數(shù)字化設(shè)計(jì)在油田地面工程中的應(yīng)用

李 艦

（大慶油田設(shè)計(jì)院有限公司，黑龍江 大慶 163712）

0 引言

數(shù)字化設(shè)計(jì)是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、三維建模技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)以cad等應(yīng)用軟件為依托，構(gòu)建虛擬環(huán)境對(duì)設(shè)計(jì)思想以3d建模的形式進(jìn)行高度還原，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念的可視化以及3d化表達(dá)。也為設(shè)計(jì)人員提供了文件共享、文件庫(kù)、設(shè)計(jì)組交流等多種功能。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)從根本上改變了原有的工程設(shè)計(jì)技術(shù)以及設(shè)計(jì)環(huán)境。打破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的多種技術(shù)性壁壘、地域性壁壘以及時(shí)間性壁壘、讓不同地區(qū)的主業(yè)、合作者、供應(yīng)商、施工隊(duì)伍可以實(shí)時(shí)的參與到工程的設(shè)計(jì)中。讓設(shè)計(jì)內(nèi)容更加的客觀完善。

工程項(xiàng)目一般需要基于具體的施工內(nèi)容分成若干個(gè)不同的施工階段，不斷階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容各不相同，但存在一定的交互與約束關(guān)系。傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法各個(gè)階段都是獨(dú)立完成設(shè)計(jì)的，無(wú)法在設(shè)計(jì)過(guò)程中考量不同階段內(nèi)的交互和約束關(guān)系，導(dǎo)致總體設(shè)計(jì)不夠協(xié)調(diào)，不同階段之間存在較多的矛盾點(diǎn)，這些往往也是造成施工階段工程變更的重要原因。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中不同的設(shè)計(jì)方案在設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)以及施工成本的預(yù)估方面難以實(shí)現(xiàn)高度統(tǒng)一，導(dǎo)致工程項(xiàng)目后期的施工階段存在較多隱患[1]。

1 數(shù)字化工程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程重建

數(shù)字化工程設(shè)計(jì)階段是將傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和方法依托各類設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)空間與時(shí)間上的重構(gòu)，讓設(shè)計(jì)流程更加的客觀、完善、統(tǒng)一，最大限度減少了施工階段出現(xiàn)設(shè)計(jì)矛盾以及工程變更的可能性。如在油田地面工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)流程中，通過(guò)3d模擬軟件以及cad軟件，可以讓設(shè)計(jì)方、施工方、供應(yīng)商、用戶實(shí)時(shí)參與進(jìn)來(lái)。設(shè)計(jì)方在實(shí)際過(guò)程中可以實(shí)時(shí)參考用戶的定義需求施工隊(duì)伍對(duì)選型、匹配、控制、施工技術(shù)方面的能力以及建議，并與供應(yīng)商針對(duì)施工材料的供應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通交流，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中協(xié)同、關(guān)聯(lián)等多個(gè)功能。

2 虛擬裝配設(shè)計(jì)

虛擬裝備技術(shù)是數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的核心組成部分，通過(guò)虛擬裝配技術(shù)可以讓設(shè)計(jì)人員在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行全面的驗(yàn)證，也讓用戶可以提前更加直觀的體驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，提出更有針對(duì)性的設(shè)計(jì)建議，從而實(shí)現(xiàn)用戶與設(shè)計(jì)人員之間的高度交互[2]。目前基于3d模擬技術(shù)的虛擬裝配設(shè)計(jì)，可以讓設(shè)身處地、身臨其境的感覺(jué)到設(shè)計(jì)內(nèi)容的。我們?cè)谟吞锏孛婀こ添?xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中，總裝配體的三維設(shè)計(jì)結(jié)合使用了自上而下設(shè)計(jì)和自下而上的設(shè)計(jì)。首先在文件中并與總裝配體文件建立插入、外部參照等關(guān)系這樣在總裝配體文件中根據(jù)裝配關(guān)系猶如搭積木一樣對(duì)它們進(jìn)行初裝配使總裝配體、部件及零件的設(shè)計(jì)并行進(jìn)行。在總裝配體文件中即時(shí)地看到零部件的設(shè)計(jì)進(jìn)程并進(jìn)行協(xié)同。在零部件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以隨時(shí)將該零部件在總體環(huán)境中進(jìn)行模擬裝配，確定其與總體環(huán)境的匹配度，以及在總體環(huán)境下與其他零部件的裝配是否存在矛盾與沖突。實(shí)現(xiàn)各個(gè)零部件在總體設(shè)計(jì)過(guò)程中的多點(diǎn)關(guān)聯(lián)和對(duì)比。這點(diǎn)在油田地面工程設(shè)計(jì)中尤為重要。油田地面工程同城需要在有限的空間中安裝大量的管線以及機(jī)電設(shè)備，不同設(shè)備之間存在較大的影響，機(jī)電設(shè)備的安裝空間與管線也存在較大的沖突可能。該技術(shù)可以根據(jù)工藝流程以及現(xiàn)有的管路鋪設(shè)情況，對(duì)主設(shè)備、等待布置的設(shè)備以及需要繼續(xù)安裝的管理以及控制元件進(jìn)行沖突模擬，提高設(shè)計(jì)精度。

3 開(kāi)發(fā)模型

在數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)問(wèn)世的初期階段，推廣使用最大的障礙是使用該技術(shù)設(shè)計(jì)不僅要求設(shè)計(jì)人員具有較高的工程設(shè)計(jì)能力以及專業(yè)知識(shí)，還要求設(shè)計(jì)人員對(duì)各類數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件有著熟練的應(yīng)用能力。而從事多年工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員，多數(shù)沒(méi)有接觸過(guò)此類軟件，導(dǎo)致不熟悉軟件功能以及應(yīng)用方法，導(dǎo)致設(shè)計(jì)障礙。而經(jīng)過(guò)和不斷的發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)代的三維模型等應(yīng)用軟件工具以及初步的向著大眾化、傻瓜化等方向發(fā)展，軟件在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分體現(xiàn)了簡(jiǎn)易化、準(zhǔn)確化、人性化的諸多特點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)意圖，從草圖開(kāi)始基于特征建立受尺寸驅(qū)動(dòng)的模型，方便設(shè)計(jì)者在任何時(shí)候更改編輯模型，也可對(duì)已有的平面視圖在人為干預(yù)下來(lái)生成三維模型。