三維軟件在中小型工廠設(shè)計和管理中的選型及應(yīng)用

凡劍波（賽得利（九江）纖維有限公司，江西 九江 332500）

三維軟件在中小型工廠設(shè)計和管理中的選型及應(yīng)用

凡劍波（賽得利（九江）纖維有限公司，江西 九江 332500）

在過去的二十年中，以PDS、PDMS為代表的一些功能強大，實用性強的三維設(shè)計軟件在大型工程項目中已廣泛使用。隨著中小型工廠業(yè)主對項目質(zhì)量、費用、進(jìn)度提出更高要求，三維設(shè)計軟件在中小型工廠中應(yīng)用也成為必然趨勢。

三維軟件；工廠設(shè)計和管理；選型應(yīng)用

目前，在中小型工廠設(shè)計軟件以Auto CAD二維平面設(shè)計為主，一些購買了三維軟件但是無法應(yīng)用的設(shè)計單位也不鮮見。另外，大型三維設(shè)計軟件價格昂貴，操作界面復(fù)雜，如何選擇一款適合中小型企業(yè)的三維設(shè)計軟件尤為重要。

1　中小型工廠業(yè)主的需求

1.1對設(shè)計質(zhì)量的要求

由于中小型工廠通常采用二維平面設(shè)計，施工圖紙不全且設(shè)計深度不夠，許多潛在的設(shè)計缺陷不宜被發(fā)現(xiàn)是通病，最終在現(xiàn)場施工階段所有問題都會暴露。所以交付設(shè)計成果能否滿足市場、行業(yè)及業(yè)主的通用要求在軟件選擇中至關(guān)重要。

1.2對設(shè)計進(jìn)度的要求

應(yīng)用三維設(shè)計軟件目的很簡單，就是為了提高工作效率，確保設(shè)計圖紙按時提交，為下一步工程施工保駕護(hù)航。如果設(shè)計軟件操作界面復(fù)雜，工程師難于上手使用，就失去選擇三維設(shè)計軟件的根本意義。這一點也是目前很多中小型工廠不能夠使用三維設(shè)計工具最主要的原因之一。

1.3對費用控制的要求

對于任何業(yè)主都是希望花最少的錢得到最優(yōu)的軟件。此部分費用主要是體現(xiàn)在兩個部分，一是軟件費用。大型設(shè)計軟件價格昂貴，非中小型工廠首選，急需性價比高的軟件產(chǎn)品。二是使用此軟件后能夠節(jié)省的費用。在使用新型設(shè)計軟件后，使得前期設(shè)計更加細(xì)致準(zhǔn)確，在未來施工階段減少變更，縮短工期，節(jié)省費用，體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

2　新型三維設(shè)計軟件關(guān)注點

2.1考慮成果交付

通常完整的三維設(shè)計成果包含帶控制點P&ID圖，可供設(shè)計審查、施工指導(dǎo)的三維模型，全套施工圖紙，MTO綜合材料表。在此，需重點強調(diào)施工圖紙中的單線圖（Isometric）和管道平面布置圖、立面圖。三維設(shè)計軟件一般都可以自動抽取這兩種施工圖紙，所以我們需關(guān)注出圖質(zhì)量，圖紙中信息全面性，是否符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)主的要求，是否在自動出圖后還需要手動調(diào)整大量信息。關(guān)于MTO綜合材料表需要關(guān)注其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和數(shù)據(jù)接口的開放性，即綜合材料表是否滿足通用要求，業(yè)主采購便利性，并且要易于定制表格模板和數(shù)據(jù)接口。

2.2考慮數(shù)據(jù)集成性和數(shù)據(jù)可復(fù)用性

（1）在工程項目中，一個大型項目有時會分割成若干中小型項目執(zhí)行，中小項目的分包商會選擇不同的三維設(shè)計軟件，此時選擇軟件時需要考慮各個項目之間的數(shù)據(jù)集成問題。

（2）設(shè)計軟件自身各功能區(qū)塊之間的數(shù)據(jù)連接。如P&ID設(shè)計與三維管道設(shè)計集成，達(dá)到P&ID設(shè)計數(shù)據(jù)可在三維管道設(shè)計時復(fù)用，減少重復(fù)工作，提高工作效率，同時對數(shù)據(jù)一致性檢查。

（3） 設(shè)計軟件之間的數(shù)據(jù)連接。如設(shè)備設(shè)計軟件建立的模型能否集成到工廠設(shè)計模型中，建筑結(jié)構(gòu)建立的模型能否集成到工廠模型中，工廠模型數(shù)據(jù)能否輸出到管道應(yīng)力計算軟件中，工廠模型發(fā)布的數(shù)據(jù)能否輸出到材料管理、施工管理、甚至是財務(wù)管理類的軟件中。

（4）三維工廠模型輸出文件格式是否具有通用性。數(shù)據(jù)、圖紙及模型能否被其他軟件使用，從而將工藝設(shè)備管道模型、電儀模型、建筑結(jié)構(gòu)模型、暖通HVAC模型集成起來［1］。

2.3考慮工廠設(shè)計流程完整性

一般項目分為兩個設(shè)計階段即初步設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計。在初步設(shè)計階段要確定工藝和設(shè)備布置，在此過程中需要進(jìn)行工藝模擬計算、P&ID圖繪制、設(shè)備及主管道布置和建模。詳細(xì)設(shè)計階段為全專業(yè)施工圖設(shè)計，包含各專業(yè)三維建模、模型審查、工程分析校核等［2］。三維設(shè)計軟件是否能夠較充分的涵蓋上述整個流程，是否支持從初始階段到交付階段的無縫工作流，能否帶來效率的提高，以及這個工作流整合帶來的效率提高是否滿足業(yè)主的期望。

2.4考慮軟件操作便捷性

中小型工廠設(shè)計人員接觸三維設(shè)計軟件時間較晚，對三維設(shè)計軟件了解不深入，這就要求軟件界面簡單、操作便利，易學(xué)易用。同時中小型項目周期較短，要求設(shè)計軟件小、快、靈，便于快速完成項目。

2.5考慮軟件成本

中小型項目費用較少，在軟件費用中投入更少。所以要求軟件性價比高，培訓(xùn)成本低，使用維護(hù)成本低。

2.6考慮軟件廠商的實力和軟件發(fā)展

軟件廠商在相關(guān)行業(yè)的市場地位及被市場的認(rèn)可度，是否有大量的客戶群和成熟業(yè)績，是否有完善、強大的科研體系。

2.7考慮軟件廠家服務(wù)支持體系

軟件廠商服務(wù)支持體系，是三維工廠設(shè)計軟件的初學(xué)者應(yīng)用軟件形成生產(chǎn)力的保證。如果供貨商本身都不能夠了解他所銷售的軟件，后果可想而知。業(yè)主應(yīng)充分了解售前、售后培訓(xùn)、售后項目支持、售后應(yīng)用支持、軟件升級支持等各個階段的專業(yè)服務(wù)，確定服務(wù)執(zhí)行方式。中小型企業(yè)一般三維設(shè)計人員配置較少，此部分服務(wù)尤為重要。

3　三維設(shè)計軟件的應(yīng)用

3.1快速、詳盡的P&ID圖建立

P&ID圖的繪制是通過調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的元件、符號庫來生成圖形，與傳統(tǒng)繪圖相比，大量節(jié)約了繪圖時間，且不同設(shè)計人員繪制出的圖紙大小、形式一致。從后臺數(shù)據(jù)庫中可以自動提取管線清單、閥門清單、儀表清單等，準(zhǔn)確性和完整性較高。

3.2智能三維設(shè)計模型建立

在三維空間中，建立設(shè)備、管道、土建模型。將設(shè)備供貨商提供三維設(shè)備外形導(dǎo)入中小型工廠模型中，將相關(guān)軟件建立的土建模型集成到中小型工廠模型中，在此基礎(chǔ)上直接進(jìn)行三維管道布置，調(diào)用管道元件數(shù)據(jù)庫，在需要的地方添加閥門、儀表、彎頭、三通等。建模時，允許任意拖拽管道、閥門、儀表、彎頭等管道元件，用以修改位置。輸入快捷命令修改管道公稱直徑和等級，且自動更新。與之前二維平面設(shè)計相比，操作簡便、顯示直觀。

3.3自動生成標(biāo)準(zhǔn)單線圖

單線圖是供施工單位下料預(yù)制并在現(xiàn)場裝配的圖紙。它的空間位置由管道平、豎面圖確定。傳統(tǒng)設(shè)計中，單線圖是不考慮碰撞，不按比例手工繪制而成，需花費大量人力物力才能夠完成［3］。三維設(shè)計軟件可從三維模型中自動生成單線圖和材料表，內(nèi)容完整、信息齊全，符合國際慣例和標(biāo)準(zhǔn)要求，無須手動修改，大大節(jié)省了設(shè)計時間。

3.4自動生成管道布置圖

通常管道平面布置中信息量大，細(xì)節(jié)較多，是設(shè)計過程中比較頭疼的工作。使用新型三維軟件后，可自動標(biāo)注管道信息、設(shè)備信息、定位尺寸線等，在少量手動調(diào)整之后便可用于施工，極大提高工作效率，節(jié)省設(shè)計時間。

4　結(jié)語

在中小型工廠設(shè)計中，選擇適合的三維設(shè)計軟件，充分的利用設(shè)計工具，能夠很好地保證項目質(zhì)量，極大地提高工作效率，更好的為項目管理服務(wù)，最終將項目成本控制在合理范圍之內(nèi)。

［1］張鶴.三維設(shè)計軟件在工程設(shè)計中的應(yīng)用［J］.燃料與化工，2011，（42-2）：15-16.

［2］全國化工工藝配管設(shè)計技術(shù)中心站.化工裝置管道布置設(shè)計文件內(nèi)容和深度規(guī)定［S］.中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T20549.1-1998：4-5.

［3］張德姜.石油化工工藝管道設(shè)計與安裝［M］.中國石化出版社：2001，380-388.

凡劍波，男，工程師。