三维设计软件：功能与应用

随着计算机技术的迅猛发展,软件更加智能化,操作更界面化。三维模型由图形文件加数据文件转变为仅数据文件,可上网交流,异地工作。我国一些大中型工程公司和设计院在项目工程设计中,应用三维设计软件已相当成熟,可以说已基本与国际接轨。

1.三维设计软件的功能

(1)三维模型设计特性

三维模型设计的基本思想是:首先建立项目工程数据库和三维模型坐标系,并在模型坐标系下按照实际尺寸建立设备模型和结构模型;然后根据P&ID及设备布置图,在三维空间里设计管道走向及其专业的内容,直至建立以管道为主的整个工程项目的三维模型。期间对模型进行一系列检查,如碰撞检查、模型完整性检查、冲突报告(RDB)检查等,及时修改模型,减少设计过程中可能发生的错误。

其一般是由项目建立、工程数据库、设备、管道、钢结构、采暖通风、电气和仪表电缆桥架等模块组成的三维工厂设计软件,见图3-34。

利用该软件设计出的三维装置模型非常逼真、直观。若由于某些原因不进行全模块的应用,则可以只做管道、设备和钢结构模型或者管道加设备模型,见图3-35。

图3-34　管道模型功能框图

图3-35　三维工厂设计实例

管道模块一般具有对模型进行软、硬碰撞检查。硬碰撞检查是指管道之间及管道与其他专业的设备、风管、梁、柱、基础、钢结构和电缆桥架的碰撞检查。软碰撞检查是指管道与绝热层、维修预留空间的碰撞检查。这样能尽早发现问题及时修改,提高设计质量,减少施工返工,避免时间和经济上的损失。

一些著名工厂设计软件均配有“漫游”功能软件,使人有身临其境之感。设计方案讨论,设计质量审查可直接在模型上进行,比用图纸审查更直观、逼真,更容易发现问题。

有些三维软件具有管道模型与管道应力分析软件的接口。输出一定格式的文件,导入应力软件,可进行管道的应力计算。

还有的三维软件具有P&ID核对的功能,更有甚者可根据P&ID和管道特性一览表进行智能化管道铺设。

(2)三维模型配管详细设计图纸的输出(www.xing528.com)

管道设计模块能在管道模型的基础上产生管道布置图、管道轴测图(ISO’SDWG)、管道综合材料表、管道材料汇总表等。

通过自动标注软件,能在管道布置图上自动标注设备、管道的定位尺寸及属性、建筑轴线号、柱间距等相关信息,大大节省了人力。

2.工程项目中配管设计人员的组织

以往配管专业利用管道软件从事项目设计时,管道平面图设计人员与管道模型设计人员是分开的,一个专业的工作分成两部分人来完成,人为因素影响了设计质量。而今平面图设计与模型设计已融合为一个整体。针对项目的大小,配管负责人可配备一名专职或兼职的模型管理人员,负责制定软件执行规定,以及解决软件操作中出现的问题,配备一名IT工程师,负责软件系统管理和文件、数据的备份工作。若干设计人员组成一个小组,共同完成从管道模型研究直至最终完成配管设计成品。

3.应用工厂三维设计软件的效果

(1)提高设计质量 以三维模型为基础进行一系列质量检查后,可大大减少一些低级错误和常见病,对年轻设计人员具有极大帮助。由于三维模型的直观和逼真,可避免操作空间不够、阀门手轮方向不正确等错误。管道布置图、轴测图和材料表来自同一源——模型数据库,因此不会产生不一致和矛盾,大大提高了设计质量。

(2)加快设计进度和工程建设进度 由于采用了三维设计软件,设计修改极其方便,统计材料由计算机自动产生。因此,大大节省了人工绘图与统计所需时间,缩短了设计周期。现场设计代表人数也大大降低。据国外某工程公司介绍,人工设计2万英尺管道工程需9个月,而采用设计软件进行设计,包括建数据库和分析计算,只需花3个月时间。

(3)节省工程投资 应用设计软件后能精确统计材料,较好地控制材料,避免浪费。一般统计材料可节省1%～3%。国内一个石油化工装置,10万米管道按轴测图落料,最后施工余量不到10m。模型经质量检查后及时更正,也能极大减少施工中的修改和返工,节省建设费用。

(4)提高设计竞争能力 国外工程公司普遍采用三维设计软件技术,出图率甚至高达100%。因此,要参与国际设计市场竞争,与国外工程公司合作,具备三维设计能力已成为主要条件之一。

4.主要三维设计软件

采用计算机设计技术进行管道工程设计需要有相应的计算机硬、软件支持,包括计算机设备(服务器和终端微机)、三维工厂设计软件和其他辅助软件。

目前,国内外工程公司应用较多的三维工厂设计软件有如下几种:美国Intergraph公司PDS和SmartPLANT系列产品,英国AVEVA公司PDMS系列产品和美国BENTLEY公司AutoPLANT产品。由于软件均来自国外,故所需费用较大,若不是大项目,很难承受如此高的成本。国内也有一些软件公司自行开发三维设计软件,由于价格低廉、实用,在我国中小型设计院有一定影响,如PDSOFT、PDA等。