王钰铭，李晓亮，陆 洋，杨昌南

（中国石油集团东北炼化工程有限公司，吉林吉林 132002）

三维设计质量控制体系构建与研究

王钰铭，李晓亮，陆 洋，杨昌南

（中国石油集团东北炼化工程有限公司，吉林吉林 132002）

通过运用全面质量管理知识，对三维设计过程进行了深入研究，梳理出一套完整的工作程序，针对数据库建立、模型参数输入、模型深度管理、数据一致性检查、碰撞检查、模型审查、成品制作与三维设计平台维护等环节进行剖析，制定了行之有效的检查、审查、校审方式，克服模型与成品缺陷与促进循环改进方法，构建了科学、生态、全面的质量体系，为今后的工作开展与产品目标实现提供了理论依据。

三维设计；质量体系；三维模型；模型审查

随着信息技术的进步与发展，各行各业的作业模式已发生巨大的变革。在石油化工设计领域，三维设计已成为主流手段[1]，其集成化、可视化，数字化的特征，能够快捷的实现设计方案优化与成果交付，有效缩短设计工期、降低工程成本，提高设计质量。但是国内二十余年的应用经验，并没有使三维设计发挥出最大能效，使用水平的粗犷与二次开发能力的低下，一定程度上反而制约了质量品质的提升，随着设计思想、设计方法、设计流程的改变，也应带来质量控制方法的变革[2]，而迄今为止仍没有成熟完善的国家标准，构建一个符合三维设计发展的质量控制体系是国内工程公司共同面临的课题，本文结合我院的三维设计的实际情况，根据全面质量管理知识对该体系的构建进行了论述。

1 三维设计工作程序

三维设计颠覆了传统的设计方式，众多的影响因素是质量难以掌控的主要原因，但是究其本质不难发现，三维设计质量的控制仍然是成果品质和设计过程工作质量控制，其中成果品质是核心，工作质量是设计质量的保证[3]，要现实卓有成效的控制三维设计的质量，就必须科学的运用全面质量管理的知识建立三维设计全生命周期的工作程序，并根据各个环节的特点制定相适应的质量方针。

图1　三维设计工作程序

从图1中可以看出：根据三维设计特殊工作方式，可以分为数据库建立、三维模型布置、三维平台维护及成品制作四个简要过程，各个过程环环相扣，互相影响，每个过程的质量都是不可忽略的。

三维设计软件都是通过数据库为驱动的，各专业的模型都是通过调用设计参考数据库完成建立的，数据库的准确与否直接影响模型与材料汇总的准确性[4]。数据库准确性是最终三维质量的源头，一方面应该对数据库源文件进行严格把关，另外一方面应建立完善的编码体系来保证材料的唯一性，能够方便的应用到成品制作、采购、施工过程中，让各阶段材料的可以追溯。

2 三维模型布置

三维模型布置是设计工作程序的重要组成部分，约占整个周期的80%，它关系到后期成品制作阶段所生成图形表单的正确性、完整性和美观性，模型的质量也直接影响到成品制作的周期[5]，根据归纳与总结，可以发现三维模型布置主要由参数输入、协同与深度管理、模型综合检查三个因素构成。

2.1模型参数输入

三维模型布置首先应确保模型参数的准确性，正确的基础数据是三维模型质量控制的前提，以往由于工期等原因，建模人员在没有签字版的条件时就开始匆忙布置模型，虽然正式的条件返回时也会进行修改，但往往不是彻底的，其次，同一项目建模的参数的输入位置，参数的单位等深度也应该实现高度的统一。

2.2协同与深度管理

三维布置设计其次应注重模型的协同与深度管理，这是三维模型质量控制的基础。一套装置就是所有元件的集合，在三维设计的协同效应下，将专业组成一个团队，将信息数据共享，并将所有的成果可视化，才能发挥三维设计的最大作用[6]。长期以来，三维设计只有配管、土建、电仪少数几个专业参与，建模一般也只有设备、管道、构筑物、电仪槽板少数内容，这不是装置的正确集合，参与专业越多，内容越深化，集合才会越接近准确位置。

2.3模型综合检查

最后，三维模型综合检查是质量目标实现的关键，模型综合检查是三维布置设计的重要环节，一个三维项目不经过模型综合检查，永远只能是残次品。无论是以平台自动检查为主的数据一致性检查与碰撞检查，还是人为的模型日常校审、阶段审查，都对质量的提高发挥重要的作用。

2.3.1数据一致性检查

三维模型布置过程应定期进行数据一致性检查，会将模型与数据库的变更而引起两者不同步的状态进行自动更新，对于两者无法匹配的状况做出提示，所有三维软件都具备该项检查功能，其中PDS（三维工厂设计系统）软件是通过 Revise Data中的Update from PDB完成，而SP3D（智能工厂设计系统）是时时更新数据，View选项To Do List菜单可以显示数据与模型不匹配的原因，只有数据与模型完全匹配，才可以进行后续的工作。

2.3.2碰撞检查

不定期地进行模型碰撞检查，抽取碰撞报告，可以最大限度地避免现场专业内或专业间的碰撞问题，模型的碰撞可分为软硬两种碰撞类型，硬碰撞是指元件的真实接触，而软碰撞是指操作空间被占用，根据要求分阶段进行分专业与全项目碰撞检查，可理论上最终实现零碰撞[7]。

2.4模型自查、校审

三维模型布置过程中不能忽略人为日常校查过程，这是至关重要的步骤，一般分为自查与校审，如GC1类管道等特殊类别的模型还需要审定的参与，目前阶段我们从管理上确立日常校查制度，根据各专业的特点确立设计验证细则，用规则约束参与人员习惯的形成，保证模型的质量。随着信息化不断发展，这项工作也并是完全意义的人为操作，如系统图与模型图的校验可以借助CAD协同（设计辅助平台）、Foundtion（数据管理平台）来完成半自动或全自动的对比，这无疑让校审工作变得更简单、更准确。

2.5模型审查

模型审查是各专业设计人员检验三维设计工艺符合性、专业空间划分是否合理、专业接口是否正确、专业之间查缺补漏以及存在急需各方解决的问题等进行的审查会。模型审查阶段通常按模型完成工作量划分为30%、60%、90%模型审查三个阶段，审查过程中会根据审查内容做好三维模型演示工作，记录各专业及业主的审查意见并截出Review或SPR（Review、SPR分别为Intergraph系列和AVEVA系列三维软件的模型浏览工具）图片，形成审查记录表，各专业负责人对本专业模型审查检查项进行确认，并在规定时间内修改完毕。

3 成品制作

通常三维设计成品不是从平台中抽取后就可直接成型的，特别是平面图、剖面图等图形类文件，需要二次加工与制作，而现行的国家制图标准都是针对二维设计规定的，很多图纸的比例、内容满足与现行的《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》等规范不匹配，所以，制定符合三维设计的出图规定可有效减少图面风格的五花八门。

与传统二维设计成品一样，三维设计成品抽取与制作后同样需要自查与校审，并根据记录修改模型，重新抽取制作成品，提取统一的校查要素是影响成品质量的因素，一个清晰的校审细则可以提高模型与成品的准确性。如图2，管道轴测图校审流程与要素。

针对容易出错的综合、隔热等表单类成品通过二次开发的手段提高一次成型率，验证成功后不仅可以减少人为统计与制作过程，而且可以保证材料的精准率。

4 三维平台维护

创造一个生态化的三维设计环境会给三维设计本身带来有口皆碑的品质，而由于三维平台维护本身不是设计的特殊性质，长期以来项目管理者经常忽略这个重要的环节，这就达不到质量管理全面性的要求，三维模型结构创建、模型的固化、数据的备份与恢复、出图管理、服务器的平稳运行都可能会造成致命的产品质量问题，又由于维护本身抽象虚拟的特性，且IT工程师归属信息部门，质量总是难以控制，维护是服务概念，优质的服务需要管理的关注和制度的约束，将三维平台维护同时纳入项目管理范畴有助于提高IT工程师的主观能动性，同时制定维护过程中各项工作的细则，能让IT工程师有据可依，可以提升三维平台维护的服务水平。

图2　管道轴测图的程序与要素

5 结论

经过多年的三维设计实践与探索，总结出了科学、生态、全面的三维设计工作程序，如图3，并针对数据库建立、三维模型布置、成品制作、三维平台维护四个主要环节成功的创建了行之有效的控制方法，现实了全生命周期的三维设计质量管理，并推动了三维设计领域的标准化进程与管理制度创新。

图3　三维设计工作循环

在三维设计过程中，注重模型综合检查、模型审查、成品校查、通过问题预警克服设计缺陷，将检查时所发现的质量问题形成报告，促进三维模型与图纸的良性循环改进，是实现PDCA质量控制的有效途径[8]。

全员参与对三维设计质量的至关重要，一个成功的三维设计成果离不开领导者的关注，管理人员精心的组织，设计人员不懈的努力，与IT工程师尽心尽力的维护。

三维设计软件的二次开发和推进对智能工厂设计系统的应用会提高设计成果的精准度，对信息技术的持续投入会推动三维设计质量的进步。

Construction and Research on the Quality Control System of 3D Design

Wang Yu-ming，Li Xiao-liang，Lu Yang，Yang Chang-nan

This paper makes a deep research on the 3D design process，and combs out a complete set of working procedures by using total quality management knowledge.And this topic makes the effective control scheme for inspection，review，and school review；overcomes the model products defects；promotes the recycling method and builds a scientifi c，ecological and comprehensive quality system through analyzing the database establishment，model parameter input，model depth management，data consistency checking，collision checking，model review，product manufacturing and 3D design platform maintenance.This topic provides a theoretical basis for the future of work and product goals.

3D design；Quality system；3D model；Model review

F425；F273.2

A

1003-6490（2016）01-0064-02

2015-12-10

王钰铭，男，2011年毕业于长春工业大学高分子化学与物理专业，理学硕士，工程师，主要从事石油化工管道设计与三维设计方面的研究工作。