淺談數(shù)字化設(shè)計(jì)在油田地面工程中的應(yīng)用策略

吳曉雪

（大慶油田自動(dòng)化儀表有限公司，黑龍江 大慶 163000）

近年來(lái)，隨著我國(guó)信息化以及數(shù)字化技術(shù)水平的不斷提升，國(guó)內(nèi)工程設(shè)計(jì)方案及環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化。結(jié)合當(dāng)前設(shè)計(jì)情況來(lái)看，傳統(tǒng)以人工設(shè)計(jì)為主的模式已經(jīng)難以適用于當(dāng)前數(shù)字化發(fā)展背景當(dāng)中。為進(jìn)一步提升工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)效率，設(shè)計(jì)人員主張運(yùn)用數(shù)字化設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作的統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式不同，基于數(shù)字化技術(shù)的設(shè)計(jì)方式可以聯(lián)合不同專業(yè)設(shè)計(jì)人員與相關(guān)部門協(xié)同合作，根據(jù)業(yè)主以及施工方需求，動(dòng)態(tài)獲取工程設(shè)計(jì)信息。并以動(dòng)態(tài)化工程設(shè)計(jì)方式，加速推進(jìn)工程項(xiàng)目施工進(jìn)度，保障工程質(zhì)量安全。以油田地面工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作為例，該設(shè)計(jì)工作可細(xì)為多個(gè)階段以及分項(xiàng)工程，設(shè)計(jì)期間常常會(huì)產(chǎn)生大量交叉性問(wèn)題以及關(guān)聯(lián)問(wèn)題，如果單純按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式進(jìn)行針對(duì)性處理，不僅會(huì)增多設(shè)計(jì)變更問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)延長(zhǎng)開發(fā)周期。為規(guī)避這一問(wèn)題，油田地面工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員主張利用數(shù)字化設(shè)計(jì)方式簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)任務(wù)，提高設(shè)計(jì)效率。

1 重建油田地面工程設(shè)計(jì)流程，構(gòu)建虛擬、網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)環(huán)境

與傳統(tǒng)二維平面設(shè)計(jì)方法不同，數(shù)字化設(shè)計(jì)方式可通過(guò)采用并行的設(shè)計(jì)方案，對(duì)油田地面工程設(shè)計(jì)流程進(jìn)行重新整合與分析，促使工程設(shè)計(jì)流程變得更加扁平化與合理化。一般來(lái)說(shuō)，油田地面工程所涉及的流程內(nèi)容主要以3D網(wǎng)絡(luò)及虛擬協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)為核心點(diǎn)，通過(guò)協(xié)同發(fā)展多種因素，重新整合設(shè)計(jì)流程，保障油田地面工程設(shè)計(jì)工作的科學(xué)性與合理性。

與此同時(shí)，數(shù)字化設(shè)計(jì)方式可以為油田地面工程設(shè)計(jì)流程構(gòu)建虛擬、網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)環(huán)境，設(shè)計(jì)人員可在該環(huán)境中對(duì)油田地面工程設(shè)計(jì)流程進(jìn)行重新梳理與定位。并通過(guò)確立多個(gè)分項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)，將知識(shí)信息以及可視化應(yīng)用于其中，為油田地面工程設(shè)計(jì)工作提供良好的虛擬化及網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境。

2 利用三維設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)虛擬裝配設(shè)計(jì)過(guò)程

2.1 借助協(xié)同設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件以及裝配體的三維定義

虛擬裝配設(shè)計(jì)基本上可以視為油田地面工程設(shè)計(jì)體系的重要內(nèi)容，在設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可利用三維設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬裝配過(guò)程的模擬分析。舉例而言，設(shè)計(jì)人員可主動(dòng)結(jié)合三維設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬分析。并將分析反饋結(jié)果，以物理模擬以及運(yùn)動(dòng)模擬方式進(jìn)行展示。一般來(lái)說(shuō)，在對(duì)油田地面工程實(shí)施數(shù)字化設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員可借助三維設(shè)計(jì)手段對(duì)總裝配圖進(jìn)行不同層次領(lǐng)域的研究與分析。

如可以對(duì)零部件以及裝配體進(jìn)行三維定義，并在裝配體中構(gòu)建多種參照關(guān)系，促使各個(gè)零件體可以實(shí)現(xiàn)三維化裝配與設(shè)計(jì)過(guò)程。在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可從裝配設(shè)計(jì)文件中對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)掌握與分析。并根據(jù)分析反饋結(jié)果，做好協(xié)同設(shè)計(jì)工作。其中，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正，并結(jié)合設(shè)計(jì)工作進(jìn)度有效形成裝配件。

2.2 利用自上而下的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)高效工程設(shè)計(jì)過(guò)程

設(shè)計(jì)人員可利用自上而下的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)零部件的多點(diǎn)關(guān)聯(lián)，及時(shí)確定零部件相互間的聯(lián)接關(guān)系以及對(duì)位關(guān)系。舉例而言，在開展油田地面工程設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)生產(chǎn)工藝流程以及管線設(shè)備情況進(jìn)行合理布置，并重點(diǎn)針對(duì)管件控制元件及走向進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。

除此之外，因地面工程設(shè)備在規(guī)格型號(hào)以及布局結(jié)構(gòu)方面存在不同，在控制流程以及工程造價(jià)方面也會(huì)存在一定差別。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該主動(dòng)利用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，確立科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案。并主動(dòng)要求用戶參與進(jìn)來(lái)，盡量在網(wǎng)絡(luò)化以及可視化設(shè)計(jì)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整處理。這樣一來(lái)，可以更加方便業(yè)主與施工單位之間的協(xié)同管理，完成高效工程設(shè)計(jì)過(guò)程。

3 按照數(shù)字化虛擬設(shè)計(jì)原則，構(gòu)建科學(xué)、合理的工程設(shè)計(jì)模型

3.1 數(shù)字化三維模型的構(gòu)建分析

數(shù)字化虛擬設(shè)計(jì)主要以開發(fā)模型為核心要點(diǎn)，在構(gòu)建數(shù)字化三維模型的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可通過(guò)與其他資源進(jìn)行協(xié)同使用，以網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)資源共享方式實(shí)現(xiàn)建模分析過(guò)程。與常規(guī)建模分析方式不同，數(shù)字化三維模型可以防止設(shè)計(jì)人員重復(fù)建模，實(shí)現(xiàn)高效設(shè)計(jì)過(guò)程。其中，對(duì)于油田地面工程設(shè)計(jì)而言，供應(yīng)商可以為用戶提供外部模型。

此時(shí)，工程設(shè)計(jì)人員可利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)文件的下載處理。除此之外，在油田地面工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員可針對(duì)裝配件模型內(nèi)部尤其是電動(dòng)機(jī)以及控制閥，進(jìn)行三維模擬裝配。根據(jù)裝配反饋情況，對(duì)油田地面工程實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)把握。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理或者其他隱患問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該及時(shí)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，以防止對(duì)油田地面工程建設(shè)效果造成不利影響。

3.2 零件體三維模型的構(gòu)建分析

結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化設(shè)計(jì)情況來(lái)看，多數(shù)零件體三維模型在構(gòu)建方面變得越來(lái)越容易。再加上軟件開發(fā)工具逐漸朝向大眾化方向駛進(jìn)，促使三維數(shù)字模型在工程設(shè)計(jì)中可以更好地發(fā)揮出高效化與人性化優(yōu)勢(shì)。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可按照工程設(shè)計(jì)意圖，主動(dòng)結(jié)合工程草圖相關(guān)性能參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件體三維模型的有效構(gòu)建。在構(gòu)建分析過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)零件體三維模型的展示情況，對(duì)相關(guān)細(xì)節(jié)要點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析。

在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行更換調(diào)整，或者也可以將平面視圖作為基礎(chǔ)，構(gòu)建科學(xué)合理的三維模型。與以往工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)相比，數(shù)字化設(shè)計(jì)方式無(wú)論是在設(shè)計(jì)效率還是在設(shè)計(jì)質(zhì)量方面均得到明顯加強(qiáng)。舉例而言，設(shè)計(jì)人員可利用CAD數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件對(duì)材料類型以及力學(xué)環(huán)境等參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理確定與分析。并根據(jù)分析反饋情況，構(gòu)建科學(xué)合理的三維表現(xiàn)形式，根據(jù)模型情況，對(duì)相關(guān)細(xì)節(jié)要點(diǎn)進(jìn)行合理調(diào)整。除此之外，在設(shè)計(jì)分析期間，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)油田地面工程實(shí)際需求對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保障最終設(shè)計(jì)的結(jié)果滿足油田地面工程實(shí)際需求。

3.3 結(jié)合實(shí)際需求，調(diào)整參數(shù)數(shù)據(jù)

油田地面工程及相關(guān)設(shè)計(jì)文件可使用命令或者操作方式，從三維模塊庫(kù)中提取相關(guān)數(shù)據(jù)，目的在于促使工程設(shè)計(jì)圖文件與三維模型之間始終保持良好的平行關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)模型發(fā)生變化就意味著結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)生改變。這樣一來(lái)，工程圖內(nèi)相對(duì)應(yīng)的尺寸也會(huì)發(fā)生變化。與傳統(tǒng)平面二維設(shè)計(jì)相比，基于數(shù)字化設(shè)計(jì)方式的油田地面工程模型可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行改變。

舉例而言，如果用戶在施工建設(shè)之前需要對(duì)設(shè)備規(guī)格型號(hào)進(jìn)行更改處理，只需要對(duì)設(shè)計(jì)文件中三維模型參數(shù)進(jìn)行替換處理，就可以達(dá)到預(yù)期的更改效果。同時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員也可以根據(jù)工程實(shí)際需求以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)修改與完善，以保障工程模型設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，傳統(tǒng)二維平面設(shè)計(jì)方法已經(jīng)難以適用于當(dāng)前數(shù)字化設(shè)計(jì)背景中。在這樣的發(fā)展態(tài)勢(shì)下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該主動(dòng)利用數(shù)字化設(shè)計(jì)方式，以交互式繪制化設(shè)置為主要特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容的三維可視化處理。結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用情況來(lái)看，隨著數(shù)字化設(shè)計(jì)方式的不斷推廣與應(yīng)用，以油田地面工程為首的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作無(wú)論是在設(shè)計(jì)效率還是在設(shè)計(jì)質(zhì)量方面均得到了明顯加強(qiáng)，具有重要的應(yīng)用。鑒于數(shù)字化設(shè)計(jì)方式的重要性，建議在今后的發(fā)展中，油田地面工程項(xiàng)目應(yīng)該主動(dòng)結(jié)合多個(gè)學(xué)科專業(yè)以及實(shí)際施工環(huán)境，制定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案。并在此基礎(chǔ)上，主動(dòng)加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)人員的團(tuán)結(jié)協(xié)作效率，促使設(shè)計(jì)流程變得更加簡(jiǎn)化。相信在全體人員的不斷努力下，數(shù)字化設(shè)計(jì)在油田地面工程領(lǐng)域以及其他領(lǐng)域中將會(huì)得到更好的應(yīng)用與發(fā)展。