AutocadPlant3D在制浆造纸工厂设计中的应用

2015-11-22周元星山东省茌平县实验中学山东茌平252100

湖南造纸 2015年4期

周元星山东省茌平县实验中学山东茌平（252100）

传统的项目设计大多使用二维AutodCAD完成工厂设计，无法直观、精准地反映出工厂布局和设备、厂房和管道布置情况，工作效率低下，设计周期冗长繁琐，而且非常容易出错，修改起来比较麻烦，三维工厂系统设计软件的出现使得这些难题迎刃而解。

目前在国内设计院和大型造纸工厂项目设计中，尤以AutocadPlant3D(以下简称P3D)发展最为迅猛，得到了设计院和业主的青睐。Plant3D运行在最新AutoCAD平台上的工厂设计软件，依靠自生强大的AutoCAD平台，Plant3D给工厂的工程师和设计师带来了最现代化的三维设计工具。

1 三维软件特点简介

AutocadPlant3D是由欧特克公司开发的新兴工厂三维系统设计软件，采用MSSQLlite大型关系数据库，软件包含了Pffamp;ID、Plant3D、CAD等部分，自带了完整的以欧洲标准、美洲标准和中国国标开发的三维元件库，涵盖了从钢结构、土建、支架、设备、管道，到各种尺寸和压力等级的法兰、垫片、螺栓、螺母、三通、弯头、阀门、过滤器等管件，同时还可以根据项目需要自行添加各式各样的规格表。

AutoCADPlant3D可用于工厂设计，管道布置，工艺布置等。在AutoCADPlant3D中，基础数据在三维模型、Pffamp;ID、等轴测图形及正交视图之间直接进行交换，确保了信息的一致性和时效性。全面采用三维管道设计软件进行设计，可以大大提升工程设计公司的设计水平和市场竞争力[1-2]。软件具有的特点有如下几个方面：

1.1 精准显示工厂布置情况，与AutoCAD无缝衔接

P3D是欧特克公司基于自家AutoCAD平台开发的三维工厂软件，能与CAD实现无缝衔接，文件本身就以dwg格式进行存储，操作命令和CAD全兼容，可随时切换到CAD工作空间进行操作，与其他三维软件一样，能精准到100%，1：1比例完美呈现工厂建成后的全貌，即能宏观地显示工厂总体布局，又能微观地展示小到一个阀门、一个管托，能在工厂建成前预先知道工厂情况，及时纠正在设计中的不合理情况，比如阀门位置、设备布置中的不方便工艺操作和检修情况。

1.2 简化设计，提高工作效率，节约成本

P3D的等级驱动技术和现代化的界面，使得建模和管道，设备，结构支架的编辑直接在工作空间中以三维形式进行，以及其他工厂管件更加简单，易用，比传统的AutoCAD二维平面设计提高工作效率成百倍，完成精确的材料统计汇总，减少错误和漏项，节省投资。不用像CAD那样要考虑每个楼层、每个设备间影响，减少了繁琐的中间计算、考虑环节，即使需要进行修改，也能在较短的时间完成。同时在项目设计时，和AutodeskNavisworks无缝集成，完成设计检视，渲染和管道碰撞检查等工作。

仅仅使用几个简单的命令即可在短时间内实现精确的材料清单和报表生成，有效地避免了传统人工统计导致的10%错误。同时还能全自动生成符合国际和行业标准的ISO单线图、管道平面立面图、施工图等，直接共享给整个项目团队。便携式的P3D的DWG文件可以被其他专业的工程师直接用AutoCAD打开，查阅。这些将极大地提高设计效率，节约成本，缩短设计周期，赢得宝贵的市场先机。

2 三维工厂设计(AutoCADPlant3D)

2.1 三维建模运用情况

2.1.1管道布置

从初始规范直至最终设计，AutoCADPlant3D软件能够优化基于等级库的管线创建和编辑流程。在项目设计中，数据库是首要解决的问题，因为有些管道是从不同的标准中选用的，所以要根据这一特点重新编辑数据库，对此，使用AutoCADPlant3DSpecEditor能够方便完成编辑工作。在AutoCADPlant3D中有不同标准的元件库，设计方可以按照不同的标准从元件库中选取，再提取到等级库中，借助这一特性，可以确定管道路线、编辑管线及其组件，并管理一系列连接。同时，还可以选择以半自动或手动的方式确定管道路线。确定管道路线后，垫片或法兰等附加的元件将会自动添加。

2.1.2设备布置

在AutoCADPlant3D中，借助设备元素这一功能，可以轻松创建、修改、管理和使用工程图中的设备。设计人员可以从工具选项板使用一个完备的标准设备库，并可将定制的标准件添加到设备库中。这一功能在四个场站的管道设计中显得尤为突出，由于场站中大多数的设备为非标和撬块，在二维图纸中很难准确定位，而这就可以借助AutoCADPlant3D的拼凑和自定义设备让设计人员在图纸中准确地进行建模，并精确地统计管道的长度。

图1~图2为笔者使用P3D完成的已建项目粗筛工段和制浆生产线的三维工厂模型。

图1粗筛工段模型（隐藏柱网）

图2制浆生产线模型（隐藏柱网）

2.1.3结构建造

AutoCADPlant3D的结构元素能够帮助设计人员确定项目模型中的冲突等问题，创建包括AISC钢构件和结构装饰件，如楼梯和护笼梯等参数化的结构元素，还使其能够从外部参考AutodeskRevitStructure软件和AutoCADStructuralDetailing软件等应用程序创建的结构工程图。

2.2 功能使用情况

2.2.1 生成施工图和ISO图（单管图）

对于制浆造纸工程来说，自然少不了管线的ISO图、正交视图以及其他相关的施工文档，其设计和统计的工作时间之长令人望而生怯，但是现在，通过AutoCADPlant3D便可以轻松地从三维模型生成和共享这类文档，并能够与三维模型直接交换信息，大大提高了项目的工作效率。2.2.2 自动生成材料报表[3]

值得一提的是，AutoCADPlant3D在生成材料表方面已经方便到可直接导入和导出到EXCEL中进行编辑的程度，便于设计人员及时调整数据。虽然在项目的初设期无法避免图纸的反复修改，但是基于AutoCADPlant3D的这一优越性能，确保了统计材料工作的准确性。

图3ISO图（单管图）及材料表

2.2.3 实时在模型中搜索、查询

二维时代的图纸修改、材料统计乃至查阅数据都是非常费时费力的，而这样的痛苦又要伴随图纸的反复修改而不断经历，所以，AutoCADPlant3D对于复杂和庞大的项目最重要的作用之一就是，在三维模型建成之后可根据特定的搜索标准生成材质列表、创建报表，并支持搜索、查询和处理工程图中的数据，帮助设计人员更加轻松地审阅和编辑工程图中的数据，减轻工作强度，节约时间成本。随后可以将信息导出为管件格式（PCF）文件，以便集成到其它应用程序中，如用于应力分析与生成线轴的应用程序。

3P3D在项目管理中的应用

3.1 在项目信息管理系统中的应用

不论对于EPC（工程总承包）还是其他方式承包的项目，首先，基于三维实体建模的技术方案涵盖了全面的项目技术信息，由于设计效率的提高而能进入信息管理系统，并能随着项目不断进展而提供实时动态资料，其不断扩充的各类数据库甚至能提供超出本项目所涉范围的技术信息，供项目管理者作对比。其次，软件自身能以项目为单位进行统一合理编码，按专业分区分类别布置，且对外部软件具有良好的包容性和便捷的输出接口，比较容易融入项目管理信息系统，只要设定了访问权限限制，可以方便快捷地取用所需技术图纸资料和各种报表以及保密控制。

3.2 在工程造价管理中的应用

以P3D格式存放的已竣工或在建工程与拟建工程结构特征和设计内容一致的类似工程预算资料,可以为项目前期工程经济评价提供直观的参考依据，使已竣工工程造价数据源自动成为其他相关工程造价应用的数据源成为可能。

P3D三维实体建模设计方式与传统二维方式相比，在设计阶段可节约时间和金钱达60%以上，实体建模完成后，其分部工程也相应确定，可同时产生各类元件、设备、材料的统计报告，直接为确定工程量清单提供了明确的依据。

P3D增强了项目管理功能，加强了对设计系统的动态控制，能产生各种图纸和数据库修改的历史报告，解决了工程造价软件能编制工程（预）决算而缺乏审核功能这一难题。

3.3 在施工过程和竣工后运营中的应用

P3D将项目施工中所需的技术信息明晰化，精确化，从而具体、形象、全面反映工程项目的全貌。其建模特征的可拓展性，使工程各个专业的施工管理可不断深化延展。尤其是P3D为项目竣工保留的三维技术资料，从一个入口进入，可以方便直观地查询任何一个原件、设备等的相关资料，极大地便利了项目运行后的维护。

3.4 方便运营后的技术改造和革新

用P3D设计完成的项目，利用保留的技术资料，可直接进行便捷的管道改造，工艺变更，设备增加等等技术改造，而不需要像传统的CAD二维设计一样，绘制多幅图纸，也不会出现材质、阀门等的选择和材料统计错误。改造后自动生成的材料清单能最大程度地接近真实施工所需数量，减少了材料浪费，对运营后生产、检修成本起到了非常好的控制作用。

3.5 方便员工培训，缩减培训成本

由于P3D能完全真实地呈现工厂全貌，对于业主来讲，员工能得以在电脑上实现工厂的实境漫游，身临其境地实现不出户查看工厂每一处细节，熟知各个阀门的位置，各个管道的走向，为工厂的投产和生产运营打下非常好的基础，若与其他的控制仿真软件结合，将在传统培训所需时间的1/10或者更少内实现对新工厂新项目熟悉、掌握，培训成本得以缩减十倍乃至上百倍，适应当今激烈的市场竞争，为企业快速发展，获得经济效益赢得先机。