淺談三維建模軟件在油脂加工廠設計中的應用

周 杰，白宏偉

無錫中糧工程科技有限公司 (無錫 214035)

隨著時代的發展，三維設計軟件廣泛應用于社會的各行各業。油脂加工廠主要由預處理車間、浸出車間、精煉車間、小包裝車間以及罐區等組成，各車間又有著不同的生產設備及工藝。基于Plant3D、solidworks、caxa、Cadworx以及BIM等各類三維設計軟件，在各車間設計制圖時進行標準化的三維建模，可全面實現設計信息在整個生命周期的可視化呈現，為后期施工方案編制、成本預算控制、工程施工管理、工程款核算與支付、合同管理等提供重要的參考依據。

1 三維建模軟件在設計中的應用

1.1 單體車間設計

(1)油脂工廠設計中采用二維軟件設計時，車間的平面布置圖、立面圖、軸測圖、管道布置圖等需要設計及審查人員的空間想象力。而三維設計通過渲染，立體效果逼真，可以隨處漫游，提高設計準確度。

(2)采用二維軟件設計時主要靠設計人員人工檢查復核圖紙，施工中無法避免工程“碰、漏、缺”現象，容易產生施工工作量增補以及返工等現象。而使用三維軟件設計完圖紙后，可采用碰撞檢測命令進行復核自查能避免因設計漏洞產生的碰撞現象，杜絕施工中不必要的返工，合理控制業主的投資資金。

(3)利用三維軟件設計，可以轉化生成精準的各車間生產工藝流程二維圖，如堿煉、脫色、循環冷卻水、蒸發等系統圖紙，圖中的設備、管道、管件參數屬性均與三維模型中一致.

(4)采用三維軟件設計還便于統一成品標準，負責人只需參考定義數據庫標準，因此可減輕設計人員與采購人員工作，降低設計與采購出錯率，便于提高企業整體設計效率。

1.2 罐區及管網設計

在大型罐區設計及施工中，由于罐體數量較多，儲存介質較多，儲存工藝不一，加熱、伴熱、吹掃、充氮等使用功能的要求，往往加大了管線布置的復雜程度。如果采用傳統二維設計軟件進行管道設計，各管路的使用功能無法直接反映出來，經常會出現不合理的情況，比如管道、鋼架、支吊架之間的距離不夠，相互干涉或者出現內部碰撞的情況，對于后期施工測量定位也會存在不同程度的影響。

使用三維軟件設計可針對不同的使用要求進行設計，在設計階段就可以實時看到管道布置的設計效果，極大地提高設計精度及效率，而且這種三維漫游式設計又可以快速進行碰撞檢查，避免出現重大失誤[1]。另外，利用建模軟件的BOM功能，可準備無誤地進行材料統計，特別是管材長度、閥門及元器件個數，電纜長度等，不會出現少開或多開材料的問題。以罐區管道為例，通過對同一段管道長度,進行常用人工統計方法和軟件BOM表統計進行對比，在不考慮不均衡系數狀況下，采用人工統計長度往往比軟件統計多增加5%。綜合整個油脂整廠項目來核算管道長度，管道材料用量勢必大于5%，對整個EPC項目是巨大經濟損失。而作為總承包單位或者施工單位，若采用人工統計的方式也將會造成在招投標過程中失去很多優質項目。

因此，利用軟件統計不僅可以獲得準確的工程量統計，而且可以減少人為統計錯誤，提高設計速度，將設計者聚焦在設計內容上。而且這些內容在初步設計階段這項工作就能完成，對企業工程造價，投標報價以及施工成本預算、成本控制，風險控制都有極大的幫助。

1.3 非標設備的設計及制造

油脂工廠涉及到多個車間，每個車間設備大多都是非標設備，針對大型的非標設備，比如浸出器，蒸脫機，脫色塔，脫臭塔等，如采用以往的二維軟件設計，其精度及質量取決于設計者的空間思維能力，存在一定的質量隱患，成本控制也存在一定的難度。

采用二維與三維圖相結合的方式進行機械設計，通過三維軟件建模驗證二維圖的設計精度，有助于在設計環節管控質量，減少制造環節返工率，避免材料以及人工的浪費。而對于受力復雜的容器類、油罐設計，若采用人工校核其強度，不可避免地增大設計師工時，而且存在計算錯誤的可能性。

而采用三維設備建模軟件(如tank儲罐設計分析軟件)可以直觀地顯示出各個結構處的受力情況，進而設計人員就可以根據具體情況，進行焊縫結構的優化設計，編寫焊接工藝規程，減少焊接應力，提高設備的穩定性以及強度。此外，如果后期設備尺寸要求局部變更的話，只需要在三維圖上作出修改，就可以導出最新的二維圖紙，極大程度地提高效率，這點目前在各大設備制造廠已廣泛應用。

1.4 工程管理應用

1.4.1施工管理方面

基于三維軟件的直觀可視化優勢，如各專業間均按照三維圖進行施工，可大幅降低施工不規范、不按圖紙施工等問題，避免材料浪費并節省人工，便于整個項目的質量以及時間進度的管理控制。

1.4.2安全管理方面

在設計階段就可以充分考慮到施工中危險源以及危險點，在施工前就可以制定施工組織設計或者危險性較大的施工方案(如吊裝方案、起重方案、臨時用電方案等)將安全隱患提前排查并控制到位。

1.4.3合同管理方面

傳統的二維施工設計圖，僅體現出工程安裝的部分信息，容易造成合同中施工內容統計不精確，存在合同風險。另外也會大大增加施工現場管理人員的勞動強度，疲于工程量計量界定，對整體施工進度、施工質量都存在一定的影響。

1.4.4其它

在其他工程管理板塊，包含組織管理、成本管理、進度控制、質量控制、職業健康安全和環境管理以及信息管理等。采用三維軟件設計圖紙，可直觀明了的反映出工程量以及工程的相關要點和注意事項。針對這些要點，我們便可編制施工組織設計、施工方案、編制施工圖預算、成本控制計劃，編制進度計劃表、網絡圖，進行全過程管理，將各要素控制在允許范圍內，實現項目增值。

2 結束語

在油脂工廠的標準化設計方面，標準化車間的實現首先應進行設備建模和廠房建模，再將設備布置于廠房內，最后進行管路布置和元器件及配件安裝的設計。全套標準化車間的制作與國際先進技術充分接軌，是設計單位提高設計水平、增強企業核心競爭力的必經之路。三維建模設計在油脂行業中的應用，可極大地提升企業形象和實力，為企業發展帶來積極影響。