерация выполняется в соответствии с логикой схемы (слева направо, по группам приборов);
  • типы сигналов определяются на основе параметров оборудования и кабельных линий.

Алгоритмическая реализация нумерации:
СписокОборудования = ПолучитьВсеОборудование(ТекущийВид)

СортироватьПоКоординатеX(СписокОборудования)

Для каждого Элемент в СписокОборудования:

 Элемент.ПозиционноеОбозначение = "T" + Счетчик++

 ЗаписатьПараметр(Элемент, "Маркировка", Элемент.ПозиционноеОбозначение)

 

 Если Элемент.ИмеетСигнал:

 Сигнал.Номер = НомерСигнала++

 ЗаписатьПараметр(Сигнал, "НомерСигнала", Сигнал.Номер)

Этап 3. Определение связей «кабель — оборудование»

Ключевым этапом является установление соответствия между кабельными линиями и оборудованием. Для каждого кабеля проверяется принадлежность его конечных точек к геометрической области оборудования. Используется критерий вхождения точки внутрь ограничивающего прямоугольника (bounding box) элемента оборудования с заданным допуском.

Если кабель одним концом принадлежит оборудованию A, а другим — оборудованию B, то:

  • начало кабеля фиксируется как оборудование A (датчик, частотный преобразователь);
  • окончание кабеля фиксируется как оборудование B (шкаф управления).

При невозможности однозначной идентификации (например, кабель не попадает ни в один из контуров оборудования) предусмотрено логирование ошибки с выдачей предупреждения пользователю.

Этап 4. Заполнение кабельного журнала

Плагин автоматически формирует нижнюю часть функциональной схемы на основе размещённых элементов. В футере отображаются:

  • позиционные обозначения приборов;
  • типы сигналов (дискретные/аналоговые);
  • номера кабелей;
  • маркировка клеммных соединений (при наличии).

Построение футера выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 21.208-2013 к оформлению функциональных схем.

Этап 5. Формирование кабельного журнала

На основе сформированных связей заполняется кабельный журнал — табличная часть проекта, содержащая:

  • номер кабеля (генерируется автоматически);
  • наименование начала (позиционное обозначение оборудования A);
  • наименование окончания (позиционное обозначение оборудования B);
  • марку и сечение кабеля (переносятся из пользовательских параметров);
  • тип сигнала (аналоговый/дискретный).

Заполнение журнала реализовано через запись в Общие параметры проекта (Shared parameters) или в специализированные таблицы (ведомости), предусмотренные в шаблоне проекта.

Этап 6. Формирование спецификации и перечня элементов

На последнем этапе на основе собранных данных формируются:

  1. Полная спецификация оборудования, изделий и материалов — на основе всех элементов, размещённых на чертежном виде.
  2. Перечень элементов — краткая спецификация, отображающая только элементы конкретной ФСА (минимизированная форма для оперативной работы).

Группировка элементов выполняется по установкам в соответствии с ГОСТ 21.208-2013. Возможна выгрузка в форматы .xlsx или .csv для последующей интеграции с системами документооборота или вставкой в Microsoft Word для выпуска проекта.

Архитектура и техническая реализация

Плагин NGraph разработан на языке C# с использованием .NET Framework и Revit API.

Основные программные модули:
Модули плагина NGraph

🧩 Модули плагина NGraph

Список основных модулей и их назначение

Модуль Назначение
ElementCollector Сбор и фильтрация элементов на виде
GeometryAnalyzer Определение принадлежности точек и формирование связей
NumberingEngine Алгоритм нумерации оборудования, сигналов и кабелей
FooterBuilder Построение нижней части (футера) ФСА
JournalWriter Запись данных в кабельный журнал
SpecificationGenerator Формирование полной спецификации
ElementListGenerator Формирование перечня элементов
SettingsManager Управление пользовательскими настройками и шаблонами
📌 Revit · Модульная архитектура плагина
Интерфейс пользователя выполнен в виде ленточной кнопки (RibbonButton) на вкладке «Надстройки» с вызовом модального окна для настройки параметров запуска.

Поддерживаемые версии Revit: 2019–2026.

Результаты внедрения и количественная оценка эффективности

Для оценки эффективности плагина NGraph был проведён хронометраж типовых операций при создании функциональной схемы, содержащей 45 приборов, 63 кабельные линии и 87 сигналов (среднестатистический проект системы автоматизации насосной станции).

Результаты измерения времени выполнения операций:
Эффективность плагина Revit

⚡ Сравнение эффективности работы

Ручной режим vs работа с плагином

Операция Ручной режим, мин С плагином, сек Сокращение времени, %
Нумерация приборов 18 3 97,2
Нумерация сигналов 25 4 97,3
Определение связей прибор–кабель 35 5 97,6
Построение футера ФСА 30 6 96,7
Заполнение кабельного журнала 42 8 96,8
Формирование спецификации 25 4 97,3
Формирование перечня элементов 15 3 96,0
Итого 190 (3,2 ч) 33 (≈0,55 ч) 82,8
📌 Revit · Автоматизация проектирования
Суммарное время на оформление документации по функциональной схеме сократилось с 3,2 до 0,55 часов. В масштабе проектного отдела, выполняющего 30–50 схем в месяц, экономия времени составляет от 80 до 130 человеко-часов ежемесячно.

Возможные ограничения и направления развития

В ходе опытной эксплуатации выявлены следующие особенности:

  • корректная работа гарантируется при условии загрузки в проект всех необходимых семейств;
  • алгоритм определения связей чувствителен к точности геометрического размещения кабелей;
  • для работы с импортированным DWG требуется корректное масштабирование подложки;
  • полная поддержка пользовательских шаблонов напрямую в модели Revit;
  • быстрая адаптация под стандарты организации.

Планируемые направления развития:

  • расширение библиотеки готовых примеров схем автоматизации для общеобменной вентиляции;
  • интеграция с P&ID-системами (Eplan);
  • автоматическая проверка соответствия требованиям ГОСТ на этапе заполнения параметров/

Дополнительные возможности

Плагин NGraph включает ряд функций, повышающих удобство работы:

1) Гибкая настройка
Возможность использования собственных шаблонов и адаптации под стандарты организации

2) Группировка и структурирование
Автоматическая группировка элементов по установкам в соответствии с ГОСТ 21.208-2013

3) Библиотека примеров
Наличие множества готовых примеров схем автоматизации для общеобменной вентиляции

4) Исключение ошибок
Снижение риска человеческого фактора за счёт автоматизации процессов нумерации и заполнения ведомостей

Заключение

Плагин NGraph для Autodesk Revit позволяет существенно сократить трудоёмкость оформления функциональных схем автоматизации за счёт автоматизации нумерации приборов, сигналов и кабелей, определения связей между элементами, построения футера, заполнения кабельного журнала и формирования спецификаций. Внедрение плагина в рабочий процесс инженеров по КИПиА позволяет снизить затраты времени на рутинные операции до 80 %, уменьшить вероятность ошибок человеческого фактора и сосредоточить усилия проектировщиков на инженерных решениях.

Плагин рекомендуется к применению в проектных организациях, выполняющих работы по автоматизации технологических процессов и инженерных систем с использованием BIM-технологий.

Литература

  1. Романова Т.Г., Смирнов В.А. Анализ трудозатрат при проектировании систем автоматизации // Автоматизация и IT в энергетике. — 2024. — № 3. — С. 34–41.
  2. ГОСТ 21.208-2013. Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. — М.: Стандартинформ, 2014. — URL: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293774/4293774382.pdf (дата обращения: 29.08.2026).
  3. Autodesk Revit API Developer’s Guide. — Autodesk Inc., 2024. — URL: https://www.autodesk.com/developer-network (дата обращения: 15.08.2026).

Приложение 1. Сравнительная таблица функционала

Функциональность NGraph

✅ Функциональность NGraph

Возможности плагина для Revit

Функция NGraph
Автонумерация приборов слева направо ✅
Автонумерация сигналов (дискретных/аналоговых) ✅
Автонумерация кабелей ✅
Автоматическое построение футера (подвала) ФСА ✅
Умная трассировка кабелей (начало/окончание) ✅
Заполнение кабельного журнала ✅
Формирование спецификации оборудования ✅
Формирование перечня элементов ✅
Работа с импортированным DWG ✅
Группировка по установкам (ГОСТ 21.208-2013) ✅
Библиотека примеров схем ✅
Гибкая настройка шаблонов ✅
Поддержка Revit 2019–2026 ✅
📌 Revit · NGraph · Автоматизация проектирования

😊 Будем рады обратной связи

Ждем Вас в нашем Telegram-канале!

Подписывайтесь и следите за анонсами.
Согласно пункту 1 Статьи 1274 ГК РФ допускается свободное использование произведения в информационных, научных, учебных или культурных целях с обязательным указанием имени авторов (ниже), произведение которых используется, и источника заимствования (сайта beta-bim.com)