邢安平

【摘 要】三维模型技术在国外已成功应用于以工艺过程为核心的行业设计中。随着国内电力体制改革的加快推进，三维模型技术作为一种有效的设计手段开始受到国内电力设计企业的普遍关注。但是，在国内如何使三维模型技术在电厂设计中全面推广应用还是一个新课题。本文将结合新疆电力设计院在工程中进行三维设计的应用情况对此进行探讨。

【关键词】电厂设计；三维模型技术；应用；探讨

1.引言

如何保持高效率和维持强大的竞争力是工程公司关注的焦点。随着计算机技术的高速发展，对最新的IT工具的有效利用是十分必要的。至少可以帮助企业实现：

高效的数据交流；

减少错误率和不一致性；

减少重复工作，提高工作效率，降低人工成本。

2.三维模型技术发展的概况

传统设计是从三维到二维，再从二维到三维，依靠工程师的空间想象力和基本制图技能完成空间设计，具有局限性，效率比较低，缺乏对错误和碰撞的控制。三维模型技术的重点在立体空间的分配，在三维的环境界面下，工程设计人员十分形象地了解设计的环境，犹如亲临现场一般，这样，给设计工作带来了极大的便利。采用三维技术可以做到在设计阶段消除碰撞甚至达到零错误率。

随着IT技术的不断发展和用户在项目寿命期中更多需求的提出，三维技术也在不停地发展。如何将工程数据留在企业，如何提高数据质量和交流速度是所有工程公司都必须要解决的问题。所以，以数据库为核心的数据驱动成为三维技术发展的思路。设计的标准化、设计数据的权限和状态管理、明显降低设计制图和报表的图面处理工作量、通过模型完成专业的协作设计等等都已成为目前三维技术的主要内容。三维模型包含丰富的工程信息，而且更直观，可以直接指导订货、加工和安装，使设计和施工的联系更加紧密，符合工程总承包的发展要求。当它和企业内部常用的专业软件集成起来使用时会带来十分明显的经济效益。

3.新疆院应用三维模型技术开展电厂设计的情况和体会

2008年6月新疆院引进了英国CADCENTRE公司开发的PDMS系统（Plant Design Management System）。引进后，首先解决了元件库和规范库的本地化。在新疆玛纳斯电厂三期扩建工程施工图阶段得到首次应用。

主要体会如下：

（1）如何找到一个适合三维设计的组织管理结构和工作方法十分重要。

（2）如何在三维模型中完成接口管理既不影响三维协作设计的优势，又能符合质量控制的要求，值得进一步探讨。

（3）对模型的质量需要有一套合适的评审制度。

（4）在应用中深刻体会到工程数据库对三维设计的重要性。可以通过开发一些维护工具提高工程库维护的效率，从而提高整个三维设计的效率。

4. 关于三维模型技术深入应用的探讨

4.1 三维模型技术在国内电站设计中的全面应用是发展趋势。

在竞争日趋激烈的电力建设市场中，电力设计企业的生存要求企业在设计组织管理、设计流程和设计手段上有新的突破，和国际接轨是必然。因为设计阶段是控制整个项目建设成本的关键阶段，设计质量、设计成本控制将直接决定业主和承建商的利益。目前，设计过程中存在的大量重复工作是困扰大多数电力设计企业设计效率的现实问题，关键是未对设计数据进行有效的管理和有效的共享。

三维设计技术的应用不仅是工厂设计手段的重大变革，同时也将引起一系列设计管理、施工组织的重大变革，也是电力设计企业走向国际工程市场的基本条件之一。

4.2 三维技术的深入应用要求有与之相适应的项目设计组织结构和项目设计工作流程。

三维模型设计技术的应用不仅对设计人员提出了新的要求，还需要一个更科学、更高效的组织管理结构和流水线的工作程序。流水线的工作程序要求设计人员更加专业化，只需少数人对整个工程项目深刻理解，由他们处理技术性较高的问题，大部分人只要精通自己负责的环节，保证设计产品在自己这道工序中高质量完成，则最终的产品也将是高质量的产品。一直采用传统设计手段的电力设计企业需要对流水线的工作程序有一个逐步适应的过程，因为流水线的工作程序将带来业务再重组和岗位再重组，对现状冲击较大。

4.2.1三维设计流程的构想

4.2.1.1项目投标阶段和前期

工程投标组负责系统的拟定和初步优化，该小组在将来负责系统的深化和再优化，采用编码系统对设备、管线等进行编码。

4.2.1.2项目开展前工程数据库的准备工作

由技术质量部门负责建立和维护一个标准的材料库和规范库，做为企业各专业设计的标准。项目启动时，成立专门的工程规范组，专门负责工程材料库和规范库（以标准库为基础）的创建和动态维护，保证设计人员选择材料的规范性。

4.2.1.3各专业开展三维设计

设备或管道工程师根据经审核的系统流程图在模型中进行布置，管道通过接口生成“应力计算原始数据表”，连同自动生成的管道走向图交管道应力分析工程师进行应力校验，管道设计人员根据计算结果调整管道。与此同时，土建专业通过专业软件进行独立设计并通过接口将布置信息动态传入模型中或由专人搭建结构模型做为工艺设计的环境。电控专业的电缆桥架设计在模型中完成，电控设备由专人搭建完成。

4.2.1.4实行区域协作设计和模型检查

PDMS可以采用区域设计的方式实现各专业的协作设计，每隔一段时间由系统管理员进行一次碰撞检查，发现问题后由设计经理提交各专业详查，及时沟通解决。

4.2.1.5模型校核和中间评审

模型完成后，需进行模型校核和一次中间评审。校核人在模型中进行校验，并通过系统提供的工具对模型进行一致性检查，包括对照系统图进行的一致性检查。查看是否满足合同要求，设计输入的原始资料是否准确，是否满足设计进度，接口资料是否封闭，碰撞是否消除，设计深度是否满足要求，布置是否合理等等。各专业设计人员根据结果调整模型。

4.2.1.6生成管道轴测图和布置图

由专门的轴测图（ISO）和材料表（BOM）提取人采用计算机批处理的方法提取所有管道的轴测图和材料表，二维布置图及尺寸标注人完成二维布置图供施工参考。

4.2.1.7支吊架设计

支吊架设计由专人完成或对外委托，在模型中包含了各支吊逻辑点的所有信息和布置环境，设计人员根据这些信息做支吊架的详细组装设计，并建立实体模型用于三维碰撞检查。

4.2.1.8 钢结构和平台设计

将钢结构和平台模型转换成二维图后标注尺寸出图

4.2.1.9 六道设计

由模型生成六道布置图，由专人完成六道零件制作图或对外委托。

4.2.1.10 电缆桥架设计

由模型生成电缆桥架布置图。

4.2.1.11 HVAC设计

由模型生成HVAC布置图。

4.2.1.12 设计最终评审

评审组对整个项目，整个设计过程和设计结果进行评审总结。

4.2.1.13工厂的配管设计。

根据管道模型完成配管设计或提供管道模型对外委托。可以自动生成配管图和焊接统计报告。

4.2.1.14施工阶段的材料控制

模型可通过接口与材料控制软件包实现数据共享，把所需材料的规格、数量等数据直接用于定货、供货。

4.2.1.15施工阶段的小口径管道设计

在设计阶段的模型基础上完成小口径管道设计，可以合理布置，节省材料，并满足材料定货方面的需要。

上述所有的图纸工作都应通过质保工作流程来保证质量，所有的修改必须回到模型完成。

5. 结束语

三维模型技术是以欧美发达国家工程公司的项目技术管理和设计流程为基础的，所以在深入应用过程中最先碰到的问题便是项目技术管理和设计流程方面的差异对应用带来的限制性。关键是三维模型设计技术的应用需要有一个更科学、更高效的组织管理结构和流水线的工作程序与之相适应。这样，才能从本质上保证三维模型技术最大效益的发挥，这也是三维模型技术在国内电站设计深入应用中急需解决的问题

总之，借鉴国外的先进技术和先进项目管理思路是电力设计企业发展的必由之路。