PDMS二次開發(fā)在海洋油氣設(shè)備成橇設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張龍，韓旭，胡志良，王玉偉，付立智

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

引言

Plant Design Management System（簡(jiǎn)稱PDMS）三維工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包含設(shè)備結(jié)構(gòu)建模、管道支架建模、電纜托架建模、元件數(shù)據(jù)庫、材質(zhì)等級(jí)庫、軟件抽圖等多個(gè)軟件功能模塊。PDMS最大的軟件特點(diǎn)是Design模塊元件信息與存儲(chǔ)在Paragon元件庫模塊的DB數(shù)據(jù)信息分別存儲(chǔ)，卻又可以進(jìn)行實(shí)時(shí)共享，保證了軟件運(yùn)行和數(shù)據(jù)的安全性。它不僅可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)專業(yè)TEAM用戶協(xié)同設(shè)計(jì)，建立一個(gè)完整的數(shù)字化三維仿真模型，而且還可以利用軟件自有的可編程宏語言PML進(jìn)行軟件二次開發(fā)，軟件可開發(fā)性和擴(kuò)展性非常強(qiáng)大。

本文以AVEVA PDMS 12.1 SP2軟件為基礎(chǔ)，在海洋油氣設(shè)備成橇設(shè)計(jì)過程中對(duì)PDMS軟件進(jìn)行二次開發(fā)，探索一種適用于海洋油氣設(shè)備成橇簡(jiǎn)易化設(shè)計(jì)的技術(shù)解決方案，用于解決目前海洋油氣設(shè)備成橇設(shè)計(jì)人力投入大的難題。

1 PDMS軟件開發(fā)CAD軟件平臺(tái)模型導(dǎo)入接口

AutoCAD是Autodesk（歐特克）公司首次于1982年開發(fā)的自動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，用于二維繪圖、詳細(xì)繪制、設(shè)計(jì)文檔和基本三維設(shè)計(jì)，所創(chuàng)建的3D模型為線型、網(wǎng)格狀的虛體模型。而PDMS軟件是AVEVA公司基于獨(dú)立數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)所創(chuàng)建的全比例三維實(shí)體建模（所見即所得方式），基于兩種不同平臺(tái)的數(shù)據(jù)文件無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的互導(dǎo)，而由于AutoCAD的親民化，致使國(guó)內(nèi)外很多設(shè)備廠家資料模型均基于此軟件進(jìn)行存儲(chǔ)，但PDMS軟件卻無相關(guān)導(dǎo)入接口功能。

在以往橇塊總包項(xiàng)目中，三維仿真設(shè)計(jì)人員通常在PDMS軟件DESIGN模塊利用Box站位式建模方式代替壓縮機(jī)機(jī)頭模型、泵、過濾器等復(fù)雜設(shè)備的建模工作，這樣不僅大大的降低了設(shè)計(jì)的精細(xì)化程度，而且使得橇塊三維模型設(shè)計(jì)尺寸存在偏差，增加現(xiàn)場(chǎng)碰撞干涉風(fēng)險(xiǎn)。

通過軟件測(cè)試，以基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)軟件（Solidworks軟件）為模型文件格式載體，將AutoCAD三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入至Solidworks軟件中，通過文件投影渲染—轉(zhuǎn)換輸出為實(shí)體模型文件.sat格式。這樣便可在Solidworks中通過定義打開為零部件文件，再通過Solidworks軟件轉(zhuǎn)換模型文件格式為.step，通過開發(fā)PDMS軟件模型導(dǎo)入接口，使之成為一種用于PDMS軟件只讀的文件格式。

圖1 Box站位式建模方式

圖2 CAD模型導(dǎo)入PDMS軟件

利用多款三維建模軟件的不同設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)和內(nèi)部數(shù)據(jù)工作原理進(jìn)行軟件定向二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了AutoCAD平臺(tái)三維模型對(duì)PDMS三維工廠設(shè)計(jì)軟件的成功導(dǎo)入。為成橇仿真技術(shù)乃至組塊平臺(tái)仿真技術(shù)的提升提供了新思路，為實(shí)現(xiàn)PDMS軟件進(jìn)行壓縮機(jī)等動(dòng)設(shè)備三維模型設(shè)計(jì)工作奠定堅(jiān)實(shí)硬件基礎(chǔ)。

通過準(zhǔn)確輸入基礎(chǔ)機(jī)械類本體設(shè)計(jì)信息，優(yōu)化成橇三維設(shè)計(jì)工作流程，切實(shí)有效的保證了設(shè)計(jì)質(zhì)量，為實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)工作一體化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)，建立海洋油氣設(shè)備成橇設(shè)計(jì)特色軟件應(yīng)用理念，在提升設(shè)計(jì)工作效率的同時(shí)，大幅提升設(shè)計(jì)工作精細(xì)度和三維模擬設(shè)計(jì)的仿真度。

2 PDMS軟件開發(fā)參數(shù)化閥門儀表元件庫

海洋油氣設(shè)備成橇設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)工期受海上平臺(tái)甲板蓋片原因影響，具有交貨周期短，設(shè)計(jì)工期緊的特點(diǎn)。橇裝儀表采購(gòu)周期長(zhǎng)、廠家資料送審?fù)怼币恢敝萍s橇塊總包項(xiàng)目的運(yùn)行工期。以往項(xiàng)目因儀表閥門尺寸原因而造成的整橇布置調(diào)整修改一直是配管專業(yè)的一大難題，如何避免因儀表資料修改或儀表到貨尺寸偏大而造成整橇布置的不必要修改成為了技術(shù)攻破的重點(diǎn)。

利用PDMS軟件對(duì)元件數(shù)據(jù)庫進(jìn)行二次開發(fā)，創(chuàng)建參數(shù)化閥門儀表元件庫。以項(xiàng)目常用儀表、閥門及特殊件廠家資料為參考數(shù)據(jù)，開展圖紙尺寸信息收集整工作。

首先，編制參數(shù)化儀表標(biāo)準(zhǔn)圖集。參數(shù)化儀表元件賦值名稱通常包括端對(duì)端距離、中心到頂部高度、中心到底座高度、手輪/執(zhí)行機(jī)構(gòu)直徑信息等。不同的參數(shù)化儀表元件有著不同的賦值規(guī)則，因此需要系統(tǒng)的圖集手冊(cè)作為參數(shù)化儀表數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的指導(dǎo)文件。通過對(duì)以往項(xiàng)目?jī)x表特殊件資料的收集，設(shè)計(jì)部共完成23類儀表閥門類型和5種常用配管閥門特殊件的參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)圖集編制工作。

圖3 參數(shù)化閥門儀表標(biāo)準(zhǔn)圖集

然后，收集以往所有項(xiàng)目?jī)x表特殊件數(shù)據(jù)資料。參數(shù)化儀表元件結(jié)構(gòu)信息全部設(shè)定為變量參數(shù)，而初始結(jié)構(gòu)參數(shù)信息便是依照以往項(xiàng)目收集資料參考完成。此做法有一點(diǎn)好處，資料可供設(shè)計(jì)人員用投標(biāo)項(xiàng)目或設(shè)計(jì)基礎(chǔ)不全的情況下進(jìn)行三維設(shè)計(jì)參考，因?yàn)樵谇裂b總圖提交B1版甚至0版時(shí)，項(xiàng)目組通常未能獲得正式儀表廠家資料，所以以往項(xiàng)目?jī)x表數(shù)據(jù)參考價(jià)值巨大。

最后編制《橇裝參數(shù)化儀表操作手冊(cè)》和相關(guān)工作具體實(shí)施流程。通過參數(shù)化閥門儀表元件庫在平黃二期和錦州25-1南二期橇塊總包項(xiàng)目中的成功應(yīng)用，累計(jì)錄入?yún)?shù)化元件上千種，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備模型全部元件全尺寸建模，有效增加三維模型設(shè)計(jì)精細(xì)化程度。橇裝參數(shù)化儀表元件庫實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員實(shí)時(shí)根據(jù)最新儀表廠家資料對(duì)設(shè)計(jì)元件結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行編輯修改，提高了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的整體工作效率和準(zhǔn)確性。

3 利用PDMS軟件實(shí)現(xiàn)物料焊點(diǎn)信息的自動(dòng)提取

3.1 PDMS軟件自動(dòng)提取采辦料單

以往項(xiàng)目的項(xiàng)目投標(biāo)、材料重量核算、橇塊采辦料單和施工料單多依靠設(shè)計(jì)人員手工統(tǒng)計(jì)，不僅工作效率低而且項(xiàng)目整體統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確率風(fēng)險(xiǎn)提升，特別對(duì)于特種設(shè)備公司以產(chǎn)品單橇拆料單、合種類的多樣性料單編制工作時(shí)，在設(shè)計(jì)人力緊缺的前提下，工作難度大幅攀升。

圖5 PDMS軟件自動(dòng)提取采辦料單

通過開發(fā)PDMS軟件數(shù)據(jù)工具集，增加元件重量等參數(shù)信息，實(shí)現(xiàn)PDMS軟件自動(dòng)提取單個(gè)ZONE（單臺(tái)橇）或單個(gè)PIPE（具體某個(gè)系統(tǒng)）的料單信息，生成與公司采辦料單一致的材料信息，在查詢物料碼后可直接用于材料采辦工作開展。提取的料單文件自帶材料單重和總重信息，在精細(xì)化投標(biāo)工作中，可實(shí)現(xiàn)模型完成后，橇塊重量信息精準(zhǔn)匯總。

借助PDMS軟件二次開發(fā)的信息化技術(shù)手段，在文昌壓縮機(jī)、文昌TEG和渤南壓縮機(jī)項(xiàng)目都面臨著材料種類繁多、采辦數(shù)量大等難題，而且各項(xiàng)目的采辦時(shí)間有重疊，要想按時(shí)完成，必須有一個(gè)準(zhǔn)確高效的方法去支持，得益于此項(xiàng)信息化技術(shù)手段，各項(xiàng)目的采辦料單實(shí)現(xiàn)計(jì)劃工期內(nèi)完成，實(shí)現(xiàn)了“簡(jiǎn)易化、精準(zhǔn)化”。為特種設(shè)備公司橇裝產(chǎn)品材料設(shè)計(jì)管理工作更加精細(xì)化、系統(tǒng)化提供有力保障。形成專業(yè)自主編制的材料設(shè)計(jì)工作流程和軟件操作方法，具有良好的推廣價(jià)值。

不僅如此，在項(xiàng)目投標(biāo)階段利用PDMS軟件工具集，可自動(dòng)提取材料信息完成MTO料單，由傳統(tǒng)手工統(tǒng)計(jì)到軟件自動(dòng)化出料單，設(shè)計(jì)工時(shí)縮減了70%，為一貫緊張的投標(biāo)工期提供了切實(shí)保障。借助信息化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)單橇及項(xiàng)目配管材料的采辦料單一鍵生成，按照材料種類可拆分為單橇材料清單或合并為項(xiàng)目各批次采辦料單，有效縮短了材料統(tǒng)計(jì)人員的料單匯編工時(shí)，提高了工作效率，避免了人為的統(tǒng)計(jì)誤差。增加施工料單與采辦料單的契合度，大幅縮減項(xiàng)目采辦材料剩余量，為企業(yè)降低項(xiàng)目材料成本，提高產(chǎn)品制造成本優(yōu)勢(shì)。

3.2 PDMS軟件自動(dòng)提取管道焊點(diǎn)信息

自動(dòng)提取管道焊點(diǎn)信息二次開發(fā)軟件程序是依托PDMS軟件內(nèi)置焊點(diǎn)元件庫，增加各管道等級(jí)焊點(diǎn)信息導(dǎo)入功能，編寫軟件PDMS軟件PML可編程宏[1]，分別在軟件設(shè)計(jì)DESIGN模塊和管線抽圖ISODRAFT模塊顯示工具欄按鈕 進(jìn)行焊點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)。軟件操作便捷，自動(dòng)提取焊點(diǎn)信息可直接應(yīng)用項(xiàng)目焊接工作量文件編制使用。

圖6 PDMS軟件自動(dòng)提取管道焊點(diǎn)信息

利用信息化技術(shù)手段，取代了以往項(xiàng)目人員手工統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了橇塊焊點(diǎn)工作量信息智能自動(dòng)提取，切實(shí)有效的提高了設(shè)計(jì)工作效率。

4 結(jié)語

國(guó)家油氣增產(chǎn)上儲(chǔ)戰(zhàn)略加大行業(yè)增速發(fā)展需求，在海洋油氣設(shè)備成橇設(shè)計(jì)工作中，數(shù)字化三維仿真技術(shù)為設(shè)計(jì)效率不斷提升帶來了可能，本文介紹了三項(xiàng)PDMS軟件二次開發(fā)技術(shù)成果，提供了一種適用于海洋油氣設(shè)備成橇簡(jiǎn)易化設(shè)計(jì)的技術(shù)解決方案，降低設(shè)計(jì)人力投入，提高設(shè)計(jì)工作效率和精細(xì)化設(shè)計(jì)水平。通過掌握PDMS軟件二次開發(fā)技術(shù)，不斷探尋最優(yōu)設(shè)計(jì)工作方法，提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品制造周期，提升市場(chǎng)成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

[1] 張博，陳冬霞. 利用PML語言開發(fā)PDMS建模[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014(6):189.