三維數(shù)字化協(xié)同技術(shù)在電廠設(shè)計(jì)中的實(shí)踐研究

秦達(dá)飛

【摘 ?要】依據(jù)電力行業(yè)對(duì)數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)的普遍認(rèn)識(shí)，參考中國(guó)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)所制定的規(guī)范，以電力勘測(cè)設(shè)院、電力設(shè)計(jì)院為代表的一批設(shè)計(jì)院把數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)分解成了以下四個(gè)階段：項(xiàng)目訂制、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、布置設(shè)計(jì)、詳圖設(shè)計(jì)，文章就四段式協(xié)同設(shè)計(jì)的理論依據(jù)與實(shí)踐方法做了研究實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì);四段式設(shè)計(jì);布置設(shè)計(jì);協(xié)同設(shè)計(jì)

引言

在利用數(shù)字化協(xié)同技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要將其分為如下幾個(gè)部分：系統(tǒng)設(shè)計(jì)、詳圖設(shè)計(jì)、項(xiàng)目定制以及布置設(shè)計(jì)，其中，在項(xiàng)目定制方面，除了包含項(xiàng)目的 WBS 之外，還涉及了對(duì)數(shù)據(jù)的建立以及相關(guān)工作人員的劃分工作;在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，其核心工作就是設(shè)計(jì) P & ID 圖;布置設(shè)計(jì)方面主要是針對(duì)電廠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、應(yīng)用設(shè)備、管道以及涉及的各種建筑進(jìn)行三維模型的創(chuàng)建，而后在相關(guān)三維模型的基礎(chǔ)上添加實(shí)體參數(shù)，以此實(shí)現(xiàn)實(shí)體和三維模型的有效結(jié)合，最后再對(duì)該模型進(jìn)行定義;在詳圖設(shè)計(jì)方面，主要任務(wù)是剖析三維模型圖，并提取出立剖圖以及平面圖，不難看出，在這四個(gè)部分中，最重要的階段就是系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段。發(fā)展中，信息共享以及有效傳輸一定意義上有著很重要的作用。對(duì)于數(shù)字化電廠采用協(xié)同技術(shù)以及三維技術(shù)在一定意義上能夠使得電廠的效率提升，在這當(dāng)中主要就是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有效應(yīng)用，從而能夠?qū)⑵矫嬖O(shè)計(jì)專項(xiàng)三維設(shè)計(jì)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以此來使得數(shù)字化電廠有效穩(wěn)定發(fā)展。

一、協(xié)同與三維設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)過程

（一）協(xié)同與三維設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)

a直觀性，對(duì)于三維設(shè)計(jì)技術(shù)來講其主要就是采用計(jì)算機(jī)對(duì)物體的立體模型在布置中實(shí)現(xiàn)仿真處理，對(duì)電廠的工作環(huán)境進(jìn)行仿真，有著一定的直觀性。b協(xié)同性。其主要表現(xiàn)在三維設(shè)計(jì)對(duì)于相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的應(yīng)用，在相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)當(dāng)中，采用三維技術(shù)能夠?qū)τ谙嚓P(guān)的系統(tǒng)以及布置狀況信息有效協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，對(duì)傳統(tǒng)的面對(duì)面的方式進(jìn)行了擯棄，采用相關(guān)的數(shù)據(jù)模型對(duì)于平面設(shè)計(jì)當(dāng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息有效設(shè)計(jì)，從而將數(shù)據(jù)獲取的實(shí)時(shí)性以及數(shù)據(jù)模型信息進(jìn)行獲取，從而有效的實(shí)現(xiàn)不同的專業(yè)當(dāng)中同步協(xié)同作用。c信息集成。三維設(shè)計(jì)模型有兩種屬性，一種是圖形屬性，一種是非圖形屬性，采用相關(guān)的模型當(dāng)中所表現(xiàn)出的工程信息以及物理信息和管理信息，從而為電廠實(shí)現(xiàn)數(shù)字化奠定良好的發(fā)展基礎(chǔ)。

（二）協(xié)同與三維設(shè)計(jì)技術(shù)的過程

數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)的過程被分為四個(gè)階段：項(xiàng)目訂制、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、布置設(shè)計(jì)、詳圖設(shè)計(jì)。項(xiàng)目訂制包含以下幾個(gè)部分的內(nèi)容：項(xiàng)目的WBS、相關(guān)人員權(quán)限的劃分，相關(guān)數(shù)據(jù)服務(wù)的建立及各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的訂制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要指P&ID圖的設(shè)計(jì)。布置設(shè)計(jì)包含以下幾個(gè)部分的內(nèi)容：（1）對(duì)全廠內(nèi)的各種設(shè)備、建筑、結(jié)構(gòu)等實(shí)體建立三維模型。（2）在所建立的模型上附加各種設(shè)備、建筑、結(jié)構(gòu)等實(shí)體的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)，完成附加后即得到了各類實(shí)體的數(shù)字化三維模型。（3）對(duì)所建立的數(shù)字化模型之間的關(guān)系做出詳細(xì)的定義。在布置設(shè)計(jì)過程中亦包含信息模型的協(xié)同、各個(gè)專業(yè)間提資的流程、并行設(shè)計(jì)等技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

二、三維數(shù)字化協(xié)同技術(shù)在電廠設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)電廠的過程中，最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，即設(shè)計(jì) P & ID 流程圖。一般情況下，對(duì) P & ID 的應(yīng)用是有一定要求的，要能夠滿足有效轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)、自定義查看功能，能夠生成相關(guān)報(bào)表，可以滿足制圖和定制標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際展開項(xiàng)目施工前，就應(yīng)該明確提出項(xiàng)目應(yīng)符合的所有標(biāo)準(zhǔn)，便于提前做好準(zhǔn)備工作，為項(xiàng)目的順利進(jìn)行做好鋪墊。在電廠設(shè)計(jì)過程中，要持續(xù)強(qiáng)化對(duì)三維模型的創(chuàng)建，此舉既能夠?yàn)槟Ｐ偷男薷膭?chuàng)造便利條件，又可以在一定程度上滿足后期對(duì)模型的應(yīng)用要求，同時(shí)，在創(chuàng)建三維模型時(shí)，還應(yīng)該保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，必須實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)圖完整的目標(biāo)，在對(duì)二維圖和三維圖展開自動(dòng)校驗(yàn)時(shí)，要用到 PDMS 系統(tǒng)，這是一款以數(shù)據(jù)為中心的管理和設(shè)計(jì)軟件，應(yīng)用該軟件能夠確保系統(tǒng)圖和模型保持一致，對(duì)設(shè)計(jì)水平的提升起到了極大的促進(jìn)作用。

（二）布置設(shè)計(jì)

創(chuàng)建軸網(wǎng)。作為電力設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，機(jī)務(wù)專業(yè)主要就是需要和其他的相關(guān)專業(yè)進(jìn)行協(xié)同有效建立相應(yīng)坐標(biāo)和對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)有效確定，從而對(duì)軸網(wǎng)創(chuàng)建。軸網(wǎng)主要是由PDMS提供的GridLine工具完成，軸網(wǎng)原點(diǎn)位置若是在確定之后，通常很少更改。在軸網(wǎng)完成確定之后需要將數(shù)據(jù)庫(kù)層次進(jìn)行保存，同時(shí)對(duì)其權(quán)限只能設(shè)置為“只讀”。采用對(duì)軸網(wǎng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，以此來確保所有的專業(yè)在進(jìn)行模型安裝當(dāng)中的位置有效準(zhǔn)確。創(chuàng)建三維設(shè)備模型。設(shè)備模型在劃分中的規(guī)則需要在項(xiàng)目策劃中進(jìn)行確定，根據(jù)系統(tǒng)或者區(qū)域可以將其有效的設(shè)置在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中?？梢圆捎孟鄳?yīng)的設(shè)備模板，對(duì)有關(guān)設(shè)備信息進(jìn)行有效查找。創(chuàng)建三維管道模型。管道模型在規(guī)劃當(dāng)中通常是在策劃當(dāng)中對(duì)其確定，在對(duì)模型的劃分中按照系統(tǒng)劃分或者按照區(qū)域劃分。對(duì)于管道的建模，通常需要對(duì)數(shù)據(jù)自身的一致性進(jìn)行檢查，和對(duì)其三維有效校驗(yàn)和進(jìn)行碰撞檢查。三維模型在布置中因?yàn)楦鱾€(gè)專業(yè)在建模中是實(shí)時(shí)的，所以在完成布置之后需要對(duì)管道有效進(jìn)行碰撞檢查。對(duì)于碰撞處所需要加強(qiáng)設(shè)計(jì)修正以及有效配合，對(duì)成品所產(chǎn)生的碰撞進(jìn)行消除。創(chuàng)建三維建筑、結(jié)構(gòu)模型。建筑結(jié)構(gòu)建模使用AECOsimBuildingDesigner軟件完成。三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)是一種面向多種對(duì)象以及多種專業(yè)集成的應(yīng)用軟件。對(duì)于系統(tǒng)最為重要的特征就是建立相應(yīng)的信息化三維模型設(shè)計(jì)作為實(shí)際的數(shù)據(jù)點(diǎn)，對(duì)于所有的平面設(shè)計(jì)圖紙以及報(bào)告和相關(guān)的成果都是采用該數(shù)據(jù)源生成，這種方式能夠確保結(jié)果符合要求。

（三）協(xié)同工作以及專業(yè)資料的提取

首先，孔洞配合提資。開孔作業(yè)中第一步需要考慮的問題就是留孔，具體操作過程中涉及的留孔模型文件可以參照軸網(wǎng)文件，注意保證開孔位置的準(zhǔn)確性，樓板以及墻體的模型文件也可以參考具開孔過程;而后開始運(yùn)用 Micro Station，可以在結(jié)構(gòu)專業(yè)中應(yīng)用孔洞的形狀以及位置等材料;緊接著，在結(jié)構(gòu)專業(yè)獲取到開孔的提資模型后，就能夠?qū)⑵溥\(yùn)用在相應(yīng)的模型或開孔結(jié)構(gòu)上了，并對(duì)各專業(yè)在創(chuàng)建模型過程中產(chǎn)生的矛盾進(jìn)行全面檢查;最后選取合理的工具開設(shè)孔洞。其次。埋件配合提資。如果涉及的專業(yè)較多，則需要逐一展開埋件提資模型的創(chuàng)建，為了有效區(qū)分模型，還要對(duì)其進(jìn)行命名。在創(chuàng)建埋件模型時(shí)，出于實(shí)際需要，土建專以外的其他專業(yè)均無(wú)需創(chuàng)建完整的埋件模型，通過對(duì)埋件模型進(jìn)行研究和分析來獲取埋件圖紙，而后把相關(guān)信息詳細(xì)標(biāo)注在圖紙上，至于標(biāo)注內(nèi)容，可以按照實(shí)際需求自定義標(biāo)注。最后，圖形生成。DRAFT平面圖生成：相對(duì)于模型表達(dá)以及標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際的要求可以按照相應(yīng)的要求進(jìn)行定義，在管道表達(dá)當(dāng)中可以全部采用雙線帶中心線，在這當(dāng)中，小管徑主要是可以應(yīng)用單線，大管徑主要為雙線帶中心線，管道的中心線主要是用戶自行對(duì)進(jìn)行選擇或者消除，不需要進(jìn)行手動(dòng)對(duì)其實(shí)施添加;對(duì)于隱藏線在實(shí)際的處理中其作用非常重要，能夠可以對(duì)模型實(shí)現(xiàn)有效分析成為平面圖，對(duì)其剖切可以產(chǎn)生陰影線。而在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)中，由于沒有統(tǒng)一的三維模型，常常出現(xiàn)平、立、剖不一致的現(xiàn)象。而使用剖切平面工具，能夠非常有效保證平面圖和立面圖以及剖面圖完全一致，而且在模型修改后，平、立、剖面圖只需更新計(jì)算即可全部自動(dòng)更新。原有的標(biāo)注信息依舊會(huì)保留在圖紙中，不會(huì)丟失。

結(jié)論

通在實(shí)際工程中的實(shí)踐，得到了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)與四段式三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)的效果的對(duì)比：二維設(shè)計(jì)的可視化較差，對(duì)于碰撞檢測(cè)沒有完善的解決方案;二維的信息集成度較低，很難規(guī)劃出參數(shù)化快速建模的方案;二維設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化以及數(shù)據(jù)的管理較差，而三維設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)據(jù)可以在設(shè)計(jì)的時(shí)候自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并糾正不正確的設(shè)計(jì);三維設(shè)計(jì)的協(xié)作工作能力較二維強(qiáng)。

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（作者單位：中國(guó)電建集團(tuán)河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司）