馬赟 王乙福 雷江輝 王傳平

1中國石油新疆油田分公司工程技術(shù)研究院

2中國石油新疆油田分公司

3中國石油新疆油田分公司采氣一廠

新疆油田作為中國乃至世界矚目的石油生產(chǎn)企業(yè)[1]，在油田設(shè)計建設(shè)階段，多個專業(yè)齊頭并進(jìn)，涉及大量的圖紙審核、會簽等工作。隨著2018年3月新疆油田某深冷改造工程項目的啟動，在面對項目參與方多、工程量大、涉及面廣、工藝流程復(fù)雜等難點，為打破各專業(yè)孤立、協(xié)同效率低的局面，設(shè)計并研發(fā)了可視化云協(xié)同系統(tǒng)，該系統(tǒng)在提高新疆油田設(shè)計建設(shè)環(huán)節(jié)中審圖效率與質(zhì)量方面具有重要意義。

在該項目的設(shè)計建設(shè)過程中，累積了大量設(shè)計、施工等不同階段的數(shù)據(jù)和文檔，這些數(shù)據(jù)和文檔來自于不同的參與方、不同的應(yīng)用工具。例如：智能工藝流程圖設(shè)計系統(tǒng)P&ID的數(shù)據(jù)和圖紙源于Intergraph Smart P&ID、Autodesk P&ID等；三維配管專業(yè)的建模工具包括Intergraph Smart 3D、AVEVA PDMS或者是Autodesk Revit；設(shè)備專業(yè)的建模系統(tǒng)包括達(dá)索的CATIA或者是Autodesk Inventor等[2]。而作為參與方的業(yè)主方、施工單位都沒有工程公司專屬的設(shè)計系統(tǒng)和工具，導(dǎo)致無法打開和查看工程公司的成果，且存在圖紙資料零散、版本不統(tǒng)一、查找不方便等問題，嚴(yán)重影響圖紙資料的可持續(xù)應(yīng)用[3]。

隨著可視化、協(xié)同化技術(shù)的逐步成熟，該項目建設(shè)過程中以可視化技術(shù)為載體、協(xié)同化技術(shù)為手段，通過三維模型審查，可以對各模塊間進(jìn)行對接檢查，主要包括結(jié)構(gòu)布局與工藝設(shè)備、管線、容器、控制系統(tǒng)、物資采購、質(zhì)量監(jiān)理等的對接[4]。通過對接檢查，及時修改設(shè)計模型及數(shù)據(jù)資料，有效降低施工風(fēng)險，提高施工效率，解決以往審查過程中因施工單位不參與審查而導(dǎo)致后續(xù)施工返工的問題。

1 可視化云協(xié)同的關(guān)鍵技術(shù)

（1）三維模型解析：設(shè)計單位使用專業(yè)的三維設(shè)計軟件進(jìn)行模型設(shè)計，其軟件及模型不適合業(yè)主使用，因此需要將模型轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的格式，以便于業(yè)主在建設(shè)期進(jìn)行協(xié)同審查工作，同時也可以在運維期進(jìn)行可視化運維工作。

（2）模型輕量化處理：設(shè)計單位創(chuàng)建的三維模型一般都比較大，不利于在業(yè)主系統(tǒng)中使用，因此需要對模型進(jìn)行輕量化處理，在保證數(shù)據(jù)不丟失的前提下盡可能地壓縮模型大??；可視化云協(xié)同平臺內(nèi)置eZWalker輕量化三維可視化引擎，支持超大模型瀏覽，擁有良好的擴(kuò)充性和壓縮比，核心分層傳輸技術(shù)與流式加載的方式能夠保障在瀏覽器上流暢展示三維場景，支持多人共享同一三維場景。

（3）模型動態(tài)加載：三維模型進(jìn)行輕量化處理后仍還有一定的大小，為保證網(wǎng)頁的瀏覽速度，需要在加載模型時使用動態(tài)加載，以組件化的方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能的集成；平臺采用RESTFUL架構(gòu)，提供相比于SOAP更輕量級的WEB服務(wù)，看到的模型加載，未看到的不加載，使平臺響應(yīng)效率更高。

2 可視化云協(xié)同的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 項目管理

實現(xiàn)以項目為單元管理工程成員、計劃、任務(wù)和權(quán)限等。圖紙資料管理采用“項目—類型”模式，即圖紙資料根據(jù)所產(chǎn)生的項目歸檔并按照類型歸類，方便統(tǒng)一管理，奠定審圖標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范性操作基礎(chǔ)。

2.2 三維模型、審查文檔的上傳

為達(dá)到跨部門、跨專業(yè)的多方協(xié)同目的，項目的各參與方首先將需要進(jìn)行協(xié)同和審查的文檔上傳到可視化云協(xié)同系統(tǒng)，具體內(nèi)容包括：

（1）對于三維模型，需要通過轉(zhuǎn)換工具將其轉(zhuǎn)換成WLKX格式，該工具會對原始模型進(jìn)行輕量化處理，可以在保證數(shù)據(jù)不丟失的前提下盡可能地壓縮模型大??；并且該模型上傳到協(xié)同系統(tǒng)后可以通過瀏覽器加載，以避免業(yè)主對設(shè)計工具的依賴。

（2）電子文檔以O(shè)FFICE主格式為主，包括WORD、EXCEL、PDF、TXT及多類圖片格式，可直接上傳到可視化云協(xié)同系統(tǒng)，實現(xiàn)瀏覽器上的在線加載。

2.3 三維模型與圖紙文檔的關(guān)聯(lián)

實現(xiàn)協(xié)同過程中“所見即所得”的管理效果[5]，即建立所有相關(guān)的圖紙資料與對應(yīng)三維模型的雙向關(guān)聯(lián)：通過三維模型可檢索、查看與之關(guān)聯(lián)的圖紙資料，亦可調(diào)取、查看圖紙所對應(yīng)的三維模型。該功能點的目的為加強(qiáng)圖紙資料的使用性，方便用戶能夠從3D場景中根據(jù)模型快速查詢到相關(guān)圖紙資料，降低圖紙資料的使用難度及維護(hù)難度（圖1）。

圖1 可視化云協(xié)同平臺圖紙與三維模型關(guān)聯(lián)Fig.1 Correlation between visualization cloud collaboration platform drawing and three-dimensional model

2.4 三維模型、文檔的在線批注

在可視化云協(xié)同平臺中，具有權(quán)限的工作人員可在圖紙中添加說明標(biāo)注、尺寸標(biāo)注等，方便圖紙信息共享。此外，可查看該圖紙基本信息，如設(shè)計單位、審核日期、上傳日期、最近更新時間等，進(jìn)一步改進(jìn)圖紙管理與共享信息。平臺允許對三維模型添加紅線批注，增加評論并將評論轉(zhuǎn)換成任務(wù)，以供設(shè)計人員修改模型或進(jìn)一步溝通。平臺提供常用的模型操作功能，包括隱藏、隔離、透明、剖切、變色、測量等，便于用戶在校審時對模型內(nèi)部進(jìn)行檢查。

2.5 三維模型、圖紙的會審

在項目建設(shè)期間會發(fā)生大量的工程變更，如何驗證改造方案的可行性，優(yōu)化改造方案是保證改造工程可行、安全、高效、低成本的關(guān)鍵。在可視化云協(xié)同平臺中，可在三維場景中測量兩個三維模型空間距離，如管道與管道、管道與墻體的間距，并可移動三維模型，為空間改造、管道改造、設(shè)備遷移等項目提供驗證支持。三維模型及圖紙的會審流程如圖2所示。

圖2 可視化云協(xié)同平臺三維模型及圖紙的會審流程Fig.2 Flow of three-dimensional model and drawing joint review in visualization collaboration platform

2.6 任務(wù)協(xié)同

根據(jù)專業(yè)任務(wù)的優(yōu)先級，為每個參與協(xié)同的專業(yè)分配對應(yīng)的權(quán)限。不同的權(quán)限具有不同的優(yōu)先級，此優(yōu)先級直接決定了專業(yè)任務(wù)在所有協(xié)同活動中的優(yōu)先關(guān)系。在可視化云協(xié)同平臺中采用RBAC訪問控制技術(shù)[6]，從根本上防止專業(yè)間越權(quán)行為的發(fā)生，并能最低程度降低權(quán)限分配消耗。在允許任務(wù)分配的同時進(jìn)行狀態(tài)跟蹤直至任務(wù)關(guān)閉。

3 結(jié)論

在新疆油田某深冷改造工程項目上，應(yīng)用可視化技術(shù)解決了項目設(shè)計建設(shè)過程中遇到的各專業(yè)孤立、協(xié)同效率低的問題。在可視化云協(xié)同平臺中以項目為管理單元，采用可視化空間分層管理模式，三維模型與圖紙雙向關(guān)聯(lián)，支持快速查詢與快速定位，促進(jìn)項目管理質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化工作；實現(xiàn)圖紙與模型的一體化管理，為相關(guān)人員決策、管理、操作提供圖紙支持，滿足項目工程管理的需要，解決圖紙零散、管理不便等問題；并以權(quán)限管理為基礎(chǔ)，通過對三維模型與圖紙的在線批注、會審，以及任務(wù)協(xié)同等功能，在提高圖紙、模型會審的質(zhì)量與效率的同時，確保圖紙、模型的集中統(tǒng)一管理及圖紙資料的可持續(xù)應(yīng)用，改變原業(yè)主無法全程參與設(shè)計階段的局面，減少了施工返工現(xiàn)象。