醫(yī)藥化工行業(yè)中基于AutoCAD平臺的三維工廠設計探討

摘要：基于對醫(yī)藥化工行業(yè)項目和三維工廠軟件特點的分析，通過對比天正建筑、3ds Max、Revit等軟件在建筑信息模型創(chuàng)建的特點，本文提出針對不同項目需求使用不同軟件的協(xié)同模式。充分發(fā)揮基于AutoCAD平臺三維實體及文件類型無縫兼容的特點，整合不同軟件創(chuàng)建的三維工廠模型，進行了多種軟件快速共同實現(xiàn)同一設計項目的探討。

關鍵詞：CADWorx;多軟件協(xié)同;三維工廠

1、前言

醫(yī)藥化工行業(yè)項目一般規(guī)模較小，設備種類多，廠房結構形式多樣，技術更新速度快、設計文件復用率低等特點。由于技術流程短，可操作性強，建設方技術人員參與度高，造成對設計方案的更改較為頻繁，使得不到最后施工階段無法定稿。短時間內大量設計文件的修改易造成設計文件的不統(tǒng)一，形成人為錯誤。三維工廠技術具備所有設計圖紙和數(shù)據(jù)表從同一模型內提取的特點，可以保證設計成品文件的一致性、準確性，使得三維工廠技術越來越得到建設方的青睞。三維工廠技術具備直觀的三維模型、實時檢查碰撞、自動快速地生成設計文件、消除部分預算外更改、提高工程估價精度、縮短項目工期、各專業(yè)分布式的交互操作、數(shù)據(jù)無縫集成和共享、與多種軟件提供雙向接口、服務工廠全生命周期等優(yōu)點。

2、三維工廠構建的總體思路

目前，市場上的三維工廠軟件眾多，PDMS 和 PDS 主要應用于特大型、大型的石油、化工、電力、醫(yī)藥等項目，功能模塊齊全，但操作復雜，價格相對較貴，主要用于大型設計院。Smart Plant 3D、AutoCAD Plant 3D、CADWorx、Auto PDMS 和 PDSoft 主要應用于中小型的工程項目，操作性強，容易上手，價格也較適中。尺有所短寸有所長，各軟件因為設計理念不同，造成在不同模塊設計的精細程度不同，工廠軟件多以三維管道設計見長，對于管道材料可以精確到螺母墊片等，對于建筑結構等設計則偏于粗放。若要形成整個三維工廠的全數(shù)據(jù)模型就免不了多軟件之間的協(xié)同配合設計，發(fā)揮各軟件的特長以適應醫(yī)藥化工行業(yè)多種多樣的項目需求。東北制藥設計公司在2017年大宗原料藥智能制造項目中引入鷹圖公司的CADWorx軟件，該軟件基于AutoCAD平臺的完全兼容AutoCAD命令的3D工廠設計軟件。與其他基于AutoCAD平臺的軟件3ds Max、Revit、天正等可以實現(xiàn)三維實體模型的兼容，并且可以自動檢測碰撞，借此可以發(fā)揮各軟件在建模上的特點實現(xiàn)在同一平臺下各軟件和各專業(yè)的協(xié)同設計。

3、建筑信息模型構建

CADWorx軟件的建筑結構模塊主要以鋼結構為主，建筑模型主要以AutoCAD自帶三維模塊采用搭積木的方式手動繪制，采用最基礎的圖元就需要面對集成度低、費時費力的問題。若要適應醫(yī)藥化工行業(yè)對廠房設計的精細化要求則必須借助別的三維軟件，采用更高效的建模方式以節(jié)省設計時間，根據(jù)對廠房精細度的要求可分別采用天正建筑、3ds Max、Revit等軟件。天正建筑是目前建筑專業(yè)采用的主流平面設計軟件，軟件集成多種柱、墻、門窗、屋頂?shù)冉ㄖY構形式，在平面設計時僅需輸入各構件的基點標高，構件高度等參數(shù)即可形成三維模型，在三維視圖中可以瀏覽整個建筑的外形，通過圖形導出三維模型功能即可參照到CADWorx軟件中快速形成工廠整體模型。天正建筑軟件目前主要用于平面設計，其中預制的三維建筑結構模塊數(shù)量有限，導出的模型能夠滿足僅需提供廠房外形的項目需要。3ds Max作為專業(yè)的三維模型設計軟件，可快速制作建筑的三維模型，其精細度、美觀性更高，在渲染后可以形成項目模型的效果圖。由于其僅是為了模型而建模，不能形成符合設計要求的平面圖文件和數(shù)據(jù)報表，在追求模型效果和實用性上需權衡選擇。Revit軟件作為建筑信息模型的主流軟件，依托建立龐大的族庫，提供更高質量、更加精確的建筑設計，進行自由形狀建模和參數(shù)化設計，同步形成設計平立面圖紙并可計算詳細的材料數(shù)量。配合CADWorx軟件的設備、管道等模塊可形成三維工廠的全數(shù)據(jù)模型。

4、設備及管道模型

CADWorx軟件設備模塊提供標準構件建模和自定義建模兩種方式，軟件內置筒體、各類封頭、椎體、法蘭、裙座、管嘴、設備支撐及泵構件等，通過沿設備軸向疊加及輸入?yún)?shù)可快速形成設備模型，對于醫(yī)藥化工行業(yè)多種非標設備可在預制建模的基礎上通過CAD三維模塊建模，形成完整、準確、美觀的設備模型。通過軟件可形成每種設備的平面圖、立面圖和管口方位圖和數(shù)據(jù)表，與模型一致的設計文件。

基于軟件的元件庫和等級庫可實現(xiàn)對材料表中的每個管道元件從外形到屬性的精確定義，使材料表能夠根據(jù)用戶需求實現(xiàn)不同形式的自定義格式，完成模型中同類元件的快速篩選、整體編輯等操作。依托龐大的數(shù)據(jù)庫，管道模型繪制時基本處于點選和輸入定位尺寸的簡單操作中，材料表統(tǒng)計在模型完成的同時就可導出，使設計人員從重復枯燥的材料統(tǒng)計中解放出來，投入更具創(chuàng)新性的設計工作中。CADWorx軟件設備及管道模塊因基于AutoCAD平臺，同樣可以導出三維實體模型，參照到其他軟件中進行模型整合，協(xié)同設計，補充天正與Revit中工業(yè)管道模塊。

5、結論及展望

面對醫(yī)藥化工行業(yè)種類繁多的小項目，三維工廠設計不只是多專業(yè)的協(xié)同設計，同時需要發(fā)揮多種軟件的特點以滿足不同設計項目的個性需求。通過定制針對性的三維項目方案有效應對醫(yī)藥化工設計項目周期短、工藝種類多、廠房結構多樣等特點。三維工廠模型的設計理念在醫(yī)藥化工行業(yè)中推行多年，很多大中型設計公司進行了探索，逐漸形成各具特色的設計和數(shù)字化交付模式，為設計行業(yè)培養(yǎng)了大量相關人才，使三維設計成為主流設計模式的思想逐漸深入人心。

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（作者單位：沈陽東北制藥設計有限公司）

作者簡介：馮向應，1986年，男，碩士研究生，化學工程專業(yè)，主要從事醫(yī)藥化工設計工作。