PDMS和CADWorx在工程設(shè)計中的應(yīng)用比較

孫磊　王強　楊濤

摘要：根據(jù)實際發(fā)電項目三維設(shè)計的應(yīng)用情況，對PDMS和CADWorx兩種設(shè)計軟件進行了比較分析。這兩種三維設(shè)計軟件在工程設(shè)計中都有著廣泛的應(yīng)用，但是它們又各具特點?，F(xiàn)從多個方面對兩種軟件的使用及特點進行了比較，并根據(jù)工程經(jīng)驗，對兩種軟件的應(yīng)用特點進行了總結(jié)。實際項目中，應(yīng)根據(jù)用戶特點、項目規(guī)模、項目人員組織結(jié)構(gòu)、項目特殊需求、投資回報等多方面合理選擇設(shè)計軟件。

關(guān)鍵詞：PDMS;CADWorx;工程設(shè)計

0 引言

三維設(shè)計現(xiàn)已在工程設(shè)計單位、設(shè)備制造廠家中廣泛普及。傳統(tǒng)的二維設(shè)計提資工作量較大，圖紙二次轉(zhuǎn)化效率較低且出錯率較高，出圖及材料統(tǒng)計任務(wù)量很大。三維設(shè)計可最大限度地減少設(shè)計錯誤，提高整體的設(shè)計水平和效率。同時，三維設(shè)計可直觀地展示出實物模型，可對各類信息進行靈活采集和準確匯總，有利于實現(xiàn)項目決策的客觀性、項目管理的科學(xué)性、項目質(zhì)量的規(guī)范性、項目執(zhí)行的高效性以及施工控制的合理性。

AVEVA公司PDMS軟件在核電、火電、化工領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛[1-3]，在設(shè)計院的普及度很高，安裝單位對其導(dǎo)出的管道安裝圖也非常熟悉。使用PDMS軟件可高效地與設(shè)計院進行接口交互和干涉檢查，并有效地為現(xiàn)場施工提供高質(zhì)量的管道安裝圖紙。

Intergraph公司基于AutoCAD平臺的CADWorx軟件，在各行各業(yè)都有廣泛應(yīng)用。其因平臺通用、簡單易學(xué)，在三維工程設(shè)計領(lǐng)域也占據(jù)著重要的位置[4]。

1 工程應(yīng)用特點

在工程實際應(yīng)用中，PDMS和CADWorx有其各自的優(yōu)勢，同時也存在著顯著的不同。本文將以實際工程設(shè)計中的應(yīng)用案例為基礎(chǔ)，以相互比較的方式對兩者的工程應(yīng)用特點進行說明。

1.1? ? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

PDMS完全以數(shù)據(jù)庫為核心，所有數(shù)據(jù)來源一致，并且有多種不同的輸出類型，包括三維模型、出圖以及報表等。PDMS的各個數(shù)據(jù)庫之間有著緊密的關(guān)系。項目數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的層次非常鮮明，其設(shè)計層次如圖1所示。

CADWorx基于AutoCAD平臺，全面兼容所有的AutoCAD功能;以圖形為核心，以元件庫和等級庫驅(qū)動;設(shè)計界面與AutoCAD一致，如圖2所示，所見皆是圖形信息。元件庫和等級庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與PDMS類似，但在寫入方式和存儲方式上與PDMS不同。

1.2? ? 項目管理

PDMS因其自帶管理功能，在項目管理方面比較先進，可以根據(jù)不同的權(quán)限等級以及不同工作模塊來設(shè)置單獨的數(shù)據(jù)庫。如上文所述，其項目數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的層次非常鮮明，所以也就便于管理，這就在一定程度上提高了數(shù)據(jù)庫的安全性。同時，其協(xié)同設(shè)計功能可以有效開展，用于接口管理和資料互提[5]。

CADWorx自身不帶有管理功能，不能進行與PDMS類似的管理操作。對項目的管理需要依靠項目經(jīng)理或者專職管理人員進行人工干預(yù)。這種開放式的設(shè)計，使每個用戶都具有對數(shù)據(jù)庫中的信息和元件進行修改的權(quán)限，易出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫不統(tǒng)一的情況。項目數(shù)據(jù)庫的管理就會比較寬松，必須施加強有力的人員干預(yù)手段才能確保項目的規(guī)范性開展。此外，其協(xié)同設(shè)計能力實際上是以文件拷貝、替換形式來進行的。

通過兩者的比較可以看出，PDMS在項目管理方面比CADWorx更加先進。

1.3? ? 管道設(shè)計

在實際工程項目設(shè)計過程中，管道設(shè)計是工作量最大、周期最長、調(diào)整最頻繁，同時也是產(chǎn)生問題最多的環(huán)節(jié)。無論是哪種三維工程設(shè)計軟件，管道設(shè)計都應(yīng)該是自身的看家本領(lǐng)。

PDMS設(shè)計模塊的Pipework子模塊用以實現(xiàn)其管道設(shè)計功能。在管道設(shè)計過程中，一個管線可以有多個分支，一個分支可以有多個管件，同時，位于同一個管線下的分支之間必須有連接關(guān)系。其管道設(shè)計數(shù)據(jù)庫層次如圖3所示。

CADWorx中，通過調(diào)用等級庫中的管道元件，即可實現(xiàn)管道設(shè)計。管線上各元件可以利用AutoCAD命令進行移動、復(fù)制、定位等操作，各管道元件依次相連，即可組成一個管線。若管道中一個元件被移動、刪除或者重命名，其他元件可保持不變。這給予了管道設(shè)計人員極大的自由度，給予了管道設(shè)計和修改充分的靈活性。但是，因其以相同命名來區(qū)分管線，而命名又是隨時可調(diào)的，這就可能造成相連管道元件不屬于同一根管道或者同一根管道的元件不相連的情況，需要借助數(shù)據(jù)一致性檢查及手動調(diào)整的方式進行修改，以保證管線數(shù)據(jù)準確。

PDMS管道設(shè)計的優(yōu)勢是可確保連接順序的準確性，不出現(xiàn)連接上的差錯;CADWorx管道設(shè)計的優(yōu)勢在于極大的自由度和充分的靈活性。雖然兩個軟件管道設(shè)計的思路一致，但實現(xiàn)方式大有不同。

1.4? ? 設(shè)備建模

PDMS有4種方式建立設(shè)備模型，分別是標準設(shè)備模板、參數(shù)化設(shè)備模板、幾何體搭建方式以及外部設(shè)備模型導(dǎo)入接口。設(shè)計過程中，一般以幾何體搭建方式建立設(shè)備的包絡(luò)外形，或通過外部設(shè)備模型接口進行設(shè)備導(dǎo)入。不管使用哪種方式建立設(shè)備模型，都必須保證管嘴規(guī)格和位置的準確。另外，根據(jù)項目經(jīng)驗，以幾何體搭建方式建立設(shè)備的包絡(luò)外形，并配以精確的管嘴規(guī)格和定位可以達到較好的設(shè)計效果，可以完成后續(xù)碰撞檢查等工作。而通過外部設(shè)備模型接口進行導(dǎo)入的設(shè)備模型往往存在數(shù)據(jù)量過大、修改不便、管嘴信息丟失以及軟件容易卡死等問題。雖然導(dǎo)入的模型比建立的包絡(luò)模型更加精確，但是產(chǎn)生的問題比得到的效果要多，綜合來說屬于弊大于利。

CADWorx軟件本身自帶設(shè)備模塊，可以建立多種常規(guī)設(shè)備外形，全面兼容所有的AutoCAD功能。所以，AutoCAD以及常用的機械類三維設(shè)計軟件建立的模型都可以應(yīng)用在CADWorx中，使用較為方便。但因其以圖形為核心，設(shè)備模型容量占比過大，容易導(dǎo)致設(shè)計文件過大、瀏覽卡頓、計算機死機等不利情況。根據(jù)項目經(jīng)驗，設(shè)計過程中，設(shè)備模型應(yīng)在保證管嘴規(guī)格和位置準確的前提下盡可能地簡化處理。

兩種軟件在設(shè)備建模方面的實際使用特點可歸納為“重包絡(luò)、輕細節(jié)”。某項目利用機械三維設(shè)計軟件設(shè)計了撬體的模型并用以生產(chǎn)，而在工程設(shè)計中，簡化其真實模型，建立其包絡(luò)外形，將其用于管道設(shè)計和碰撞檢查后，達到了較好的使用效果。

1.5? ? 二維出圖

1.5.1? ? 布置圖

對于平面布置圖和立面布置圖，PDMS的出圖風格與實際要求差異較大，需要配置的文件也相對較多，后期修改的工作量較大。但現(xiàn)已有多家軟件公司開發(fā)出PDMS第三方軟件，用以快速生成平面圖和斷面圖，可以實現(xiàn)尺寸標注、位號標注、圖框定制等功能，減少后期圖紙修改工作量。

而利用CADWorx生成平面布置圖和立面布置圖，實際上是一種定義視圖的壓圖方式[6]。壓出的管道布置圖可以反映出標準化的管道走向，但也存在以下問題：不能把尺寸、管道信息和支架信息表示出來，需要手動標注;會丟失部分設(shè)備外形輪廓。與PDMS軟件一樣，國內(nèi)多家軟件公司開發(fā)出的CADWorx第三方軟件，可解決此類問題。

1.5.2? ? 管道ISO圖

因兩種三維設(shè)計軟件都內(nèi)置了ISOGEN抽圖軟件，所以管道ISO圖出圖效率相當且效率都比較高。兩者都可以對管道ISO圖進行圖框、字體、標注、材料表、圖紙信息等多方面定制，但因表達習慣與國標有些許差異，后期仍需在AutoCAD中進行部分修改，按照設(shè)計需求進行繪圖定制和工具的開發(fā)將有效解決這一問題。兩種軟件抽出的管道ISO圖如圖4和圖5所示。

1.6? ? 材料統(tǒng)計

材料統(tǒng)計也是三維設(shè)計軟件的強項，PDMS和CADWorx都可以準確地進行材料統(tǒng)計。PDMS由于其數(shù)據(jù)庫的“強關(guān)聯(lián)性”，只要保證元件庫和等級庫的正確性，生成的材料報表就可以直接使用。CADWorx等級庫與模型屬于“弱關(guān)聯(lián)性”，調(diào)用等級庫后建立的模型可以進行描述修改和其他修改工作。在多人協(xié)同的情況下，容易造成設(shè)計模型內(nèi)同種類型的元件描述不一致的情況，在生成材料報表后，需要重新調(diào)整才能使用。

2 比較分析

根據(jù)上文的說明，可對PDMS和CADWorx的應(yīng)用特點比較進行歸納，比較結(jié)果如表1所示。

無論是PDMS還是CADWorx，在數(shù)據(jù)庫的建立和維護工作中，都應(yīng)注意規(guī)范性，減少后期修改工作量，縮減重復(fù)性勞動量。實際工程項目中，對于專業(yè)交叉較少、資料互提較少、外部接口簡單的項目，較宜使用CADWorx進行三維設(shè)計。對于多專業(yè)協(xié)同、需反復(fù)進行接口交互的項目，較宜使用PDMS進行三維管理和設(shè)計。結(jié)合產(chǎn)品的采購、后期維護、培訓(xùn)、二次開發(fā)等費用，從項目的投資回報率來看，CADWorx是小型項目開展三維設(shè)計的首選[4]。對于中大型項目，在人員組織結(jié)構(gòu)完善的前提下，還是宜選擇PDMS來進行三維設(shè)計。

在管道設(shè)計、設(shè)備建模、二維出圖、材料統(tǒng)計等方面，兩者都可以達到較好的使用效果。然而，兩者的具體實現(xiàn)方式大有不同，PDMS重視規(guī)范性，CADWorx重視靈活性。

3 結(jié)語

PDMS和CADWorx在工程設(shè)計中有著各自的特點，同時，也都存在著一些使用難題。國內(nèi)多家單位已針對不同項目的要求研發(fā)了相應(yīng)的解決方案[7]，使三維軟件的使用更能符合實際需求，提高了設(shè)計效率。今后，隨著更多的二次研發(fā)方案落地，三維軟件的功能將會進一步擴充，實用性也將進一步加強。

設(shè)計人員應(yīng)從單位特點、項目規(guī)模、項目組織結(jié)構(gòu)、項目特殊需求、投資回報等多方面綜合考慮，選擇合適的三維設(shè)計軟件，使設(shè)計水平得以充分展現(xiàn)，設(shè)計效率得以顯著提升，項目管理得以高效開展，項目質(zhì)量得以充分把控。

[參考文獻]

[1] 姜紅靜，楊永春.PDMS在核電站管道設(shè)計中的應(yīng)用[C]//中國核科學(xué)技術(shù)進展報告——中國核學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集（第一卷·第3冊），2009：510-515.

[2] 何奇，劉璐.“PDMS”軟件在化工設(shè)計中的應(yīng)用[J].廣州化工，2019，47（14）：149-151.

[3] 李東方.基于某600 MW電廠工程PDMS三維設(shè)計應(yīng)用與研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2016.

[4] 濮宇凌.CADWorx在小型化工EPC項目中的應(yīng)用[J].化工時刊，2017，31（3）：39-42.

[5] 張藝馨.電廠三維設(shè)計PDMS軟件中互提資料的實現(xiàn)與研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2013.

[6] 劉寶林，雷騰飛，劉斌斌，等.CADWORX三維工廠軟件在水泥窯尾煙氣脫硫設(shè)計上的應(yīng)用[J].水泥，2020（8）：37-41.

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

收稿日期：2021-02-04

作者簡介：孫磊（1988—），男，江蘇無錫人，碩士，工程師，研究方向：熱能工程設(shè)計。