淺談三維建模軟件在油脂加工廠設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

周 杰，白宏偉

無(wú)錫中糧工程科技有限公司 (無(wú)錫 214035)

隨著時(shí)代的發(fā)展，三維設(shè)計(jì)軟件廣泛應(yīng)用于社會(huì)的各行各業(yè)。油脂加工廠主要由預(yù)處理車間、浸出車間、精煉車間、小包裝車間以及罐區(qū)等組成，各車間又有著不同的生產(chǎn)設(shè)備及工藝?；赑lant3D、solidworks、caxa、Cadworx以及BIM等各類三維設(shè)計(jì)軟件，在各車間設(shè)計(jì)制圖時(shí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的三維建模，可全面實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息在整個(gè)生命周期的可視化呈現(xiàn)，為后期施工方案編制、成本預(yù)算控制、工程施工管理、工程款核算與支付、合同管理等提供重要的參考依據(jù)。

1 三維建模軟件在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1.1 單體車間設(shè)計(jì)

(1)油脂工廠設(shè)計(jì)中采用二維軟件設(shè)計(jì)時(shí)，車間的平面布置圖、立面圖、軸測(cè)圖、管道布置圖等需要設(shè)計(jì)及審查人員的空間想象力。而三維設(shè)計(jì)通過渲染，立體效果逼真，可以隨處漫游，提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度。

(2)采用二維軟件設(shè)計(jì)時(shí)主要靠設(shè)計(jì)人員人工檢查復(fù)核圖紙，施工中無(wú)法避免工程“碰、漏、缺”現(xiàn)象，容易產(chǎn)生施工工作量增補(bǔ)以及返工等現(xiàn)象。而使用三維軟件設(shè)計(jì)完圖紙后，可采用碰撞檢測(cè)命令進(jìn)行復(fù)核自查能避免因設(shè)計(jì)漏洞產(chǎn)生的碰撞現(xiàn)象，杜絕施工中不必要的返工，合理控制業(yè)主的投資資金。

(3)利用三維軟件設(shè)計(jì)，可以轉(zhuǎn)化生成精準(zhǔn)的各車間生產(chǎn)工藝流程二維圖，如堿煉、脫色、循環(huán)冷卻水、蒸發(fā)等系統(tǒng)圖紙，圖中的設(shè)備、管道、管件參數(shù)屬性均與三維模型中一致.

(4)采用三維軟件設(shè)計(jì)還便于統(tǒng)一成品標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)責(zé)人只需參考定義數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)，因此可減輕設(shè)計(jì)人員與采購(gòu)人員工作，降低設(shè)計(jì)與采購(gòu)出錯(cuò)率，便于提高企業(yè)整體設(shè)計(jì)效率。

1.2 罐區(qū)及管網(wǎng)設(shè)計(jì)

在大型罐區(qū)設(shè)計(jì)及施工中，由于罐體數(shù)量較多，儲(chǔ)存介質(zhì)較多，儲(chǔ)存工藝不一，加熱、伴熱、吹掃、充氮等使用功能的要求，往往加大了管線布置的復(fù)雜程度。如果采用傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行管道設(shè)計(jì)，各管路的使用功能無(wú)法直接反映出來(lái)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不合理的情況，比如管道、鋼架、支吊架之間的距離不夠，相互干涉或者出現(xiàn)內(nèi)部碰撞的情況，對(duì)于后期施工測(cè)量定位也會(huì)存在不同程度的影響。

使用三維軟件設(shè)計(jì)可針對(duì)不同的使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)階段就可以實(shí)時(shí)看到管道布置的設(shè)計(jì)效果，極大地提高設(shè)計(jì)精度及效率，而且這種三維漫游式設(shè)計(jì)又可以快速進(jìn)行碰撞檢查，避免出現(xiàn)重大失誤[1]。另外，利用建模軟件的BOM功能，可準(zhǔn)備無(wú)誤地進(jìn)行材料統(tǒng)計(jì)，特別是管材長(zhǎng)度、閥門及元器件個(gè)數(shù)，電纜長(zhǎng)度等，不會(huì)出現(xiàn)少開或多開材料的問題。以罐區(qū)管道為例，通過對(duì)同一段管道長(zhǎng)度,進(jìn)行常用人工統(tǒng)計(jì)方法和軟件BOM表統(tǒng)計(jì)進(jìn)行對(duì)比，在不考慮不均衡系數(shù)狀況下，采用人工統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度往往比軟件統(tǒng)計(jì)多增加5%。綜合整個(gè)油脂整廠項(xiàng)目來(lái)核算管道長(zhǎng)度，管道材料用量勢(shì)必大于5%，對(duì)整個(gè)EPC項(xiàng)目是巨大經(jīng)濟(jì)損失。而作為總承包單位或者施工單位，若采用人工統(tǒng)計(jì)的方式也將會(huì)造成在招投標(biāo)過程中失去很多優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目。

因此，利用軟件統(tǒng)計(jì)不僅可以獲得準(zhǔn)確的工程量統(tǒng)計(jì)，而且可以減少人為統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)速度，將設(shè)計(jì)者聚焦在設(shè)計(jì)內(nèi)容上。而且這些內(nèi)容在初步設(shè)計(jì)階段這項(xiàng)工作就能完成，對(duì)企業(yè)工程造價(jià)，投標(biāo)報(bào)價(jià)以及施工成本預(yù)算、成本控制，風(fēng)險(xiǎn)控制都有極大的幫助。

1.3 非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計(jì)及制造

油脂工廠涉及到多個(gè)車間，每個(gè)車間設(shè)備大多都是非標(biāo)設(shè)備，針對(duì)大型的非標(biāo)設(shè)備，比如浸出器，蒸脫機(jī)，脫色塔，脫臭塔等，如采用以往的二維軟件設(shè)計(jì)，其精度及質(zhì)量取決于設(shè)計(jì)者的空間思維能力，存在一定的質(zhì)量隱患，成本控制也存在一定的難度。

采用二維與三維圖相結(jié)合的方式進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，通過三維軟件建模驗(yàn)證二維圖的設(shè)計(jì)精度，有助于在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)管控質(zhì)量，減少制造環(huán)節(jié)返工率，避免材料以及人工的浪費(fèi)。而對(duì)于受力復(fù)雜的容器類、油罐設(shè)計(jì)，若采用人工校核其強(qiáng)度，不可避免地增大設(shè)計(jì)師工時(shí)，而且存在計(jì)算錯(cuò)誤的可能性。

而采用三維設(shè)備建模軟件(如tank儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)分析軟件)可以直觀地顯示出各個(gè)結(jié)構(gòu)處的受力情況，進(jìn)而設(shè)計(jì)人員就可以根據(jù)具體情況，進(jìn)行焊縫結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，編寫焊接工藝規(guī)程，減少焊接應(yīng)力，提高設(shè)備的穩(wěn)定性以及強(qiáng)度。此外，如果后期設(shè)備尺寸要求局部變更的話，只需要在三維圖上作出修改，就可以導(dǎo)出最新的二維圖紙，極大程度地提高效率，這點(diǎn)目前在各大設(shè)備制造廠已廣泛應(yīng)用。

1.4 工程管理應(yīng)用

1.4.1施工管理方面

基于三維軟件的直觀可視化優(yōu)勢(shì)，如各專業(yè)間均按照三維圖進(jìn)行施工，可大幅降低施工不規(guī)范、不按圖紙施工等問題，避免材料浪費(fèi)并節(jié)省人工，便于整個(gè)項(xiàng)目的質(zhì)量以及時(shí)間進(jìn)度的管理控制。

1.4.2安全管理方面

在設(shè)計(jì)階段就可以充分考慮到施工中危險(xiǎn)源以及危險(xiǎn)點(diǎn)，在施工前就可以制定施工組織設(shè)計(jì)或者危險(xiǎn)性較大的施工方案(如吊裝方案、起重方案、臨時(shí)用電方案等)將安全隱患提前排查并控制到位。

1.4.3合同管理方面

傳統(tǒng)的二維施工設(shè)計(jì)圖，僅體現(xiàn)出工程安裝的部分信息，容易造成合同中施工內(nèi)容統(tǒng)計(jì)不精確，存在合同風(fēng)險(xiǎn)。另外也會(huì)大大增加施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，疲于工程量計(jì)量界定，對(duì)整體施工進(jìn)度、施工質(zhì)量都存在一定的影響。

1.4.4其它

在其他工程管理板塊，包含組織管理、成本管理、進(jìn)度控制、質(zhì)量控制、職業(yè)健康安全和環(huán)境管理以及信息管理等。采用三維軟件設(shè)計(jì)圖紙，可直觀明了的反映出工程量以及工程的相關(guān)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)。針對(duì)這些要點(diǎn)，我們便可編制施工組織設(shè)計(jì)、施工方案、編制施工圖預(yù)算、成本控制計(jì)劃，編制進(jìn)度計(jì)劃表、網(wǎng)絡(luò)圖，進(jìn)行全過程管理，將各要素控制在允許范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目增值。

2 結(jié)束語(yǔ)

在油脂工廠的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方面，標(biāo)準(zhǔn)化車間的實(shí)現(xiàn)首先應(yīng)進(jìn)行設(shè)備建模和廠房建模，再將設(shè)備布置于廠房?jī)?nèi)，最后進(jìn)行管路布置和元器件及配件安裝的設(shè)計(jì)。全套標(biāo)準(zhǔn)化車間的制作與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)充分接軌，是設(shè)計(jì)單位提高設(shè)計(jì)水平、增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的必經(jīng)之路。三維建模設(shè)計(jì)在油脂行業(yè)中的應(yīng)用，可極大地提升企業(yè)形象和實(shí)力，為企業(yè)發(fā)展帶來(lái)積極影響。