Navisworks在地面工程3D模型審查中的應(yīng)用

李程

中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司

3D 模型設(shè)計(jì)作為工程建設(shè)設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)，帶來了質(zhì)量管理理念的變革[1]。模型質(zhì)量決定了圖紙質(zhì)量，因此，嚴(yán)格把控模型質(zhì)量，能夠在設(shè)計(jì)階段有效規(guī)避工程建設(shè)缺陷和矛盾，降低成本。同時(shí)，優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)為后期基于三維數(shù)據(jù)的移交和運(yùn)維提供了有力的支撐。3D 模型審查是項(xiàng)目執(zhí)行過程中最重要的里程碑，只有通過30%、60%、90%模型審查會(huì)來與業(yè)主交流意見，獲得業(yè)主的認(rèn)可，才能達(dá)到真正完成3D建模的目的[2-3]。

Navisworks 近年來逐步被設(shè)計(jì)行業(yè)接受，成為了日常設(shè)計(jì)校審和階段性3D 模型審查的有效工具，不但可以高效地完成審查，而且可以為審查紀(jì)要的整理、跟蹤和關(guān)閉提供全周期的管理支持[4]。本文以阿聯(lián)酋巴布油田綜合設(shè)施項(xiàng)目實(shí)際執(zhí)行情況為例，介紹了Navisworks 在地面工程3D 模型審查中的應(yīng)用過程。

1 Navisworks軟件簡(jiǎn)介

Navisworks 軟件是Autodesk 公司旗下一款用于分析、虛擬漫游及仿真、數(shù)據(jù)整合的全面校審和三維數(shù)據(jù)協(xié)同解決方案的軟件[4]。具有強(qiáng)大的模型整合能力，可以快速地將多種軟件產(chǎn)生的二維、三維模型整合成一個(gè)完整的模型，以進(jìn)行后續(xù)的虛擬漫游、碰撞檢測(cè)、沖突檢測(cè)、4D/5D 施工模擬、渲染、動(dòng)畫制作和數(shù)據(jù)發(fā)布等[5]。

Navisworks 分為Manage、Simulate 和Freedom 3款產(chǎn)品，其功能有所不同。使用Navisworks Simulate 或Navisworks Manage 軟件，可以將應(yīng)用（包括建筑信息模型（BIM）、數(shù)字原型和流程工廠設(shè)計(jì)中的信息）中創(chuàng)建的多學(xué)科模型合并成一個(gè)集成的項(xiàng)目模型，并發(fā)布為NWD 格式[6]。在發(fā)布的文件中，可訪問模型層次、對(duì)象特性和嵌入審閱數(shù)據(jù)（包括視點(diǎn)、動(dòng)畫、紅線批注和注釋）。Navisworks Freedom 是免費(fèi)的NWD 和DWF 文件格式查看器?？刹榭茨Ｐ蛯哟巍?duì)象特性和嵌入的審閱數(shù)據(jù)，包括視點(diǎn)、動(dòng)畫、紅線批注和注釋。其具有強(qiáng)大的實(shí)時(shí)漫游功能，包含一組完整的導(dǎo)航工具，其中包括漫游、環(huán)視、縮放、縮放框、平移、動(dòng)態(tài)觀察、檢查、飛行和轉(zhuǎn)盤。有利于讓所有項(xiàng)目相關(guān)者均能查看整體項(xiàng)目視圖，有助于加強(qiáng)溝通和協(xié)作，提高項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作效率。下文主要討論的是Manage 產(chǎn)品的應(yīng)用[7]。

2 項(xiàng)目基本情況及3D模型審查要求

巴布油田位于阿布扎比西南160 km，是阿布扎比最大的陸上油田。巴布油田綜合設(shè)施項(xiàng)目，是阿布扎比國(guó)家石油公司陸上公司2017 年推出的最大EPC陸上油田開發(fā)項(xiàng)目，也是實(shí)現(xiàn)原油日產(chǎn)量從140×104bbl增至180×104bbl的重要戰(zhàn)略工程項(xiàng)目之一。作為阿聯(lián)酋石油開發(fā)的戰(zhàn)略重點(diǎn)，項(xiàng)目合同金額達(dá)15.2 億美元，合同工期為42 個(gè)月。項(xiàng)目包括1 個(gè)中央脫氣站（BCDS），10 個(gè)遠(yuǎn)程脫氣站（RDS），21 座注水站（其中新建4 座改造17 座），26座集油設(shè)施（15座PAD/MINIPAD，11座WELLBAY）、180 km的33 kV輸電線路以及長(zhǎng)輸管線等。

項(xiàng)目業(yè)主阿布扎比國(guó)家石油公司陸上公司有著一套先進(jìn)的項(xiàng)目執(zhí)行流程和近乎嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)成果交付標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)項(xiàng)目規(guī)定，模型審查會(huì)需要按殼牌DEP標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，分30%、60%、90%模型審查三個(gè)階段。30%模型審查（工廠布置的前期）的內(nèi)容是：設(shè)施的布局滿足基本的安全理念和項(xiàng)目的要求；主要設(shè)備的定位；確定主要區(qū)域的可操作性、可訪問性、可維護(hù)性、人機(jī)工程和可施工性。60%模型審查（中間階段）的內(nèi)容是：確定任何布置的修改是否影響環(huán)境、健康和安全的理念及要求；檢查其他設(shè)備的位置；確定次要區(qū)域的可操作性、可訪問性、可維護(hù)性。90%模型審查（最后階段）的內(nèi)容是：確保在發(fā)布施工圖紙之前，業(yè)主對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行最終驗(yàn)收；確保所有區(qū)域的可操作性和可訪問性被業(yè)主運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)接受；確保已建設(shè)施所有區(qū)域的可施工性；確保所有的環(huán)境、健康和安全理念及HAZOP要求在施工圖紙?zhí)峤恢岸家驯魂P(guān)閉。

3 3D模型整合與發(fā)布

根據(jù)項(xiàng)目規(guī)定，各專業(yè)在Intergraph PDS 平臺(tái)上進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。各專業(yè)的模型在PDS 中輸出成“.dri”格式的文件。項(xiàng)目規(guī)定的模型文件包括：①設(shè)備模型，設(shè)備表上所有的靜設(shè)備、動(dòng)設(shè)備、成套設(shè)備、預(yù)留設(shè)備，及其他有位號(hào)的設(shè)備如過濾器、取樣器等，人行通道、檢修空間及吊裝空間；②管道模型，P＆ID上的管道及管道組成件、地下管道及管道組成件、在線儀表（包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)）、管道支吊架、公用工程站；③結(jié)構(gòu)模型，地坪、道路、圍欄、建筑物、構(gòu)筑物、結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的管架；④儀表模型，儀表槽盒走向、儀表接線箱及就地儀表盤、火氣探測(cè)系統(tǒng)、電纜穿線管；⑤電氣模型，電氣槽盒走向、照明和配電箱、電纜穿線管；⑥通信模型，通信塔、閉路電視及廣播報(bào)警設(shè)備。除了設(shè)計(jì)院各專業(yè)的PDS工廠模型文件，設(shè)備供貨廠家還提供了不同格式的設(shè)備模型文件，如“.step”格式、“.dwg”格式文件，以及業(yè)主提供的已建設(shè)施的“.nwd”格式[8]。

按照項(xiàng)目規(guī)定，需要將多方模型和數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，便于模型審查期間發(fā)現(xiàn)并解決沖突和碰撞問題。依靠Navisworks強(qiáng)大的數(shù)據(jù)整合能力，在一個(gè)Navisworks 文件中將若干種不同格式的模型數(shù)據(jù)文件集成，輸出成“.nwd”格式文件，滿足用戶需求。

Navisworks通過打開“.dri”文件從而加載文件里所列的所有模型，使用“Append”命令，將廠家模型和已建設(shè)施模型整合，生成完整的工廠模型。通過“Selection Tree”面板，選擇已建設(shè)施模型，按項(xiàng)目要求修改為統(tǒng)一顏色，以便與新建設(shè)施區(qū)分。選擇操作通道，將吊裝區(qū)域按項(xiàng)目要求修改為半透明顏色。通過“Publish”功能，將模型發(fā)布成“.nwd”文件?！?nwd”文件包括所有源數(shù)據(jù)文件，是當(dāng)前項(xiàng)目文件集的快照。實(shí)現(xiàn)模型輕量化，即使普通電腦也能打開模型，并且實(shí)現(xiàn)模型瀏覽不卡頓，極大提升模型審查瀏覽體驗(yàn)（圖1）。

圖1 Navisworks發(fā)布的模型圖片F(xiàn)ig.1 Model image released by Navisworks

4 3D模型漫游及審查

在正式的模型審查會(huì)上，項(xiàng)目工程師主持審查會(huì)議并負(fù)責(zé)三維模型的導(dǎo)航和演示工作。依靠Navisworks 提供了極為先進(jìn)的導(dǎo)航工具（包括平移工具、縮放工具、動(dòng)態(tài)觀察工具、環(huán)視工具及漫游和飛行工具等）來瀏覽模型，讓審查者可以體驗(yàn)虛擬工廠。在Navisworks 中通過鼠標(biāo)選擇相應(yīng)的對(duì)象，可以在“Properties”窗口中檢查選擇的幾何圖形項(xiàng)目的特性。使用“Review”選項(xiàng)卡下的“Measure”面板，可以進(jìn)行線性、角度和面積測(cè)量，以及自動(dòng)測(cè)量?jī)蓚€(gè)選定對(duì)象之間的最短距離。使用“Select&Search”面板下的“Quick Find”命令，鍵入要在所有項(xiàng)目特性中搜索的字符串，可以實(shí)現(xiàn)快速查找功能[9]。

在模型審查過程中，依靠Navisworks 強(qiáng)大的校審功能，實(shí)現(xiàn)審查意見的及時(shí)記錄與保存，極大提升了校審的工作效率。通過使用“Review”選項(xiàng)卡“Tags”面板下的“Add Tag”命令來記錄審查意見。在模型的瀏覽視圖中，單擊要標(biāo)記的對(duì)象，再單擊希望標(biāo)記標(biāo)簽所在模型中的區(qū)域，此時(shí)會(huì)自動(dòng)添加標(biāo)記，且兩點(diǎn)由引線連接。自動(dòng)保存并命名為“Tag View X”，其中“X”是標(biāo)記的順序號(hào)，根據(jù)添加順序自動(dòng)生成。在彈出的“Add Comment”對(duì)話框中，輸入與標(biāo)記相應(yīng)的審查意見；然后單擊“確定”。同時(shí)，可以配合使用“Redline”紅線批注工具面板，在當(dāng)前的場(chǎng)景視圖中對(duì)需要修改的對(duì)象添加文字，繪制箭頭、橢圓和云線等圖形（圖2）。

圖2 Navisworks意見標(biāo)注界面Fig.2 Navisworks comments annotation interface

5 模型審查后意見導(dǎo)出及關(guān)閉

在3D模型審查（30%、60%和90%）的每個(gè)階段結(jié)束后，需要向業(yè)主提交模型評(píng)審關(guān)閉報(bào)告，供業(yè)主審查并批準(zhǔn)。關(guān)閉報(bào)告應(yīng)該包含模型審查會(huì)議期間描述的所有審查意見。對(duì)于模型審查中提到的每一條意見，都應(yīng)包括審查意見的模型視圖，并應(yīng)包括更新后的模型視圖，以便業(yè)主在關(guān)閉報(bào)告中確認(rèn)修改。

依靠Navisworks 導(dǎo)出視點(diǎn)報(bào)告的功能，可以方便而快捷地生成審查報(bào)告。在“Saved Viewpoints”窗口中的任意位置處單擊鼠標(biāo)右鍵，在關(guān)聯(lián)菜單上單擊“Export Viewpoints Report”，指定文件名和位置，即可導(dǎo)出所有視點(diǎn)“.jpg”格式的截圖和一個(gè)“.html”文件?！?html”文件包含所有保存的視點(diǎn)和相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)（包括截圖和注釋），可以通過Word軟件打開并對(duì)其進(jìn)行編輯整理，成品的單頁報(bào)告樣式如圖3 所示。最后整理成正式的模型關(guān)閉報(bào)告提交業(yè)主審查，業(yè)主根據(jù)關(guān)閉材料來批準(zhǔn)審查意見的關(guān)閉[10]。

圖3 模型審查關(guān)閉報(bào)告Fig.3 Closure report of model review

6 結(jié)語

在此次項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中，模型審查經(jīng)歷了一個(gè)復(fù)雜且漫長(zhǎng)的過程，在準(zhǔn)備階段、過程階段以及意見的處理與關(guān)閉階段中，Navisworks 的應(yīng)用起到了至關(guān)重要的作用，實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)、跨專業(yè)、跨區(qū)域?qū)忛喣Ｐ团c協(xié)同審查，從而減少想象落差，縮短溝通時(shí)間，簡(jiǎn)化和加速溝通過程，最終推動(dòng)審查的順利舉辦。相對(duì)于傳統(tǒng)的其他模型審查軟件，Navisworks 解決了3D 模型各專業(yè)軟件難兼容、3D模型審查意見難追蹤等問題。Navisworks 能夠幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行更加高效的控制、更加順暢的協(xié)作，對(duì)不同信息進(jìn)行可靠的整合。在今后集成化發(fā)展的設(shè)計(jì)過程中會(huì)將Navisworks更進(jìn)一步的與其他設(shè)計(jì)軟件結(jié)合，使項(xiàng)目進(jìn)行得更加順利，資源更加優(yōu)化，細(xì)節(jié)更加完美。