集成環(huán)境下二三維關(guān)聯(lián)與屬性同步解決方案

■ 華陸工程科技有限責(zé)任公司 胡波 李晨

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，集成化的設(shè)計(jì)平臺(tái)日趨完善，多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)。如何能讓多專業(yè)更好地協(xié)同合作，已成為設(shè)計(jì)工作的重中之重。隨著科技革命的到來，工程建設(shè)行業(yè)亟待轉(zhuǎn)型，工程項(xiàng)目的數(shù)字化交付是大勢(shì)所趨，如何運(yùn)用智能工具快速完成數(shù)據(jù)校核與傳遞尤為重要。

在現(xiàn)有的工作模式下，三維模型作為數(shù)字化工程設(shè)計(jì)的重要組成部分，所接收的條件主要來自工藝專業(yè)。但由于國(guó)內(nèi)多數(shù)設(shè)計(jì)變更頻繁，工期要求緊，即便Smart 3D中可以使用關(guān)聯(lián)模塊實(shí)現(xiàn)二三維關(guān)聯(lián)及屬性值的傳遞，但在實(shí)際項(xiàng)目執(zhí)行過程中仍存在模型自動(dòng)關(guān)聯(lián)匹配度低、后期屬性值傳遞修改量大的問題。

本文結(jié)合SmartPlant?Foundation （SPF）的使用情況，針對(duì)在集成環(huán)境下Intergraph Smart?P&ID與Intergraph Smart 3D二三維關(guān)聯(lián)耗時(shí)、屬性修改繁瑣的現(xiàn)狀，通過規(guī)范Smart P&ID與Smart 3D工作流程，開發(fā)各階段工具軟件校驗(yàn)報(bào)告及屬性批量修改工具，并給出解決方案，以實(shí)現(xiàn)二三維關(guān)聯(lián)及屬性的批量傳輸。

1.集成設(shè)計(jì)環(huán)境下屬性傳遞現(xiàn)狀與存在的問題

1.1 屬性傳遞現(xiàn)狀

集成設(shè)計(jì)軟件能夠提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳遞平臺(tái)，但由于國(guó)內(nèi)項(xiàng)目工期太緊，往往無法發(fā)揮其最大優(yōu)勢(shì)。按照規(guī)范的工作流程，在Smart 3D中進(jìn)行建模之前，應(yīng)當(dāng)先使用Smart P&ID完成圖紙繪制，然后將P&ID圖紙發(fā)布到SPF平臺(tái)，Smart 3D接收?qǐng)D紙后通過抓取P&ID圖面信息來搭建三維模型，即“二維指導(dǎo)三維建?！?，完成管道屬性的傳遞。但由于實(shí)際項(xiàng)目的各種原因，經(jīng)常需要后期對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行二三維關(guān)聯(lián)，此時(shí)，Smart 3D同時(shí)為用戶提供了手動(dòng)關(guān)聯(lián)和自動(dòng)關(guān)聯(lián)兩種功能。

手動(dòng)關(guān)聯(lián)模式下，用戶需要在三維模型中逐個(gè)選取需要關(guān)聯(lián)的三維模型，完成二三維的關(guān)聯(lián)工作，此種模式工作量大，僅適合處理個(gè)別模型。

當(dāng)用戶選擇自動(dòng)關(guān)聯(lián)模式時(shí)，用戶進(jìn)入的界面被劃分為三個(gè)區(qū)域，分別為：Ambiguours Objects、Not Correlated Object、Correlated Objects。

Ambiguours Objects：系統(tǒng)認(rèn)為 P&ID與Smart 3D模型間有一定關(guān)聯(lián)關(guān)系的對(duì)象，需要用戶來確定匹配的正確性，同時(shí)提供了批量進(jìn)行關(guān)聯(lián)的功能。

Not Correlated Object：3D中無法在 P&ID圖中找到有對(duì)應(yīng)關(guān)系的一些對(duì)象，對(duì)這些內(nèi)容，需要對(duì)P&ID圖紙進(jìn)一步完善后再做關(guān)聯(lián)。

Correlated Objects：系統(tǒng)已完成自動(dòng)關(guān)聯(lián)的對(duì)象。

在完成自動(dòng)關(guān)聯(lián)操作后，可以通過View P&ID來查看圖紙關(guān)聯(lián)狀態(tài)。如圖1所示，圖中不同顏色代表不同的關(guān)聯(lián)狀態(tài)，對(duì)于已經(jīng)做了關(guān)聯(lián)的對(duì)象，我們需要進(jìn)一步逐個(gè)處理數(shù)據(jù)的不一致性。

如圖2所示，系統(tǒng)對(duì)模型中存在的“元件缺失”“數(shù)據(jù)不一致”及“拓?fù)潢P(guān)系”進(jìn)行檢查，對(duì)存在問題的內(nèi)容以紅色背景高亮顯示，自動(dòng)關(guān)聯(lián)后，手動(dòng)處理完這些數(shù)據(jù)不一致性，二三維關(guān)聯(lián)及校驗(yàn)的工作才算完成。

1.2 存在的問題

按照國(guó)內(nèi)工程公司的設(shè)計(jì)習(xí)慣，很多項(xiàng)目多是進(jìn)行后期關(guān)聯(lián)。通過實(shí)際項(xiàng)目的關(guān)聯(lián)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，后期關(guān)聯(lián)存在大量問題，導(dǎo)致關(guān)聯(lián)難度大，需要消耗巨大的人工時(shí)來完成。例如，P&ID繪圖人員對(duì)對(duì)象屬性的填寫不規(guī)范；在做關(guān)聯(lián)和校驗(yàn)的過程中，Smart 3D模型員無法及時(shí)將信息反饋給P&ID繪圖員，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)校驗(yàn)的過程；在做數(shù)據(jù)校驗(yàn)的過程中，二維圖紙到三維模型數(shù)據(jù)傳遞效率低，需要逐個(gè)模型進(jìn)行處理等問題。

此外，如何在集成項(xiàng)目后期關(guān)聯(lián)時(shí)減少數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，提高二三維數(shù)據(jù)的正確性及傳遞效率，同樣是需要迫切解決的問題。

圖1 圖紙關(guān)聯(lián)狀態(tài)圖

圖2 關(guān)聯(lián)界面圖

圖3 從Smart P&ID到Smart 3D的工作流

2.解決方案

根據(jù)對(duì)項(xiàng)目過程中問題的收集、歸納與總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)通過制定規(guī)范的操作流程，在集成的各個(gè)環(huán)節(jié)開發(fā)相應(yīng)的輔助工具能夠有效地避免上述問題，并且可以大幅提高后期關(guān)聯(lián)的工作效率（圖3）。

在Smart P&ID設(shè)計(jì)人員完成P&ID圖紙繪圖工作后，對(duì)P&ID數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)可以降低數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率。如表1所示，檢測(cè)的依據(jù)是項(xiàng)目工廠對(duì)象表中的必填和選填項(xiàng)。要進(jìn)行項(xiàng)目數(shù)字化集成設(shè)計(jì)并最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字化交付，就必須嚴(yán)格按照項(xiàng)目前期制定的《工廠對(duì)象分類及屬性內(nèi)容規(guī)定》執(zhí)行項(xiàng)目。

表1 數(shù)字化交付項(xiàng)目工廠對(duì)象表

表2 自動(dòng)關(guān)聯(lián)階段具體屬性

針對(duì)必填和選填屬性，在Smart P&ID的Drawing Manager中利用Report模塊對(duì)各類型的Object進(jìn)行報(bào)表定制與輸入，那么輸出的依舊是《工廠對(duì)象分類及屬性內(nèi)容規(guī)定》中定義的屬性。對(duì)于輸出的報(bào)表，再通過Excel VBA開發(fā)了校驗(yàn)程序，由工藝專業(yè)完成前期自行校驗(yàn)工作。

如果說項(xiàng)目正處于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段，那么也可以只針對(duì)和二三維關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，等數(shù)據(jù)校驗(yàn)完成后，將圖紙發(fā)布到SPF，隨后Smart 3D進(jìn)行圖紙接收。

同樣對(duì)于三維模型，在做自動(dòng)關(guān)聯(lián)之前，模型員也需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，其中在自動(dòng)關(guān)聯(lián)階段具體屬性校驗(yàn)的依據(jù)，見表2中相關(guān)屬性。

以上數(shù)據(jù)是否正確匹配，直接決定Smart 3D端是否可以完成自動(dòng)關(guān)聯(lián)的工作。通過Smart 3D中Drawing and report模塊對(duì)以上模型定制校驗(yàn)報(bào)告，等數(shù)據(jù)校驗(yàn)完成并進(jìn)行相應(yīng)的整改之后，為進(jìn)一步提高自動(dòng)關(guān)聯(lián)的效率，建議嚴(yán)格按照以下操作順序依次對(duì)Smart 3D模型進(jìn)行二三維關(guān)聯(lián)，這里使用自動(dòng)關(guān)聯(lián)的方式來完成。

自動(dòng)關(guān)聯(lián)完成后，模型員對(duì)3D中存在的“元件缺失”“數(shù)據(jù)不一致”及“拓?fù)潢P(guān)系”進(jìn)行檢查，對(duì)存在問題的內(nèi)容以紅色背景高亮顯示。用戶可以根據(jù)提示對(duì)選中的屬性進(jìn)行“Update”操作，完成對(duì)三維模型的數(shù)據(jù)更新。對(duì)于“元件缺失”和“拓?fù)潢P(guān)系”的錯(cuò)誤，則需要修改三維模型來處理。

圖4 各類型對(duì)象P&ID-＞SPF，SPF-＞S3D對(duì)應(yīng)Mapping以及邏輯關(guān)系圖

圖5 集成環(huán)境中Equipment/Nozzle/Pipeline/PipeRun/Piping Component的類型對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

圖6 PipeRun的Mapping屬性對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

圖7 各類型Mapping傳遞屬性匯總圖

執(zhí)行完以上工作后，二三維關(guān)聯(lián)工作已經(jīng)完成，下面再通過Automation程序的開發(fā)，解決工藝專業(yè)與管道專業(yè)數(shù)據(jù)不一致批量反饋的問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)3D模型中屬性的批量修改。

在Schema Editor中我們可以查看各種類型對(duì)象P&ID-＞SPF，SPF-＞S3D對(duì)應(yīng) Mapping以及邏輯關(guān)系（圖4）。整理出集成環(huán)境中Equipment/Nozzle/Pipeline/PipeRun/Piping Component 的類型對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖5）。

根據(jù)以上對(duì)象分類，利用Schema Editor導(dǎo)出P&ID-＞S3D的傳遞屬性，得出PipeRun的Mapping屬性對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖6）；導(dǎo)出Excel，最終進(jìn)行各類型所有Mapping傳遞屬性的匯總（圖7）。

開發(fā)Automation程序，在Smart 3D端同時(shí)獲取Design Basic和Smart 3D數(shù)據(jù)，將P&ID中存在的問題生成統(tǒng)一報(bào)表返給P&ID模型員。

為了提高數(shù)據(jù)的校驗(yàn)效率，我們開發(fā)的數(shù)據(jù)校驗(yàn)程序是以P&ID圖紙為單位，依據(jù)P&ID的PAU結(jié)構(gòu)找到圖紙目錄，然后針對(duì)圖紙進(jìn)行Objects數(shù)據(jù)檢查，以方便用戶更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)。

我們公司實(shí)際項(xiàng)目根據(jù)3D建模需求，匯總了P&ID到3D的常用修改屬性，并針對(duì)此類屬性開發(fā)了Automation程序?qū)ζ溥M(jìn)行批量修改。此二三校驗(yàn)工具不僅可以進(jìn)行屬性的批量修改，而且能夠快速定義到相關(guān)三維模型，提高了模型人員同步數(shù)據(jù)的工作效率。

3.總結(jié)

通過測(cè)試我們發(fā)現(xiàn)，制定符合項(xiàng)目執(zhí)行的工作流，規(guī)范數(shù)據(jù)輸入，加強(qiáng)數(shù)據(jù)集成過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)校驗(yàn)，開發(fā)輔助工具，能大大提高設(shè)計(jì)人員的工作效率，提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，為數(shù)字化交付積累更豐富的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)我們深知，數(shù)據(jù)集成是一個(gè)龐大且復(fù)雜的過程，需要不斷深入挖掘需求，從點(diǎn)滴入手，最終才能實(shí)現(xiàn)理想的結(jié)果。

數(shù)字化交付已經(jīng)逐漸從口號(hào)到落地生根，越來越多業(yè)主關(guān)注交付，渴望通過數(shù)字化交付實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效利用。如何保證數(shù)據(jù)的同源性，需要工程公司重點(diǎn)關(guān)注。全新的設(shè)計(jì)理念必然帶來不一樣的流程和工作模式，而隨著項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的不斷積累、應(yīng)用深度的不斷加大，我們也將會(huì)面臨更多的問題。各類智能設(shè)計(jì)軟件只是輔助設(shè)計(jì)的工具，如何讓智能軟件真正做到“智能化”，從而大幅提高工作效率，才是最終目的。顯然，我們還有很長(zhǎng)的路要走。