三維ＣＡＤ軟件在管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

鐘建強(qiáng)

摘要：文章概述了在管道設(shè)計(jì)中應(yīng)用推廣三維CAD軟件時應(yīng)注意的問題。通過三維CAD軟件在管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用案例，分析了三維CAD軟件的特點(diǎn)以及在管道設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：三維CAD軟件；管道設(shè)計(jì)；虛擬設(shè)計(jì)；工程圖；參數(shù)化

中圖分類號：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)14-0051-02

在三維CAD/CAM軟件面世之前，二維CAD軟件廣泛應(yīng)用在產(chǎn)品的開發(fā)、制造、裝配等過程中，二維CAD軟件的出現(xiàn)使設(shè)計(jì)人員遠(yuǎn)離了趴圖板的日子，它不但大大提高了二維工程圖紙的可讀性，而且提高了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效率。但是由于現(xiàn)代企業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量、成本以及開周期等提出了更加高的要求，設(shè)計(jì)人員對CAD系統(tǒng)的功能要求也越來越高；以及新加工手段(數(shù)控加工中心)的出現(xiàn)，使得二維CAD軟件已無法滿足現(xiàn)代企業(yè)及設(shè)計(jì)人員的要求。得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使眾多的三維CAD軟件相繼問世，三維CAD軟件由于具有可視化好、形象直觀、設(shè)計(jì)效率高以及能提供完整的設(shè)計(jì)、工藝、制造信息等優(yōu)勢，對比傳統(tǒng)的二維CAD軟件有了質(zhì)的飛躍，因此受到越來越多企業(yè)及設(shè)計(jì)人員的青睞。

一、國內(nèi)管道設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

從目前我國管道設(shè)計(jì)的CAD軟件應(yīng)用情況來看，目前大多企業(yè)還是應(yīng)用二維CAD軟件，如：AutoDesk公司的AutoCAD、北航海爾的CAXA電子圖板、開目公司的開目CAD、華軟的inter-CAD等。只有個別大型企業(yè)開始應(yīng)用三維CAD軟件，如PTC公司的Pro/Engineer及Solidwork、UGS公司的UG及Solid Edge、PDMS、北航海爾的CAXA工程師等。從管道設(shè)計(jì)應(yīng)用的特點(diǎn)及實(shí)際需求來看，今后國內(nèi)管道設(shè)計(jì)的企業(yè)會逐漸的從二維CAD軟件過渡到三維CAD軟件中來。

二、應(yīng)用推廣三維CAD軟件時應(yīng)注意的問題

(一)在軟件選用方面應(yīng)注意的問題

不同的三維CAD軟件在建模及應(yīng)用時的思路及方法有很大的區(qū)別(不同的二維CAD軟件在使用等各方面大致相同)，因此能否選用一個適合本企業(yè)實(shí)際需求的三維CAD軟件是企業(yè)成功應(yīng)用推廣三維CAD軟件的第一步。企業(yè)在選用三維CAD軟件時，首先，應(yīng)該明確到底需要解決哪些問題，最好能把需要解決的問題羅列出來，做為選擇三維CAD軟件的依據(jù)；其次，是對三維CAD軟件的特點(diǎn)功能進(jìn)行深入的了解，以滿足以后的升級和再深入的應(yīng)用，一般建議選幾個不同的三維CAD軟件進(jìn)行對比，因?yàn)椴煌娜SCAD軟件各有特色(如PTC公司的Pro/Engi-neer就有基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、運(yùn)動分析、管道設(shè)計(jì)等多個模塊。企業(yè)可以根據(jù)需求自由的選擇不同的模塊組)，要從軟件的實(shí)用性及擴(kuò)展性等多個層面進(jìn)行分析。

但現(xiàn)實(shí)往往是由于企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)對三維CAD軟件認(rèn)識不足，片面地認(rèn)為三維CAD軟件都是高效的設(shè)計(jì)工具，對三維CAD軟件都抱有很高的期望。認(rèn)為只要在企業(yè)內(nèi)部推廣應(yīng)用了三維CAD軟件，就能提高企業(yè)的整體設(shè)計(jì)水平，解決企業(yè)的問題。因此企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)在選用三維軟件時，往往會根據(jù)軟件提供商的推銷和吹噓，沒有根據(jù)企業(yè)的現(xiàn)實(shí)條件，盲目選用三維CAD軟件。出現(xiàn)了花費(fèi)高額成本選用了功能齊全的高端產(chǎn)品(大部分功能企業(yè)根本用不上，造成了浪費(fèi))，或?yàn)榱斯?jié)省投資選用了功能很弱的低端產(chǎn)品(不能解決企業(yè)的問題，無法應(yīng)用推廣)。

(二)在人才方面應(yīng)注意的問題

企業(yè)負(fù)責(zé)三維CAD軟件推廣的領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)該具備高瞻遠(yuǎn)矚的眼光，注意培養(yǎng)一批敢于創(chuàng)新、精通業(yè)務(wù)、刻苦鉆研的技術(shù)隊(duì)伍，以保證三維CAD軟件在企業(yè)內(nèi)的應(yīng)用推廣。事實(shí)告訴我們：三維CAD軟件應(yīng)用推廣成功與否的因素不取決于投資多少，而取決于企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層決策。

三維CAD軟件的應(yīng)用推廣人員大多是企業(yè)的中青年技術(shù)骨干，且大多是復(fù)合性技術(shù)人才。企業(yè)在軟件的應(yīng)用推廣前期，大多會通過獎勵的方式來提高員工的積極性，因此這些中青年技術(shù)骨干能快速的溶人到三維CAD設(shè)計(jì)中。但隨著三維CAD軟件的不斷深入應(yīng)用，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層大多會認(rèn)為三維CAD軟件已成功在企業(yè)內(nèi)應(yīng)用了，往往就忽視了對這些中青年技術(shù)骨干的重視。最終造成企業(yè)投入大量人力、財(cái)力購置了高端的產(chǎn)品、培養(yǎng)了尖端的人才，卻無法留住這些人才，使三維CAD軟件無法深入開發(fā)、推廣。

三、應(yīng)用實(shí)例

(一)三維CAD軟件形象直觀

如圖1所示。三維CAD軟件在設(shè)計(jì)過程中能清晰直觀的關(guān)注到設(shè)計(jì)中的每一處細(xì)節(jié)，快速的解決了在二維CAD軟件中難以發(fā)現(xiàn)的管路干涉、管路死角以及閥門等在空間位置上的干涉，提前解決了不合理或錯誤的設(shè)計(jì)。不但提高了設(shè)計(jì)效率有效地避免了設(shè)計(jì)失誤，而且可以與客戶確定工程安裝效果鎖定工程成本，也為外判工程時提供了比用文字說明工程要求更為直觀的依據(jù)。

二維CAD軟件在設(shè)計(jì)過程中不但難以解決上述所說的問題，而且由于管道設(shè)計(jì)工程圖在平面圖上看，管線是縱橫交錯，這不僅給設(shè)計(jì)人員帶來讀圖的困難，更別說根據(jù)二維工程圖紙指導(dǎo)工程安裝，以致現(xiàn)在不少企業(yè)取消了管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，直接用工藝圖指導(dǎo)工程安裝，這不僅使企業(yè)無法統(tǒng)計(jì)工程安裝時間以及安裝成本，而且造成了管道走向以及閥門等放置的隨意性，最終導(dǎo)致了在工程后期大量的修改管道。特別是在食品加工行業(yè)，直接用工藝圖指導(dǎo)安裝是產(chǎn)生管道死角的禍根，而在食品加工行業(yè)死角的產(chǎn)生是不允許的。

(二)快速生成物料清單

在管道工程安裝階段，由于管道工程安裝大部份都是在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行工程安裝。如果在安裝的過程中缺料可能會導(dǎo)致整個工程停工；剩余太多的物料也勢必會增加工程成本，因此一份準(zhǔn)確的工程物料清單是必不可少的。在傳統(tǒng)二維CAD軟件設(shè)計(jì)中物料清單的編制長期困擾著設(shè)計(jì)人員，因?yàn)槎SCAD軟件在完成管道工程圖設(shè)計(jì)時，設(shè)計(jì)人員還要根據(jù)工程圖紙上的零件進(jìn)行工程物料清單編制(一個個的清算管件閥門等)，把設(shè)計(jì)人員大量的時間和精力耗費(fèi)在這種毫無創(chuàng)新的工作當(dāng)中。三維CAD軟件使用的是單一數(shù)據(jù)庫，因此設(shè)計(jì)人員在完成管道設(shè)計(jì)時。只需要調(diào)用預(yù)先做好的模版(可根據(jù)企業(yè)的需求自行設(shè)計(jì))。三維CAD軟件就會準(zhǔn)確無誤的自動生成工程物料清單(見表2所示)，有效地解決了企業(yè)以下幾個問題：

1.為企業(yè)精確的核算工程成本提供了依據(jù)。

2.消除了缺料或剩料帶來的成本上漲。

3.解放了設(shè)計(jì)人員的時間，使其把時間更多的投放到管道設(shè)計(jì)及管道改進(jìn)等有創(chuàng)造性的工作當(dāng)中。

(三)修改方便

在管道設(shè)計(jì)完成后，由于客戶更改產(chǎn)能或設(shè)計(jì)人員事前考慮不周需要修改管徑大小。在二維CAD軟件里設(shè)計(jì)人員一般的做法是更改管徑、閥門、管件等的注釋，而不會去修改管徑以及依附在這段管路上的閥門、管件等的實(shí)際大小，因?yàn)檫@樣會耗費(fèi)大量的時間和精力，并且不見效益，使用修改注釋的方式無疑是為設(shè)計(jì)人員贏得了時間卻為下一步的設(shè)計(jì)埋下了管道干涉的禍根。而在三維CAD軟件里是參數(shù)化設(shè)計(jì)，使其修改設(shè)計(jì)變得極其簡單，在三維CAD軟件里只需更改管徑大小的控制參數(shù)，依附在此管路上的管件、閥門等會根據(jù)管徑的參數(shù)自動的更新，并且與之關(guān)聯(lián)的物料清單也會自動更新，這是二維CAD軟件無法實(shí)現(xiàn)的。

(四)對工程安裝人員提出了更低的要求

二維CAD軟件設(shè)計(jì)的圖紙對工程安裝人員的水平有一定的要求(最基本要求能看懂二維圖)?，F(xiàn)實(shí)往往是企業(yè)為了減低人工成本，雇用的安裝人員無法看懂二維圖紙，導(dǎo)致企業(yè)在工程安裝現(xiàn)場需要配備多名技術(shù)員指導(dǎo)工程安裝工作。而用三維CAD軟件設(shè)計(jì)的管道系統(tǒng)只需打印幾張不同視角的工程圖紙，把其粘貼在現(xiàn)場的信息欄，就能解決人員配置低的問題。這樣不但直接減小了現(xiàn)場技術(shù)員的數(shù)量減小人工成本，而且提高了安裝效率。

四、結(jié)語

綜上所述，三維CAD軟件在管道設(shè)計(jì)及安裝中的優(yōu)勢是顯而易見的，隨著三維CAD軟件技術(shù)的不斷發(fā)展以及企業(yè)對三維CAD軟件的認(rèn)識不斷加深，三維CAD軟件取代二維CAD軟件是無法改變的事實(shí)。但這不是一蹴而就的，它需要在整個行業(yè)逐漸成熟、發(fā)展到了一定的水平，才會成為順其自然的潮流。