Smart Plant 3D 在工廠給水泵房設(shè)計中的應用探討

劉 亮

(化工部長沙設(shè)計研究院，長沙 410116)

1 工程簡介

本文以新疆某大型工廠給水泵站綜合設(shè)計為例，對Smart Plant 3D 在此方面的應用進行探討和評估，通過實際項目的應用，了解新的設(shè)計手段、擴寬應用領(lǐng)域以及比較不同軟件的優(yōu)缺點等問題。

2 本項目Smart Plant 3D 應用情況

2.1 Smart Plant 3D 軟件簡介

Smart Plant 3D 是由美國INTERGRAPH 公司推出的新一代的面向數(shù)據(jù)、規(guī)則驅(qū)動的軟件，這套軟件主要是為了簡化工程設(shè)計過程，同時可以更加有效地使用并重復使用現(xiàn)有數(shù)據(jù)。Smart Plant 3D 是一套完整的工廠設(shè)計軟件系統(tǒng)，它可以在整個工廠的生命周期中，對工廠進行維護，打破了傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)在工廠設(shè)計中的局限。它的目標在于幫助用戶完成工廠設(shè)計，并同時優(yōu)化設(shè)計，提高生產(chǎn)力［1］。

2.2 運用Smart Plant 3D 的目的

通過Smart Plant 3D 對工廠給水泵站進行設(shè)計，并對設(shè)計成果進行調(diào)整和優(yōu)化，可提供直觀的Smart Plant 3D 模型，以及與Smart Plant 3D 模型相吻合的施工圖和自動生成的材料報表。

2.3 Smart Plant 3D 設(shè)計模式

在本項目中，Smart Plant 3D 首次在我院進行全面應用，考慮到設(shè)計人員對軟件和三維設(shè)計流程不太熟悉。因此本項目抽選專業(yè)設(shè)計人員組成三維設(shè)計小組，將前期做好的二維設(shè)計圖紙通過Smart Plant 3D 轉(zhuǎn)化為三維設(shè)計模型，并完成由三維模型生成材料表、自動生成施工圖的任務。在此過程中，由Smart Plant 3D 軟件公司的老師提供全程的指導和幫助。

3 設(shè)計成果

3.1 Smart Plant 3D 模型、平剖面圖

本項目中，通過Smart Plant 3D 提供的工具，我們設(shè)計了給水泵站的建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管道、電氣、儀表等各專業(yè)的3D 模型。Smart Plant 3D 數(shù)據(jù)庫中有部分參數(shù)化的設(shè)備模型，通過調(diào)整參數(shù)可以對這部分參數(shù)化的模型進行修改。大部分的設(shè)備用標準的幾何體搭建。

3.2 碰撞檢查

Smart Plant 3D 設(shè)計人員根據(jù)二維設(shè)計圖紙搭建了Smart Plant 3D 模型，并進行了碰撞檢測。對發(fā)現(xiàn)的問題及時反饋，指導設(shè)計人員對圖紙進行優(yōu)化與調(diào)整。Smart Plant 3D 技術(shù)的應用也為設(shè)計人員理解給水泵房內(nèi)的空間位置，以及節(jié)鍵節(jié)點詳細情況等提供較大的幫助。

3.3 材料表統(tǒng)計

本項目Smart Plant 3D 軟件可以精確的統(tǒng)計各種設(shè)備、管材、閥門、各種管件，彎頭、變徑、三通、法蘭、螺母等。Smart Plant 3D 模型搭建得越完整，材料統(tǒng)計也越精確，這樣減少了人工統(tǒng)計的工作量，也為后期材料的采購帶來極大的方便。

本項目通過定制的Smart Plant 3D 材料統(tǒng)計表，從軟件中提取所需的材料統(tǒng)計信息，滿足本院材料統(tǒng)計深度的要求，使用效果較好。

3.3 效果圖制作、漫游動畫

基于Smart Plant 3D 生成的模型可以通過渲染，生成逼真的三維模型效果，還可以制作漫游動畫，在與業(yè)主溝通、指導施工和項目展示宣傳方面具有很大優(yōu)勢。

4 效果評估

4.1 Smart Plant 3D 應用的價值

Smart Plant 3D 的價值與應用對于設(shè)計方、施工方、最終運營方來說是不同的。本項目主要從設(shè)計角度對Smart Plant 3D 的意義和不足進行評價。

4.1.1 Smart Plant 3D 模型的可視性

通過搭建Smart Plant 3D 模型直觀地反應各設(shè)備、管線與建筑結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，管線與管線之間的關(guān)系，生成建成后的效果。能幫助設(shè)計人員理解復雜建筑空間;更好的利用建筑空間來進行管線設(shè)計，以達到最優(yōu)的效果;發(fā)現(xiàn)和解決管線碰撞問題，實現(xiàn)零碰撞。

黨的十九大報告將“鄉(xiāng)村振興”“生態(tài)環(huán)?！薄笆称钒踩睌[在重中之重的位置，此次人事機構(gòu)改革是在原有農(nóng)村辦、安管辦的基礎(chǔ)上成立了農(nóng)村環(huán)境整治辦、食安辦，體現(xiàn)了以上核心職能。十八大以來隨著二孩政策的全面放開，計劃生育職能日趨減弱，衛(wèi)生和計劃生育辦公室也就在此次改革中更名為衛(wèi)生和計劃生育綜合監(jiān)督執(zhí)法所，不斷強化服務職能。

4.1.2 mart Plant 3D 設(shè)計的協(xié)同性

傳統(tǒng)設(shè)計方式中的各專業(yè)的配合是通過不斷互提資料來實現(xiàn)。對于大型工業(yè)項目來說，互提資料數(shù)量多、版本混亂、內(nèi)容丟失等造成的問題不容小視。Smart Plant 3D 的用戶可以實現(xiàn)在全球多個辦公室同時進行設(shè)計，允許多個專業(yè)在同一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫上同時進行工作，這時所有對模型所作的修改在所有的用戶之間實時共享，改動實時更新，對于提高設(shè)計效率有很大價值。

4.1.3 Smart Plant 3D 中的參數(shù)與信息的應用

Smart Plant 3D 對于工廠設(shè)計來說，附加在3D模型上的參數(shù)和信息具有很大的價值，工程越大，越復雜，越能體現(xiàn)軟件的優(yōu)勢。這里所指的參數(shù)和信息包括材料表統(tǒng)計、設(shè)備廠家信息錄入等等，怕些信息都可以輸入3D 模型中。Smart Plant 3D 從模型搭建開始，可以不斷加入需要的信息，并最終可交付給施工方和最終運營方。

4.1.4 Smart Plant 3D 中管道數(shù)據(jù)庫的利用

Smart Plant 3D 是面向數(shù)據(jù)、規(guī)則驅(qū)動的軟件，管道的設(shè)計通過管道數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)。管道數(shù)據(jù)庫可以認為將設(shè)計人員的設(shè)計手冊、管道樣本數(shù)據(jù)化，通過數(shù)據(jù)和規(guī)則，在配管時自動生成管道接口、彎頭、連接部件等等所有相關(guān)的內(nèi)容。這樣節(jié)省了翻查資料的時間，也避免個人讀寫中可能存在的差錯。管道數(shù)據(jù)庫具有很好的開放性，絕大部分數(shù)據(jù)都開放給客戶根據(jù)自身行業(yè)需求定制［2］。

4.2 Smart Plant 3D 應用主要問題及應對措施

在應用Smart Plant 3D 設(shè)計過程中，我們發(fā)現(xiàn)了一些問題，經(jīng)過三維設(shè)計小組和Smart Plant 3D 指導老師的討論，初步提出了解決方案。

4.2.1 設(shè)計周期長

Smart Plant 3D 設(shè)計是基于3D 模型設(shè)計，需要建立一個完整、真實的三維模型，對所有管線、設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)除了三維尺寸和定位外還需要附加參數(shù)和信息，設(shè)計人員的工作量較常規(guī)設(shè)計增加。此外在進行管道碰撞檢測后，需要調(diào)整模型和圖紙，這些使得Smart Plant 3D 調(diào)整所需的時間大于常規(guī)設(shè)計周期。

如果Smart Plant 3D 模型最終提交給運營單位用于管理和設(shè)備維護，則可以將所有最終采購的設(shè)備信息輸入模型，以方便隨時查看，但需花費更多時間和精力。

4.2.2 設(shè)計變化導致修改工作量大

Smart Plant 3D 的模型對象需更多的參數(shù)和信息，因此設(shè)計過程中的改動需要修改的內(nèi)容就較更繁雜。從本項目運用Smart Plant 3D 設(shè)計的實際情況總結(jié)，3D 設(shè)計更適合在設(shè)計基本完成并不進行較大修改后開始。

4.2.3 管道數(shù)據(jù)庫二次開發(fā)

Smart Plant 3D 的管道數(shù)據(jù)庫建立是一個專業(yè)性很強的工作，需要對軟件內(nèi)部的一些數(shù)據(jù)庫模型構(gòu)架相當熟悉，要精確多種開發(fā)語言，還要熟悉三維設(shè)計結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲和轉(zhuǎn)換方式［3］。普通的工程設(shè)計人員很難在短時間內(nèi)勝任這一工作。

管道數(shù)據(jù)庫建庫工作在整個三維設(shè)計中用時很長，隨著設(shè)計工作的展開，數(shù)據(jù)庫還有很多維護工作。這都對設(shè)計人員提出了更高的要求。

4.2.4 應對措施

1)加強Smart Plant 3D 軟件的培訓與學習，提高設(shè)計人員的軟件操作應用水平;

2)對軟件的可操作性提出建議，讓Smart Plant 3D 軟件更易于操作;

3)根據(jù)項目設(shè)計深度的要求，簡化Smart Plant 3D 模型，減少模型搭建時間及后期修改工作量;

4)完善管道數(shù)據(jù)庫，提高數(shù)據(jù)的重復利用率。

5 結(jié)論

Smart Plant 3D 對于工廠設(shè)計的是影響深遠的，也是行業(yè)的發(fā)展趨勢，特別是對于復雜的工程優(yōu)勢明顯。從本項目來說，對于Smart Plant 3D 的產(chǎn)出成果，本院予以肯定。在與傳統(tǒng)二維設(shè)計方法比較，本院要為此付出了時間和精力。從設(shè)計院的角度來說，選擇采用何種軟件進行設(shè)計首要考慮的是如何在獲得Smart Plant 3D 三維設(shè)計優(yōu)勢的同時保持設(shè)計效率。

［1］劉強，劉燕.淺淡三維工廠設(shè)計系統(tǒng)的應用［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2012，3(1):67 -70.

［2］馬正峰.影響Smart Plant 3D 軟件應用的因素分析［J］.中國石油大學勝利學院學報，2014(3):26 -29.

［3］張晨征.三維設(shè)計軟件的二次開發(fā)［J］.智能電網(wǎng)，2015(2):170 -174.