邢安平

【摘 要】三維模型技術(shù)在國外已成功應(yīng)用于以工藝過程為核心的行業(yè)設(shè)計中。隨著國內(nèi)電力體制改革的加快推進，三維模型技術(shù)作為一種有效的設(shè)計手段開始受到國內(nèi)電力設(shè)計企業(yè)的普遍關(guān)注。但是，在國內(nèi)如何使三維模型技術(shù)在電廠設(shè)計中全面推廣應(yīng)用還是一個新課題。本文將結(jié)合新疆電力設(shè)計院在工程中進行三維設(shè)計的應(yīng)用情況對此進行探討。

【關(guān)鍵詞】電廠設(shè)計；三維模型技術(shù)；應(yīng)用；探討

1.引言

如何保持高效率和維持強大的競爭力是工程公司關(guān)注的焦點。隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，對最新的IT工具的有效利用是十分必要的。至少可以幫助企業(yè)實現(xiàn)：

高效的數(shù)據(jù)交流；

減少錯誤率和不一致性；

減少重復(fù)工作，提高工作效率，降低人工成本。

2.三維模型技術(shù)發(fā)展的概況

傳統(tǒng)設(shè)計是從三維到二維，再從二維到三維，依靠工程師的空間想象力和基本制圖技能完成空間設(shè)計，具有局限性，效率比較低，缺乏對錯誤和碰撞的控制。三維模型技術(shù)的重點在立體空間的分配，在三維的環(huán)境界面下，工程設(shè)計人員十分形象地了解設(shè)計的環(huán)境，猶如親臨現(xiàn)場一般，這樣，給設(shè)計工作帶來了極大的便利。采用三維技術(shù)可以做到在設(shè)計階段消除碰撞甚至達(dá)到零錯誤率。

隨著IT技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶在項目壽命期中更多需求的提出，三維技術(shù)也在不停地發(fā)展。如何將工程數(shù)據(jù)留在企業(yè)，如何提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和交流速度是所有工程公司都必須要解決的問題。所以，以數(shù)據(jù)庫為核心的數(shù)據(jù)驅(qū)動成為三維技術(shù)發(fā)展的思路。設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計數(shù)據(jù)的權(quán)限和狀態(tài)管理、明顯降低設(shè)計制圖和報表的圖面處理工作量、通過模型完成專業(yè)的協(xié)作設(shè)計等等都已成為目前三維技術(shù)的主要內(nèi)容。三維模型包含豐富的工程信息，而且更直觀，可以直接指導(dǎo)訂貨、加工和安裝，使設(shè)計和施工的聯(lián)系更加緊密，符合工程總承包的發(fā)展要求。當(dāng)它和企業(yè)內(nèi)部常用的專業(yè)軟件集成起來使用時會帶來十分明顯的經(jīng)濟效益。

3.新疆院應(yīng)用三維模型技術(shù)開展電廠設(shè)計的情況和體會

2008年6月新疆院引進了英國CADCENTRE公司開發(fā)的PDMS系統(tǒng)（Plant Design Management System）。引進后，首先解決了元件庫和規(guī)范庫的本地化。在新疆瑪納斯電廠三期擴建工程施工圖階段得到首次應(yīng)用。

主要體會如下：

（1）如何找到一個適合三維設(shè)計的組織管理結(jié)構(gòu)和工作方法十分重要。

（2）如何在三維模型中完成接口管理既不影響三維協(xié)作設(shè)計的優(yōu)勢，又能符合質(zhì)量控制的要求，值得進一步探討。

（3）對模型的質(zhì)量需要有一套合適的評審制度。

（4）在應(yīng)用中深刻體會到工程數(shù)據(jù)庫對三維設(shè)計的重要性?？梢酝ㄟ^開發(fā)一些維護工具提高工程庫維護的效率，從而提高整個三維設(shè)計的效率。

4. 關(guān)于三維模型技術(shù)深入應(yīng)用的探討

4.1 三維模型技術(shù)在國內(nèi)電站設(shè)計中的全面應(yīng)用是發(fā)展趨勢。

在競爭日趨激烈的電力建設(shè)市場中，電力設(shè)計企業(yè)的生存要求企業(yè)在設(shè)計組織管理、設(shè)計流程和設(shè)計手段上有新的突破，和國際接軌是必然。因為設(shè)計階段是控制整個項目建設(shè)成本的關(guān)鍵階段，設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計成本控制將直接決定業(yè)主和承建商的利益。目前，設(shè)計過程中存在的大量重復(fù)工作是困擾大多數(shù)電力設(shè)計企業(yè)設(shè)計效率的現(xiàn)實問題，關(guān)鍵是未對設(shè)計數(shù)據(jù)進行有效的管理和有效的共享。

三維設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用不僅是工廠設(shè)計手段的重大變革，同時也將引起一系列設(shè)計管理、施工組織的重大變革，也是電力設(shè)計企業(yè)走向國際工程市場的基本條件之一。

4.2 三維技術(shù)的深入應(yīng)用要求有與之相適應(yīng)的項目設(shè)計組織結(jié)構(gòu)和項目設(shè)計工作流程。

三維模型設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用不僅對設(shè)計人員提出了新的要求，還需要一個更科學(xué)、更高效的組織管理結(jié)構(gòu)和流水線的工作程序。流水線的工作程序要求設(shè)計人員更加專業(yè)化，只需少數(shù)人對整個工程項目深刻理解，由他們處理技術(shù)性較高的問題，大部分人只要精通自己負(fù)責(zé)的環(huán)節(jié)，保證設(shè)計產(chǎn)品在自己這道工序中高質(zhì)量完成，則最終的產(chǎn)品也將是高質(zhì)量的產(chǎn)品。一直采用傳統(tǒng)設(shè)計手段的電力設(shè)計企業(yè)需要對流水線的工作程序有一個逐步適應(yīng)的過程，因為流水線的工作程序?qū)順I(yè)務(wù)再重組和崗位再重組，對現(xiàn)狀沖擊較大。

4.2.1三維設(shè)計流程的構(gòu)想

4.2.1.1項目投標(biāo)階段和前期

工程投標(biāo)組負(fù)責(zé)系統(tǒng)的擬定和初步優(yōu)化，該小組在將來負(fù)責(zé)系統(tǒng)的深化和再優(yōu)化，采用編碼系統(tǒng)對設(shè)備、管線等進行編碼。

4.2.1.2項目開展前工程數(shù)據(jù)庫的準(zhǔn)備工作

由技術(shù)質(zhì)量部門負(fù)責(zé)建立和維護一個標(biāo)準(zhǔn)的材料庫和規(guī)范庫，做為企業(yè)各專業(yè)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。項目啟動時，成立專門的工程規(guī)范組，專門負(fù)責(zé)工程材料庫和規(guī)范庫（以標(biāo)準(zhǔn)庫為基礎(chǔ)）的創(chuàng)建和動態(tài)維護，保證設(shè)計人員選擇材料的規(guī)范性。

4.2.1.3各專業(yè)開展三維設(shè)計

設(shè)備或管道工程師根據(jù)經(jīng)審核的系統(tǒng)流程圖在模型中進行布置，管道通過接口生成“應(yīng)力計算原始數(shù)據(jù)表”，連同自動生成的管道走向圖交管道應(yīng)力分析工程師進行應(yīng)力校驗，管道設(shè)計人員根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整管道。與此同時，土建專業(yè)通過專業(yè)軟件進行獨立設(shè)計并通過接口將布置信息動態(tài)傳入模型中或由專人搭建結(jié)構(gòu)模型做為工藝設(shè)計的環(huán)境。電控專業(yè)的電纜橋架設(shè)計在模型中完成，電控設(shè)備由專人搭建完成。

4.2.1.4實行區(qū)域協(xié)作設(shè)計和模型檢查

PDMS可以采用區(qū)域設(shè)計的方式實現(xiàn)各專業(yè)的協(xié)作設(shè)計，每隔一段時間由系統(tǒng)管理員進行一次碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)問題后由設(shè)計經(jīng)理提交各專業(yè)詳查，及時溝通解決。

4.2.1.5模型校核和中間評審

模型完成后，需進行模型校核和一次中間評審。校核人在模型中進行校驗，并通過系統(tǒng)提供的工具對模型進行一致性檢查，包括對照系統(tǒng)圖進行的一致性檢查。查看是否滿足合同要求，設(shè)計輸入的原始資料是否準(zhǔn)確，是否滿足設(shè)計進度，接口資料是否封閉，碰撞是否消除，設(shè)計深度是否滿足要求，布置是否合理等等。各專業(yè)設(shè)計人員根據(jù)結(jié)果調(diào)整模型。

4.2.1.6生成管道軸測圖和布置圖

由專門的軸測圖（ISO）和材料表（BOM）提取人采用計算機批處理的方法提取所有管道的軸測圖和材料表，二維布置圖及尺寸標(biāo)注人完成二維布置圖供施工參考。

4.2.1.7支吊架設(shè)計

支吊架設(shè)計由專人完成或?qū)ν馕?，在模型中包含了各支吊邏輯點的所有信息和布置環(huán)境，設(shè)計人員根據(jù)這些信息做支吊架的詳細(xì)組裝設(shè)計，并建立實體模型用于三維碰撞檢查。

4.2.1.8 鋼結(jié)構(gòu)和平臺設(shè)計

將鋼結(jié)構(gòu)和平臺模型轉(zhuǎn)換成二維圖后標(biāo)注尺寸出圖

4.2.1.9 六道設(shè)計

由模型生成六道布置圖，由專人完成六道零件制作圖或?qū)ν馕小?/p>

4.2.1.10 電纜橋架設(shè)計

由模型生成電纜橋架布置圖。

4.2.1.11 HVAC設(shè)計

由模型生成HVAC布置圖。

4.2.1.12 設(shè)計最終評審

評審組對整個項目，整個設(shè)計過程和設(shè)計結(jié)果進行評審總結(jié)。

4.2.1.13工廠的配管設(shè)計。

根據(jù)管道模型完成配管設(shè)計或提供管道模型對外委托。可以自動生成配管圖和焊接統(tǒng)計報告。

4.2.1.14施工階段的材料控制

模型可通過接口與材料控制軟件包實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，把所需材料的規(guī)格、數(shù)量等數(shù)據(jù)直接用于定貨、供貨。

4.2.1.15施工階段的小口徑管道設(shè)計

在設(shè)計階段的模型基礎(chǔ)上完成小口徑管道設(shè)計，可以合理布置，節(jié)省材料，并滿足材料定貨方面的需要。

上述所有的圖紙工作都應(yīng)通過質(zhì)保工作流程來保證質(zhì)量，所有的修改必須回到模型完成。

5. 結(jié)束語

三維模型技術(shù)是以歐美發(fā)達(dá)國家工程公司的項目技術(shù)管理和設(shè)計流程為基礎(chǔ)的，所以在深入應(yīng)用過程中最先碰到的問題便是項目技術(shù)管理和設(shè)計流程方面的差異對應(yīng)用帶來的限制性。關(guān)鍵是三維模型設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用需要有一個更科學(xué)、更高效的組織管理結(jié)構(gòu)和流水線的工作程序與之相適應(yīng)。這樣，才能從本質(zhì)上保證三維模型技術(shù)最大效益的發(fā)揮，這也是三維模型技術(shù)在國內(nèi)電站設(shè)計深入應(yīng)用中急需解決的問題

總之，借鑒國外的先進技術(shù)和先進項目管理思路是電力設(shè)計企業(yè)發(fā)展的必由之路。