三維設(shè)計(jì)技術(shù)在火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

工廠三維設(shè)計(jì)技術(shù)打破了傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)概念，是CAD技術(shù)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的高新技術(shù)應(yīng)用。該系統(tǒng)引入火力發(fā)電廠三維設(shè)計(jì)在國內(nèi)僅處在起步階段，我們針對三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)在電廠設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了有益的探討，為在火力電廠開展三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供決策和參考。三維設(shè)計(jì)技術(shù)在國外已成功應(yīng)用于以工藝過程為核心的行業(yè)設(shè)計(jì)中。在國內(nèi)如何使三堆設(shè)計(jì)技術(shù)在電廠設(shè)計(jì)中全面推廣應(yīng)用還是一個(gè)新課題，本文結(jié)合內(nèi)蒙古電力勘測設(shè)計(jì)院在工程中的應(yīng)用情況進(jìn)行探討。

關(guān)鍵字：三維設(shè)計(jì)技術(shù)，電廠設(shè)計(jì)，推廣應(yīng)用，三維實(shí)體模型；

進(jìn)入21世紀(jì)以來，為了加速建設(shè)現(xiàn)代化的電力設(shè)計(jì)企業(yè)．學(xué)習(xí)大型電力設(shè)計(jì)院、工程公司的經(jīng)驗(yàn)．我院2004年開展建立三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)．并開始應(yīng)用在工程設(shè)計(jì)中，在這5年的三維設(shè)計(jì)中隨著我院機(jī)務(wù)專業(yè)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用已初具規(guī)模，并在數(shù)個(gè)工程中應(yīng)用之后我們踏上了“三維設(shè)計(jì)”這個(gè)臺階，初步和國內(nèi)大型電力設(shè)計(jì)院、工程公司有了共通的工程語言。在三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)的使用過程中，我院走過一些彎路，有經(jīng)驗(yàn)也有教訓(xùn)．我們體會(huì)到．電力設(shè)計(jì)院三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用、推廣與開發(fā)，必須要有前瞻性．實(shí)用性，要讓三維設(shè)計(jì)助推我們電力設(shè)計(jì)大幅前進(jìn)，三維設(shè)計(jì)水平的提高，也是我們躋身電力設(shè)計(jì)行業(yè)前沿的標(biāo)志。

1.三維設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)勢

簡單地說，火力電廠三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)就是利用三維設(shè)計(jì)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上構(gòu)建管道、設(shè)備、電氣、結(jié)構(gòu)等多專業(yè)的三維實(shí)體模型，并通過對所構(gòu)建的實(shí)體模型進(jìn)行碰撞檢查、優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終從模型中提取出各種施工圖及相應(yīng)的材料報(bào)表。工廠數(shù)字化模型設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)的平面二維圖設(shè)計(jì)模式，使現(xiàn)有的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)程序及設(shè)計(jì)管理等設(shè)計(jì)全過程都發(fā)生了一系列的變革， 為工程設(shè)計(jì)人員提供了一種嶄新的設(shè)計(jì)方法和手段。三維實(shí)體模型設(shè)計(jì)在三維的環(huán)境界面下，使工程設(shè)計(jì)人員十分形象地了解設(shè)計(jì)的環(huán)境，給設(shè)計(jì)工作帶來便利，并且三維技術(shù)的數(shù)據(jù)庫唯一性可以做到在設(shè)計(jì)階段就消除碰撞甚至達(dá)到零誤差率。模型中所包含的工程信息，直觀、準(zhǔn)確、詳實(shí)，可直接指導(dǎo)訂貨、加工和安裝，使設(shè)計(jì)和施工的聯(lián)系更加緊密，更加符合工程總承包的發(fā)展要求。近年來，一些成熟的的大型設(shè)計(jì)院、工程公司利網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)在企業(yè)內(nèi)部的信息管理上達(dá)到了一個(gè)很高的水平。在實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的真正共享后，開始異地協(xié)作設(shè)計(jì)，通過利用項(xiàng)目所在地的低成本優(yōu)勢來降低整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)作成本。而三維技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)便是項(xiàng)目設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的共享。

2.內(nèi)蒙古電力設(shè)計(jì)院應(yīng)用三維模型技術(shù)開展電廠設(shè)計(jì)

2004年7月內(nèi)蒙古電力勘測設(shè)計(jì)院引進(jìn)了英國AVEVA公司開發(fā)的PDMS系統(tǒng)(Plant Design Management System)。引進(jìn)后，邊培訓(xùn)邊消化，首先解決了元件庫和規(guī)范庫的本地化，并在烏蘭山電廠工程初設(shè)階段得到首次應(yīng)用。經(jīng)過四個(gè)多月的努力，搭建模型，進(jìn)行碰撞檢查，制作了主廠房漫游動(dòng)畫，以模型為基礎(chǔ)開展部分施工圖卷冊的三維軸測圖抽取、二維布置圖生成，為施工圖的展開打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。經(jīng)過對全套系統(tǒng)的初步摸索，得出以下心得，在此與同行交流探討：
(1)找到一個(gè)適合三維設(shè)計(jì)的組織管理結(jié)構(gòu)和工作方法十分重要；

(2)在三維模型中完成接口管理，要既不影響三維協(xié)作設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，又能符合質(zhì)量控制的要求；

(3)對模型的質(zhì)量需要有一套合適的評審制度；

(4)通過開發(fā)一些維護(hù)工具提高工程數(shù)據(jù)庫維護(hù)的效率，從而提高整個(gè)三維設(shè)計(jì)的效率；

(5)編碼系統(tǒng)的采用使工程數(shù)據(jù)更易于計(jì)算機(jī)管理。而國內(nèi)電力設(shè)計(jì)中，工程設(shè)計(jì)中使用編碼體系才剛剛開始推行；

(6)三維模型的積累和注意總結(jié)形成模塊化設(shè)計(jì)，能有效地提高三維設(shè)計(jì)效率；

3 三維模型技術(shù)深入應(yīng)用

3.1 三維模型技術(shù)和工程信息集成系統(tǒng)的關(guān)系

利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)使工程設(shè)計(jì)信息集成系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)是改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)手段、提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵之一。三維設(shè)計(jì)技術(shù)是整個(gè)設(shè)計(jì)信息系統(tǒng)構(gòu)建的重要基礎(chǔ)。如果把三維設(shè)計(jì)技術(shù)和其它專業(yè)數(shù)據(jù)庫及專業(yè)軟件集成起來，幾乎可以涵蓋所有的工程設(shè)計(jì)信息，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源工程全過程的共享，也就是所謂的數(shù)字化電廠的概念，實(shí)現(xiàn)電廠全周期數(shù)字化管理。但工程信息集成系統(tǒng)的構(gòu)建是由企業(yè)的規(guī)模、企業(yè)的業(yè)務(wù)開展能力等多種因素決定的。所以三維設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用也需要和企業(yè)的項(xiàng)目環(huán)境和企業(yè)工程信息集成系統(tǒng)的框架構(gòu)建結(jié)合起來。如我院目前自主開發(fā)的生產(chǎn)經(jīng)營管理系統(tǒng)與三維設(shè)計(jì)技術(shù)的集成，就有效地發(fā)揮了計(jì)算機(jī)技術(shù)和三維設(shè)計(jì)技術(shù)在工程中應(yīng)用的優(yōu)勢。

3.2 必須有與之相適應(yīng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)組織結(jié)構(gòu)

通過對三維設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其不僅對設(shè)計(jì)人員提出了新的要求，還需要一個(gè)科學(xué)、高效的組織管理結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的設(shè)計(jì)流程。先進(jìn)的設(shè)計(jì)流程要求設(shè)計(jì)人員更加專業(yè)化，只需少數(shù)人對整個(gè)工程項(xiàng)目深刻理解，由他們處理技術(shù)性較高的問題，大部分人只要精通自己負(fù)責(zé)的環(huán)節(jié)，保證設(shè)計(jì)產(chǎn)品在自己這道工序中高質(zhì)量完成，則最終的產(chǎn)品也將是高質(zhì)量產(chǎn)品。

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，因?yàn)闆]有應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)流程，所以崗位的職責(zé)不具體，容易造成數(shù)據(jù)資源的重復(fù)和數(shù)據(jù)傳遞的堵塞。協(xié)調(diào)的工作量較大。若能將工程師從繁瑣的紙面處理工作中解脫出來，將更多的精力花在方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化工作中，則項(xiàng)目組織的結(jié)構(gòu)實(shí)際上十分精簡。大部分工作只需要經(jīng)過基本培訓(xùn)的較低學(xué)歷的技術(shù)人員就可完成，少數(shù)具備較高專業(yè)素質(zhì)的人員擔(dān)當(dāng)高級技術(shù)職務(wù)，負(fù)責(zé)諸如投標(biāo)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算和研發(fā)等工作，從而合理安排人力資源，騰出人力和物力發(fā)展企業(yè)的核心技術(shù)。

3.3 利用三維設(shè)計(jì)技術(shù)獲得的效益主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.3.1 提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，增強(qiáng)競爭能力

通過直接建立三維實(shí)體模型可避免設(shè)計(jì)中的碰撞問題，杜絕不必要的返工浪費(fèi)，最大限度地節(jié)約廠房空間；通過對實(shí)體模型的剖切，可以根據(jù)需要獲得準(zhǔn)確的二維布置圖； 利用可視化技術(shù)，使設(shè)計(jì)方案表現(xiàn)得更加直觀，有利于提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)產(chǎn)品的競爭力。