基于 ProjectWise的變電站三維協(xié)同設(shè)計(jì)

◎ 山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?李波

計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和三維工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)的不斷完善，使三維設(shè)計(jì)手段已逐步進(jìn)入到各個(gè)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，如電力、石化、建筑、制造行業(yè)等。隨著電力工程復(fù)雜度不斷增加及建設(shè)單位對(duì)設(shè)計(jì)精細(xì)化要求的不斷提高，電力設(shè)計(jì)行業(yè)正在大力推廣三維設(shè)計(jì)，同時(shí)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)也逐漸成為電力設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

三維設(shè)計(jì)軟件在電廠設(shè)計(jì)工程中已有了較長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益及大量使用經(jīng)驗(yàn)。隨著三維設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站設(shè)計(jì)也要經(jīng)過一個(gè)從二維到三維的轉(zhuǎn)變。可以說，變電站設(shè)計(jì)的三維化、數(shù)字化是大勢(shì)所趨，是設(shè)計(jì)手段發(fā)展的必然結(jié)果，傳統(tǒng)的變電站設(shè)計(jì)手段必然會(huì)被三維數(shù)字化設(shè)計(jì)手段取代。

目前，三維設(shè)計(jì)已逐步進(jìn)入變電站設(shè)計(jì)領(lǐng)域，并已經(jīng)得到了國(guó)內(nèi)各電力設(shè)計(jì)院的重視。山東電力工程咨詢?cè)鹤?2009年引進(jìn)了一系列三維設(shè)計(jì)軟件后，積極進(jìn)行了三維設(shè)計(jì)的推廣應(yīng)用，并取得了良好的效果。于 2010年引進(jìn)了ProjectWise系列軟件，開展了三維協(xié)同設(shè)計(jì)及數(shù)字化移交工作的探索。

變電站三維協(xié)同設(shè)計(jì)是一項(xiàng)涉及多個(gè)專業(yè)的復(fù)雜工程，對(duì)設(shè)計(jì)平臺(tái)及各專業(yè)間的配合都有很高的要求。本文即從以下幾個(gè)方面探討變電站三維協(xié)同設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

變電站三維協(xié)同設(shè)計(jì)探討

1、三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)

目前山東電力工程咨詢?cè)河?jì)算機(jī)室設(shè)有三維設(shè)計(jì)專用服務(wù)器，內(nèi)外網(wǎng)各設(shè)一臺(tái)，裝有 ProjectWise服務(wù)器端、數(shù)據(jù)庫和其它相關(guān)軟件及服務(wù)。內(nèi)網(wǎng)PW服務(wù)器主要作為協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，用于電網(wǎng)院內(nèi)部各專業(yè)的設(shè)計(jì)工作，并用于工程設(shè)計(jì)資料的收集、整理和存放以及三維設(shè)計(jì)成品的存放。日常三維協(xié)同設(shè)計(jì)工作在內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器平臺(tái)上進(jìn)行，采用C/S（客戶端/服務(wù)器）模式，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員在終端計(jì)算機(jī)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。外網(wǎng) PW服務(wù)器用于數(shù)字化移交，業(yè)主單位及施工單位等可根據(jù)賦予的訪問權(quán)限，通過公用 Internet網(wǎng)絡(luò)訪問山東電力工程咨詢?cè)旱耐饩W(wǎng)服務(wù)器，進(jìn)行文檔、圖紙的瀏覽、下載等。

2、三維協(xié)同設(shè)計(jì)人員組織形式

目前山東電力工程咨詢?cè)旱娜S協(xié)同設(shè)計(jì)以工程項(xiàng)目為單位進(jìn)行，設(shè)總項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。具體工作人員根據(jù)工程需要，從各專業(yè)選擇優(yōu)秀設(shè)計(jì)人員進(jìn)入項(xiàng)目組擔(dān)任主設(shè)人，并進(jìn)行三維設(shè)計(jì)及PW平臺(tái)使用方面的培訓(xùn)。

協(xié)同設(shè)計(jì)以各專業(yè)為依托，各專業(yè)人員在專業(yè)內(nèi)獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)，協(xié)同工作在PW平臺(tái)上完成。目前變電站工程的三維設(shè)計(jì)共涉及變電電氣一次、變電電氣二次、通信、土建四個(gè)專業(yè)，其中土建專業(yè)還包括了水工、暖通專業(yè)。各專業(yè)內(nèi)的工作任務(wù)由各專業(yè)主設(shè)人負(fù)責(zé)。

3、三維協(xié)同設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化

三維協(xié)同設(shè)計(jì)由多專業(yè)共同參與，工作量大，內(nèi)容復(fù)雜，需要制定企業(yè)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，以保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。Bentley公司的三維設(shè)計(jì)軟件支持IEC、GB等標(biāo)準(zhǔn)，還支持企業(yè)自定義標(biāo)準(zhǔn)，可按照企業(yè)自身的特點(diǎn)來確定標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容。

（1）統(tǒng)一制圖環(huán)境

為便于各專業(yè)協(xié)同，首先應(yīng)統(tǒng)一各專業(yè)制圖環(huán)境。各專業(yè)在制圖時(shí)必須嚴(yán)格規(guī)定創(chuàng)建模型時(shí)使用的種子文件及工作單位。報(bào)表模板及項(xiàng)目初始化模板（字體等制圖標(biāo)準(zhǔn)）、各種圖紙模板、設(shè)備編碼體系等也需要統(tǒng)一。在項(xiàng)目準(zhǔn)備階段，需要確立這些標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容，以滿足標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的需要。字體、圖標(biāo)、圖框等執(zhí)行山東院院標(biāo)設(shè)計(jì)作業(yè)程序中有關(guān)規(guī)定。

（2）統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)和坐標(biāo)原點(diǎn)

為保證各專業(yè)間最終模型總裝及專業(yè)內(nèi)部二、三級(jí)分解模型能準(zhǔn)確方便的組裝在一起，及時(shí)查看相互間的位置關(guān)系以及保證碰撞檢查結(jié)果的正確性，所有專業(yè)的各級(jí)模型的創(chuàng)建，必須嚴(yán)格遵循同一個(gè)坐標(biāo)原點(diǎn)位置及軸網(wǎng)文件，坐標(biāo)原點(diǎn)及軸網(wǎng)文件確定后，不得隨意改動(dòng)。軸網(wǎng)的位置亦不可隨意旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)或縮放。專業(yè)設(shè)計(jì)中統(tǒng)一采用軟件提供的 ACS坐標(biāo)系，不得隨意改動(dòng)坐標(biāo)系。坐標(biāo)原點(diǎn)統(tǒng)一為全局原點(diǎn) “（0,0,0）”，變電站參考坐標(biāo)點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系可在項(xiàng)目開始時(shí)由電氣及土建專業(yè)協(xié)商確定，各專業(yè)均需按照與坐標(biāo)原點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系制圖。

（3）統(tǒng)一模型制作

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)要多功能化。現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)設(shè)備硬盤比較大，計(jì)算機(jī)技術(shù)也支持一臺(tái)機(jī)安裝多個(gè)操作系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心可以根據(jù)自己學(xué)校的教學(xué)實(shí)際需要、學(xué)科特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)教學(xué)功能需求，將每個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)設(shè)備安裝多個(gè)操作系統(tǒng)，在不同系統(tǒng)下根據(jù)教學(xué)功能需求安裝相應(yīng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件。過去傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心功能單一，只能承擔(dān)全校的計(jì)算機(jī)公共課教學(xué)任務(wù)，各分院(系、部)還都要建設(shè)自己的專業(yè)機(jī)房，實(shí)驗(yàn)室重復(fù)建設(shè)，設(shè)備利用率低，分院(系、部)缺少計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師去維護(hù)與管理，設(shè)備故障率高，造成財(cái)力、人力資源的浪費(fèi)，這樣建設(shè)不適用于辦學(xué)經(jīng)費(fèi)有限的地方高校。

主要包括山東電力工程咨詢?cè)喝S設(shè)計(jì)圖形庫的統(tǒng)一管理，以及對(duì)三維模型制作時(shí)種子文件、建模深度、模型校核、模型命名方式、模型制作層次劃分的統(tǒng)一。山東電力工程咨詢?cè)旱娜S設(shè)計(jì)中電氣專業(yè)統(tǒng)一使用“sdepci”圖形庫，存儲(chǔ)于服務(wù)器中，其中包含二維符號(hào)及三維模型。各種符號(hào)、模型采用分層、分專業(yè)存儲(chǔ)，以便于查找和使用，圖形庫中的目錄結(jié)構(gòu)如下圖：

圖1-圖形庫目錄結(jié)構(gòu)圖

（4）統(tǒng)一材料報(bào)表模板

在三維設(shè)計(jì)中，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)材料量并根據(jù)模板生成材料報(bào)表是一項(xiàng)非常重要和實(shí)用的功能，為保證軟件所生成的報(bào)表清晰、完整，應(yīng)統(tǒng)一制作報(bào)表模板。報(bào)表應(yīng)包括以下屬性：名稱、型號(hào)及規(guī)格、單位、數(shù)量、廠家、備注等。

4、三維協(xié)同設(shè)計(jì)基本流程

在山東電力工程咨詢?cè)洪_展的變電站三維協(xié)同設(shè)計(jì)工程中，首先由設(shè)總確定項(xiàng)目組人員及各專業(yè)主設(shè)人，各專業(yè)主設(shè)人再根據(jù)工作內(nèi)容進(jìn)行本專業(yè)內(nèi)工作分工。然后各專業(yè)進(jìn)行二維原理圖設(shè)計(jì)、三維建模等工作，完成后在統(tǒng)一圖紙中進(jìn)行三維協(xié)同設(shè)計(jì)，總裝完成后進(jìn)行碰撞檢查、三維效果制作、施工圖進(jìn)度模擬等后期工作，最后進(jìn)行數(shù)字化移交。

5、協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)文件的管理

ProjectWise軟件作為三維協(xié)同設(shè)計(jì)的平臺(tái)，為用戶提供了協(xié)同環(huán)境，可建立文檔從產(chǎn)生、編輯修改到運(yùn)維應(yīng)用全過程的內(nèi)容管理環(huán)境。在PW平臺(tái)上，為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的相關(guān)設(shè)計(jì)人員高效地進(jìn)行文件的存放和交換，提高設(shè)計(jì)效率及準(zhǔn)確性，有必要對(duì)文檔管理相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行規(guī)定。

（1）文件存放的層次結(jié)構(gòu)

文件的存放應(yīng)該具有清晰的層次結(jié)構(gòu)，既要滿足三維協(xié)同設(shè)計(jì)的要求，提高設(shè)計(jì)效率；又要有明確的專業(yè)劃分，以方便文檔的檢索和實(shí)現(xiàn)文檔的權(quán)限設(shè)置。

圖2-圖材料報(bào)表模板示例

圖3-三維協(xié)同設(shè)計(jì)流程示意圖

圖4-PW平臺(tái)文件存放層次結(jié)構(gòu)示例

山東電力工程咨詢?cè)鹤冸娬救S設(shè)計(jì)中的所有項(xiàng)目文件均存放在PW服務(wù)器上，服務(wù)器數(shù)據(jù)庫命名稱為：“山東電力工程咨詢?cè)簠f(xié)同平臺(tái) ”。總目錄下根據(jù)工程電壓等級(jí)、工程名稱、設(shè)計(jì)階段、專業(yè)劃分、文件內(nèi)容等共劃分了五級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，目的是為了使各個(gè)環(huán)節(jié)的相關(guān)設(shè)計(jì)人員都可以高效地進(jìn)行文件的查找、存貯和交流。

（2）文件夾/文檔權(quán)限設(shè)置

文件的權(quán)限設(shè)置的主要目的是防止文檔的隨意修改和移動(dòng)，保證文檔存放的規(guī)范性和安全性，同時(shí)對(duì)文檔進(jìn)行過程管理，以便查看設(shè)計(jì)文檔的設(shè)計(jì)狀態(tài)和使用情況。文件的管理還應(yīng)考慮通過權(quán)限的關(guān)聯(lián)設(shè)置來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)文件的校核、審核及專業(yè)間的資料交接等流程。

圖5-文件夾/文檔權(quán)限設(shè)置示意

工程中為保證協(xié)同設(shè)計(jì)過程中文件的安全性及準(zhǔn)確性，需根據(jù)設(shè)計(jì)人員的工作范圍及工程需要設(shè)置文件及文件夾的操作權(quán)限。山東電力工程咨詢?cè)簠f(xié)同設(shè)計(jì)的公共參數(shù)及模板設(shè)置由服務(wù)器管理員統(tǒng)一負(fù)責(zé)，工程組人員由設(shè)總通知管理員增加。項(xiàng)目組以變電工程為單位，設(shè)總為最高權(quán)限，其權(quán)限由服務(wù)器管理員賦予。工程下各專業(yè)內(nèi)文件夾最高權(quán)限為各專業(yè)主設(shè)人（暖通、水工專業(yè)由土建專業(yè)主設(shè)人負(fù)責(zé)），由設(shè)總賦予權(quán)限。

6、成品校審及資料互提

三維設(shè)計(jì)成品的校審及專業(yè)間資料的交接這兩方面的工作需要在 PW平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，并依據(jù)山東電力工程咨詢?cè)嘿|(zhì)量管理體系中的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。通過PW平臺(tái)的定制，可實(shí)現(xiàn)專業(yè)間資料互提、電子化校審。校審工作以各專業(yè)為單位執(zhí)行，各級(jí)校核及修改工作全部在協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)上完成。

結(jié)語

目前的變電工程中，大型高壓、特高壓工程不斷增加，面對(duì)日益龐大和復(fù)雜的工程，傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)方法無論從工程規(guī)模、設(shè)計(jì)質(zhì)量、設(shè)計(jì)工期、數(shù)據(jù)整合，還是業(yè)主對(duì)工程精細(xì)化管理的要求，都已經(jīng)顯現(xiàn)出對(duì)復(fù)雜工程駕馭能力的不足。面對(duì)新的機(jī)遇，發(fā)展三維協(xié)同設(shè)計(jì)和數(shù)字化移交，是設(shè)計(jì)手段發(fā)展的必然趨勢(shì)和方向，也是山東電力工程咨詢?cè)禾嵘诵母?jìng)爭(zhēng)力，保持行業(yè)領(lǐng)先地位的客觀需要。

三維協(xié)同設(shè)計(jì)是一項(xiàng)多專業(yè)參與的系統(tǒng)工程，三維設(shè)計(jì)的工程應(yīng)用是一個(gè)漫長(zhǎng)的積累過程，開展前期需要投入大量的基礎(chǔ)性工作，不僅需要掌握設(shè)計(jì)軟件功能，更需要對(duì)協(xié)同設(shè)計(jì)流程及方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

目前山東電力工程咨詢?cè)旱淖冸娬救S協(xié)同設(shè)計(jì)在院領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)注及電網(wǎng)院設(shè)計(jì)人員的共同努力下積極推進(jìn)，穩(wěn)步提高，為今后的工程應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。山東電力工程咨詢?cè)簩⒏钊氲难芯坎⑼茝V三維協(xié)同設(shè)計(jì)手段，繼續(xù)深化各專業(yè)間的協(xié)同設(shè)計(jì)，繼續(xù)完善三維設(shè)計(jì)平臺(tái)的管理，進(jìn)一步提高山東電力工程咨詢?cè)鹤冸娬救S協(xié)同設(shè)計(jì)水平。

圖6-PW平臺(tái)中校審流程示意圖