Smart 3D 與CADWorx 在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用比較

沈延順 高 妍 李雅翔

（天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司）

Smart 3D是一個(gè)先進(jìn)的智能工廠設(shè)計(jì)軟件，由Intergraph公司推出， 采用商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)Microsoft SQL和Oracle為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，它是真正的以數(shù)據(jù)為中心的工廠建模環(huán)境，由設(shè)備、管道、結(jié)構(gòu)、電氣、暖通、支吊架以及圖紙報(bào)告等模塊組成，是先進(jìn)的三維工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)之一。

CADWorx也由Intergraph公司研發(fā)， 是基于AutoCAD平臺(tái)的一款完全兼容AutoCAD命令的三維工廠設(shè)計(jì)軟件，廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保及醫(yī)藥等行業(yè)［1］。

傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)提資工作量較大，圖紙二次轉(zhuǎn)化效率較低且出錯(cuò)率較高，出圖和材料統(tǒng)計(jì)任務(wù)量很大， 三維設(shè)計(jì)可最大限度地減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提高整體的設(shè)計(jì)水平和效率［2］。在化工工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，Smart 3D和CADWorx有各自的優(yōu)勢(shì)，筆者基于Smart 3D 2016版與CADWorx 2015版在工程項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比。

1 軟件概況與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

Smart 3D采用商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)Microsoft SQL和Oracle為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，基于服務(wù)器—管理員客戶端—建?？蛻舳四Ｊ?，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)圖形、域環(huán)境協(xié)同設(shè)計(jì)完成整個(gè)工程設(shè)計(jì)與管理。 軟件的所有設(shè)計(jì)都以數(shù)據(jù)的形式實(shí)時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)器上進(jìn)行讀寫，保證了客戶端不需要很高的配置即可完成設(shè)計(jì)工作。

CADWorx基于AutoCAD平臺(tái)， 是以圖形為核心、管道元件庫(kù)和管道等級(jí)庫(kù)等數(shù)據(jù)為輔助的模式實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)。 CADWorx并不能實(shí)現(xiàn)多專業(yè)、多人員同時(shí)完成一個(gè)工廠化的設(shè)計(jì)。

2 項(xiàng)目管理和設(shè)計(jì)協(xié)同

Smart 3D軟件的讀寫儲(chǔ)存都在后臺(tái)的服務(wù)器上完成， 為了保證客戶端多個(gè)專業(yè)多個(gè)人員協(xié)同設(shè)計(jì)， 軟件在項(xiàng)目管理方面的工作保證了數(shù)據(jù)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。 首先軟件通過域環(huán)境給所有管理人員、設(shè)計(jì)人員分配獨(dú)有的賬號(hào)，以區(qū)別同公司的軟件使用者與非使用者。 其次，軟件給項(xiàng)目管理人員獨(dú)立出了Project Management軟件和Bulkload Reference Data軟件， 前者用于項(xiàng)目的建立、 權(quán)限分配， 后者用于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互。 Smart 3D項(xiàng)目的權(quán)限分配層次如圖1所示。

圖1 某項(xiàng)目Smart 3D的權(quán)限分配層次

Smart 3D軟件的設(shè)計(jì)界面中也建立項(xiàng)目的System，通過工程、裝置區(qū)、單元、專業(yè)等System進(jìn)行具體裝置的管理。 Smart 3D的System層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 某項(xiàng)目Smart 3D的System層次結(jié)構(gòu)

CADWorx軟件不帶有任何項(xiàng)目管理功能，需要設(shè)計(jì)人員人為管理工作， 可以dwg文件的名稱實(shí)現(xiàn)具體設(shè)備、管道及結(jié)構(gòu)等專業(yè)的區(qū)分，以文件夾實(shí)現(xiàn)裝置區(qū)的區(qū)分。 CADWorx模型文件管理如圖3所示。 CADWorx是單機(jī)軟件類型，所以不能實(shí)現(xiàn)實(shí)際意義上的協(xié)同工作，只能通過具體設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)不同單元區(qū)域最終整體組合的方式實(shí)現(xiàn)裝置區(qū)設(shè)計(jì)。

圖3 某項(xiàng)目CADWorx的模型文件管理

通過比較，可以明顯看出在項(xiàng)目管理和設(shè)計(jì)協(xié)同方面，Smart 3D更加優(yōu)秀。

3 設(shè)備建模

Smart 3D軟件通過參數(shù)化設(shè)備、 參數(shù)化零部件、幾何體搭建及導(dǎo)入接口等方法實(shí)現(xiàn)設(shè)備的建模，并且外部接口可以實(shí)現(xiàn)幾乎所有機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的模型導(dǎo)入，幫助建模人員將設(shè)計(jì)中心放在更為重要的方面。

CADWorx軟件帶有Equipment模塊，此模塊采用的是軸向幾何體搭建的方法進(jìn)行設(shè)備建模，雖然幾何體可以移動(dòng)處理，但當(dāng)設(shè)備條件發(fā)生一點(diǎn)變化， 所有的幾何體將回歸至軸向方向。 因?yàn)镃ADWorx 軟件是基于AutoCAD 平臺(tái)的，所以Equipment模塊不能實(shí)現(xiàn)的部分可以使用Auto-CAD實(shí)現(xiàn)。 CADWorx軟件也可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)軟件導(dǎo)出的dwg文件的導(dǎo)入，完成設(shè)備建模，但軟件是通過圖形驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)工作，所以若使用外部導(dǎo)入的設(shè)備模型，會(huì)使設(shè)計(jì)文件過大，圖形驅(qū)動(dòng)硬件負(fù)荷增大，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)卡頓和死機(jī)。

另外，Smart 3D會(huì)智能區(qū)分設(shè)備本體的碰撞和設(shè)備與外部的碰撞， 從而實(shí)現(xiàn)真實(shí)碰撞檢查。而CADWorx軟件通過圖形的重疊區(qū)別碰撞與否，所以設(shè)備本體自身的這種無(wú)關(guān)設(shè)計(jì)的碰撞，軟件也會(huì)報(bào)錯(cuò)，從而督促設(shè)計(jì)人員將設(shè)備建模完全細(xì)化，當(dāng)然設(shè)計(jì)人員也可關(guān)閉軟件的碰撞檢查。

4 管道設(shè)計(jì)

在實(shí)際工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，管道設(shè)計(jì)是工作量最大、周期最長(zhǎng)、調(diào)整最頻繁，同時(shí)也是產(chǎn)生問題最多的環(huán)節(jié)［2］。

Smart 3D 管道系統(tǒng)分級(jí)層次如圖4 所示。Smart 3D軟件通過Piping設(shè)計(jì)模塊和Support設(shè)計(jì)模塊完成管道的設(shè)計(jì)， 通過Piping system—Pipeline—Piping run—Piping feature—Piping part實(shí)現(xiàn)對(duì)管道系統(tǒng)的分級(jí)，讓設(shè)計(jì)人員可以輕松地完成設(shè)計(jì)、查找及修改等工作。 軟件內(nèi)置彎頭/彎管選用規(guī)則、開支管規(guī)則（三通/支管/焊接管座）、最短管道規(guī)則、法蘭偏移規(guī)則、焊縫寬度規(guī)則、螺栓選用規(guī)則、螺母選用規(guī)則及墊片選用規(guī)則等設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)規(guī)則，幫助設(shè)計(jì)人員完成設(shè)計(jì)。

圖4 某項(xiàng)目Smart 3D的管道系統(tǒng)分級(jí)層次

CADWorx軟件也內(nèi)置Piping設(shè)計(jì)模塊， 但只有Pipeline一個(gè)分級(jí)，不能很好地完成檢查、修改等工作。CADWorx軟件的管道系統(tǒng)分級(jí)層次如圖5所示。 同樣的CADWorx可以使用AutoCAD自身的命令輔助完成管道設(shè)計(jì)工作，但也因此，導(dǎo)致同一Pipeline下的數(shù)據(jù)一致性被破壞，只能手動(dòng)調(diào)整和自我識(shí)別。

Smart 3D管道設(shè)計(jì)保證了設(shè)計(jì)工作的準(zhǔn)確性， 不會(huì)存在各種不必要的差錯(cuò)， 但不及CADWorx的靈活性。

5 其他模塊設(shè)計(jì)

Smart 3D軟件內(nèi)置了柱網(wǎng)設(shè)計(jì)， 這是CADWorx軟件沒有的，但可以通過繪制直線完成此工作。 由于Smart 3D可以通過后臺(tái)強(qiáng)大數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，讓所有模型在設(shè)計(jì)期間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，例如所有的結(jié)構(gòu)柱與柱網(wǎng)關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)梁與柱和柱網(wǎng)關(guān)聯(lián)， 這樣就保證了當(dāng)其中一個(gè)設(shè)計(jì)發(fā)生變化時(shí)，其余有關(guān)聯(lián)關(guān)系的設(shè)計(jì)都將發(fā)生相應(yīng)的變化，因此減輕了設(shè)計(jì)人員逐個(gè)修改的工作量，也減少了出錯(cuò)。

Smart 3D軟件還內(nèi)置了電氣儀表、暖通、管道支吊架設(shè)計(jì)模塊，這些設(shè)計(jì)模塊是CADWorx沒有的或者是完全不能比擬的，并且通過項(xiàng)目系統(tǒng)管理和內(nèi)置設(shè)計(jì)的模塊，同樣可以完成總圖、消防、給排水、電氣及電信等專業(yè)的設(shè)計(jì)工作。

Smart 3D軟件高度開放， 開發(fā)人員還可以通過VB和.NET編程輔助各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)工作。

6 出圖與報(bào)表

因Smart 3D和CADWorx均為Intergraph公司的產(chǎn)品，所以內(nèi)置的ISOGEN軟件工作原理相同，管道軸測(cè)圖設(shè)計(jì)完全相同。

CADWorx還可以通過BOX壓制生成平面圖紙和Excel文件的材料報(bào)表，但需要大量的手動(dòng)處理和統(tǒng)計(jì)工作，并將處理結(jié)構(gòu)與公司的相應(yīng)成品文件模板組合從而形成最終設(shè)計(jì)文件。

Smart 3D軟件由于高度開放， 可以通過管理人員根據(jù)公司所有成品文件的模板定制Smart 3D的出圖與報(bào)表的格式，通過定制工作，后期設(shè)計(jì)完成后，不再需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行任何處理工作軟件就可以直接生成最終成品文件。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過比較分析可以得知，對(duì)于需要多個(gè)專業(yè)、多個(gè)設(shè)計(jì)人員協(xié)同工作， 且項(xiàng)目規(guī)模大的設(shè)計(jì)工作宜采用Smart 3D進(jìn)行設(shè)計(jì)；項(xiàng)目簡(jiǎn)單，專業(yè)交叉較少或少量建模人員能夠完成的設(shè)計(jì)宜采用CADWorx完成。 考慮產(chǎn)品的采購(gòu)、后期維護(hù)、培訓(xùn)及二次開發(fā)等費(fèi)用， 從項(xiàng)目的投資回報(bào)率來看，CADWorx是小型項(xiàng)目開展三維設(shè)計(jì)的首選。 因此，設(shè)計(jì)單位要結(jié)合自身單位的特點(diǎn)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模、項(xiàng)目需求及投資回報(bào)等多個(gè)方面，選擇合適的三維建模設(shè)計(jì)軟件，高質(zhì)量地完成設(shè)計(jì)工作。