電力設(shè)計企業(yè)應(yīng)用三維設(shè)計技術(shù)提高電廠設(shè)計質(zhì)量初探

周曉慶

摘要:PDMS三維工廠設(shè)計管理系統(tǒng)是目前電力設(shè)計行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的電廠設(shè)計系統(tǒng)。文章通過該三維設(shè)計系統(tǒng)與傳統(tǒng)的二維設(shè)計模式相比較, 歸納了三維工廠設(shè)計管理系統(tǒng)在提高設(shè)計質(zhì)量方面的優(yōu)勢,并通過在作者所在單位的應(yīng)用情況,分析了應(yīng)用過程遇到的問題及解決辦法。

關(guān)鍵詞:設(shè)計質(zhì)量;工廠設(shè)計系統(tǒng);三維設(shè)計;PDMS

中圖分類號:TM621.10 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-8937(2009)24-0040-02

質(zhì)量是產(chǎn)品的生命,美國著名的質(zhì)量管理專家朱蘭博士提出:“21世紀(jì)是質(zhì)量的世紀(jì)”。沒有好的質(zhì)量,產(chǎn)品就沒有市場,對于電力設(shè)計行業(yè)也是如此。WTO5年的保護(hù)期已經(jīng)結(jié)束, 我國服務(wù)市場已向國外全面開放, 擁有資金、技術(shù)、管理優(yōu)勢的國外大型咨詢設(shè)計企業(yè)或工程公司的進(jìn)入將給我國電力勘測設(shè)計企業(yè)帶來巨大的威脅。此外廠網(wǎng)分離的電力體制改革已基本平穩(wěn)過渡之后, 電力勘測設(shè)計企業(yè)與電網(wǎng)主多分離是必然的趨勢,設(shè)計企業(yè)將真正進(jìn)入市場。在此形勢下, 電力勘測設(shè)計各企業(yè)的競爭將越趨激烈,而設(shè)計質(zhì)量將是最有力的核心競爭力,是企業(yè)求得生存,提高效益的關(guān)鍵。

1傳統(tǒng)二維設(shè)計的常見問題

在質(zhì)量管理理論中,影響質(zhì)量的五大因素4M1E是:人(Man)、材料(Material)、機械(Machine)、方法(Method)和環(huán)境(Environment)。電力設(shè)計是技術(shù)密集型行業(yè),人和設(shè)計手段對設(shè)計質(zhì)量的影響由為突出。國內(nèi)電力設(shè)計行業(yè)采用計算機輔助設(shè)計已經(jīng)走過了20多年。從1986年引進(jìn)和應(yīng)用Calma 公司的CAD應(yīng)用系統(tǒng),到90年代初期基于windows平臺下的CAD開始普及,電力設(shè)計企業(yè)通過CAD圖紙的積累和復(fù)制,大大提高了設(shè)計效率和質(zhì)量。90年代后期各電力設(shè)計企業(yè)基本實現(xiàn)了人手一臺微機和100%CAD制圖,電力設(shè)計行業(yè)實現(xiàn)了“甩圖板”的革命。雖然在電力設(shè)計行業(yè),傳統(tǒng)的二維設(shè)計已運行多年,但它仍存在較多問題:

①設(shè)計容易出錯:傳統(tǒng)二維設(shè)計過程是設(shè)計人員在頭腦中想象產(chǎn)品的三維模型,然后繪制多個平面圖和立面圖,這樣的設(shè)計經(jīng)常出現(xiàn)平面圖和立面圖對應(yīng)不上,或者修改的時候某些視圖漏修改,導(dǎo)致出現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量問題。

②校核質(zhì)量不高:傳統(tǒng)校核過程是校核人員結(jié)合平面圖和立面圖想象實體模型,在工程任務(wù)較多的情況下,校核人員往往因為時間少、任務(wù)重而不能很仔細(xì)的校核出全部的設(shè)計問題,影響校核質(zhì)量。

③專業(yè)配合:傳統(tǒng)二維設(shè)計模式下,各設(shè)計專業(yè)之間的配合交接資料是以紙質(zhì)方式提資,這樣提資方發(fā)生設(shè)計變更,如果沒有再次向接收專業(yè)提資,則接收專業(yè)設(shè)計參考的資料還是原有版本,經(jīng)常導(dǎo)致設(shè)計出錯。

④設(shè)計碰撞:在傳統(tǒng)的設(shè)計實踐中,各專業(yè)的卷冊設(shè)計人員由于受二維設(shè)計設(shè)計平臺的限制,不能有效地溝通,設(shè)計提交的施工圖紙, 在現(xiàn)場施工過程中不可避免地存在著這樣和那樣的碰撞, 有的甚至?xí)て诩百M用造成較大的影響。

由于傳統(tǒng)二維設(shè)計模式下,設(shè)計成品的質(zhì)量受諸多因素的制約,為了提高設(shè)計質(zhì)量和效率,增強競爭優(yōu)勢,我院引進(jìn)了目前國際上三維工廠設(shè)計中應(yīng)用較為成功的設(shè)計管理軟件PDMS,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次開發(fā),建立了符合我國電力設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和我院發(fā)展需要的FEDI三維設(shè)計集成系統(tǒng)。

2 三維工廠設(shè)計管理系統(tǒng)PDMS簡介及其優(yōu)勢

PDMS(Plant Design Management System)是由英國劍橋計算機輔助設(shè)計中心開發(fā)的三維工廠設(shè)計管理軟件,它包含設(shè)計和管理兩大模塊。設(shè)計模塊可以建立包括管道、設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)、電氣橋架和暖通風(fēng)道在內(nèi)的各專業(yè)三維模型,并快速、準(zhǔn)確地抽出符合業(yè)主要求的平立面圖和管道軸測圖以及材料統(tǒng)計表。管理模塊則主要包含了設(shè)計所需數(shù)據(jù)庫和后臺管理控制數(shù)據(jù)庫。采用PDMS進(jìn)行三維設(shè)計的優(yōu)勢在于:

①實時協(xié)同設(shè)計。采用三維設(shè)計技術(shù), 使設(shè)計由平面變?yōu)榱Ⅲw。傳統(tǒng)的二維設(shè)計是在平面圖紙上布置工廠的管道和設(shè)備, 如今是在一個虛擬的三維空間中“建造”一個真正的工廠,工程設(shè)計人員可十分清楚和形象地了解周圍的環(huán)境,猶如親臨現(xiàn)場一般,給設(shè)計、布置方案的優(yōu)化工作提供了極佳的平臺。同時由于各專業(yè)設(shè)計人員進(jìn)入的是同一個設(shè)計平臺,讀取的都是統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫,在高速網(wǎng)絡(luò)的支持下,即可實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計,設(shè)計信息實時共享,大大減少專業(yè)間的配合,因此可以縮短設(shè)計周期,提高設(shè)計質(zhì)量,降低工程造價。

②“無碰撞”設(shè)計。碰撞檢查功能是三維設(shè)計最重要的功能之一。實時或定期碰撞檢查使得絕大部分設(shè)計差錯在設(shè)計階段被及時發(fā)現(xiàn),因此可把設(shè)計碰撞問題基本消滅在施工之前,大大減少了工地修改返工費用。PDMS三維設(shè)計系統(tǒng)允許不同專業(yè)設(shè)計的產(chǎn)品在一個共同的三維空間中進(jìn)行碰撞檢查, 使得設(shè)計的工廠成為一個真正的“無碰撞”工廠。這對降低工程施工費用、縮短工期都有重要的意義。

③報表統(tǒng)計應(yīng)用。通過定制模板,能夠快速對設(shè)計所用到的材料進(jìn)行自動統(tǒng)計,避免了人工統(tǒng)計容易出錯的問題,同時大大縮短了設(shè)計時間。

3三維設(shè)計系統(tǒng)常見問題及對策

3.1常見問題

盡管三維設(shè)計系統(tǒng)功能很強大,在提高設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率方面起了很大作用,但在工程應(yīng)用當(dāng)中,我們也遇到了不少問題。

①由于電力工程的設(shè)計周期比較短,通常設(shè)計人員沒有足夠的時間自己建模,目前的設(shè)計流程是先由設(shè)計人員完成二維圖紙,然后再由專門的建模員按照二維圖紙完成三維模型。這種流程下由于建模員沒有實際參與設(shè)計,對設(shè)計意圖的理解就會有所偏差,容易出現(xiàn)建模的錯誤。

②對于已發(fā)現(xiàn)的設(shè)計質(zhì)量問題,設(shè)計人員如果不能及時解決或者希望現(xiàn)場修改,直到施工時發(fā)現(xiàn)問題后才去修改,碰撞檢查的功能就不能得到真正的發(fā)揮,影響了設(shè)計質(zhì)量。

③三維設(shè)計軟件與原先的二維CAD軟件相比,功能強大得非常多,學(xué)習(xí)、掌握的難度也大很多,許多老員工就不樂意學(xué)習(xí)新的工具,導(dǎo)致推廣速度很慢。三維設(shè)計軟件在專業(yè)上應(yīng)用也主要集中在工藝專業(yè)的管道布置設(shè)計,三維設(shè)計系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計功能沒有發(fā)揮應(yīng)有作用。

3.2對策

針對目前應(yīng)用存在的問題,根據(jù)4M1E的思想,可從以下幾方面予以解決。

①“人”的選擇和培訓(xùn)。對于建模員,由于工作比較辛苦,在選擇建模員時必須選擇能夠吃苦耐勞,且有相應(yīng)的專業(yè)知識背景,這樣才能保證建模的效率和質(zhì)量。此外,還需對建模員進(jìn)行不定期的三維應(yīng)用、專業(yè)知識和質(zhì)量意識的教育培訓(xùn),創(chuàng)建學(xué)習(xí)型團(tuán)隊,使建模員不但會建模也懂得新的專業(yè)技術(shù),避免理解設(shè)計意圖出現(xiàn)偏差。

②轉(zhuǎn)變設(shè)計人員設(shè)計思路及設(shè)計模式。三維設(shè)計的設(shè)計理念和出圖方式不同于常規(guī)的二維設(shè)計。但目前大多數(shù)設(shè)計人員的思維模式及工作方法還沒有完全轉(zhuǎn)變過來。因此, 需要轉(zhuǎn)變設(shè)計人員設(shè)計思路,讓設(shè)計人員慢慢適應(yīng)直接應(yīng)用三維平臺進(jìn)行設(shè)計,從而發(fā)揮三維對設(shè)計工作所起到的高效、優(yōu)質(zhì)的作用。

③組織和設(shè)計流程的重組完善。三維設(shè)計技術(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,所以需要有一個更科學(xué)、更高效的組織管理結(jié)構(gòu),并對原有設(shè)計流程進(jìn)行重組。這樣, 才能使協(xié)同設(shè)計最大程度的發(fā)揮其作用,從根本上保證三維設(shè)計技術(shù)發(fā)揮最大的效益,這也是三維設(shè)計技術(shù)在國內(nèi)工廠設(shè)計深入應(yīng)用中急需解決的問題,對電力設(shè)計將是一場變革。

④建立相應(yīng)的質(zhì)量體系結(jié)構(gòu)。采用三維設(shè)計技術(shù),特別是日后的設(shè)計流程重組之后,必須修改原有的質(zhì)量體系文件,對人員職責(zé)和權(quán)限、組織結(jié)構(gòu)、工作程序進(jìn)行新的界定,還需編寫一系列的質(zhì)保程序文件,如三維模型質(zhì)保要求、計算機備份措施等,保證質(zhì)量體系有效運行。

⑤完善績效考核和激勵制度。三維設(shè)計系統(tǒng)需要建立新的績效考核和激勵機制,對接口資料是否關(guān)閉、碰撞問題是否消除、設(shè)計深度是否滿足要求等進(jìn)行考核,促使發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題消滅在設(shè)計階段。對采用三維系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的員工進(jìn)行一定激勵,使真正意義上的協(xié)同設(shè)計早日實現(xiàn)。

4 結(jié) 語

通過在我院承接的多個發(fā)電項目的應(yīng)用,三維設(shè)計技術(shù)在提高設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率上已顯示了極大的優(yōu)勢。在生成傳統(tǒng)施工圖紙的同時,還形成了完整的工程數(shù)據(jù)倉庫,這為今后我們的向業(yè)主提交數(shù)字化、信息化電廠,使企業(yè)從傳統(tǒng)的以文檔為中心的管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)據(jù)庫為中心的現(xiàn)代信息化管理模式,幫助業(yè)主更安全、高效地進(jìn)行工廠的全生命周期管理提供了信息資源儲備。三維設(shè)計技術(shù)將使電力設(shè)計企業(yè)在激烈的市場競爭中脫穎而出。