SmartPlant 3D软件在石化设计中的应用

陆　洋　中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院　吉林　132002



SmartPlant 3D软件在石化设计中的应用

陆洋中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院吉林132002

摘要介绍SmartPlant 3D软件，分析了该软件在石化设计中的优点，分析材料库、软件配置、模型深度、数据集成、二次开发等方面的问题和注意事项。

关键词石化设计材料库数据集成三维设计

*陆洋：高级工程师。2007年毕业于吉林化工学院化学工程专业。从事石油化工管道设计管理与计算机辅助设计研究工作。联系电话：(0432)53958446，E-mail：jly-ly0135@petrochina.com.cn。

近年来，除了使用成熟的PDS、PDMS三维设计软件外，还进行了新一代三维工厂设计系统SmartPlant 3D (以下简称SP3D)软件的使用与推广工作。以下对SP3D软件在石化设计中发现的问题和注意事项进行分析。

1SP3D软件介绍

SP3D是一个先进的智能工厂设计软件，由Intergraph公司推出，采用商业数据库 Microsoft SQL和 Oracle 为基础数据平台，它是真正的以数据为中心的工厂建模环境，由设备、管道、建筑、结构、电仪、暖通、支吊架及图纸与报告等模块组成，是目前先进的三维工厂设计系统之一。

2SP3D在石化设计中的优势

SP3D与上一代三维软件PDS的对比，见表1。

表1　PDS与SP3D对比

该软件采用微软Windows式界面风格，建模人员容易接受与使用，通过减少设计时键盘输入以及鼠标点击的次数，有效地加快设计进程。

利用SP3D可以逼真地将各个专业的元件体现到三维模型中，使复杂的石化装置布置紧凑、合理，并能够将dgn、sat等多种文件导入SP3D三维模型，参与到全系统的碰撞检查中，从而得到更合理的布置优化。

SP3D通过强制的设计规则进行设计的合规性和一致性检查，将错误适时地体现到To do list中。点击列表中的错误提示，能够在三维工作空间中即时定位，更加有效地解决问题，保证设计的准确性[1]。

3SP3D在石化设计应用及注意事项

SP3D自推向市场以来，其先进性受到了工程公司与建设单位的认可，在一些国际项目中，甚至明确优先考虑使用该软件的竞标者。但由于系统庞大，定制复杂，国内应用不是十分顺利，我院成功运用SP3D软件设计了四川石化MTBE项目。在使用过程中，发现、总结、归纳了一系列的问题，具体情况如下：

3.1　材料数据库的完善

3.1.1通用材料库

由于SP3D由美国的软件公司开发，其自带的材料库中更多的是美国的标准，在国内的工程建设中采用美标，一定程度会让业主增加工程投资。因此，补充国标系列、石化系列标准库是SP3D国内开展应用的一项重要的基础工作。

3.1.2定制材料库

SP3D与鹰图公司第一代工厂设计产品PDS相比，所有模块演变到更加智能，它打破了以往简单的占位原则，模型中所有专业的任何一种元件均能自动抽取材料，拍取布置图，提高了设计人员软件应用的积极性。虽然SP3D自带的仪表接线箱、支吊架等材料元件生动形象，但均是根据特定供应商标准定制而来，违背工程行业根据项目特点选材选型进行设计的一般规律，也不符合国家行业法律规范，因此必须以定制的方式进行元件库更新，除管道材料外，国内设计院普遍缺乏相关开发经验，依靠自身力量困难较大，外部委托开发会产生巨额费用。如我院定制开发的管道物理支吊架一项就需投资上百万，而定制过程充满曲折，外委单位IT开发人员并不一定能完全理解用户的意图，需多次沟通交流，准备引进SP3D的用户必须要认识到这一点，做好充分的准备。

3.2　过滤器

过滤器(Filters)是基于对象属性的一组查询结果，通俗的理解就是过滤出想要看见的对象。如将建筑的轴网、结构框架过滤到自己的工作空间里。过滤器包括Catalog Filters、Plant Filters和My Filters三种类型。常用的架构见图1。

图1　Filters常用架构

Catalog Filters，服务器级过滤器，存放在参考数据库中，它面向所有的使用这个数据库的用户。

Plant Filters，项目级过滤器，存放在项目数据库中。

My Filters，用户级过滤器，只有建立者本人才可以看到，存放在项目数据库中。

过滤器的概念对于初学者来说是十分抽象的，它是SP3D基础，图纸报告制作、工作空间显示等都与过滤器息息相关，选择过滤器的种类、权限赋予及建立都至关重要，需要统筹规划，一般Catalog Filters只由管理员进行建立维护，Plant Filters由专业负责人建立维护，建模时只使用My Filters即可。

3.3　工作空间浏览器结构

工作空间结构浏览器(Workspace Explorer)是全新的软件浏览概念，利用过滤器可自由载入System(系统)、Assembly(组合体)、Named Space(命名空间)、Work Breakdown Structure(WBS工作分解结构)、Permission group(权限组)、Object Type (对象类型)、Reference (参考)、Properties(属性)、Space(空间体)等内容项[2]，并在工作空间中显示其相应内容，其中System、WBS、Space是默认项，工作空间浏览器结构的清晰程度直接影响到三维项目管控与建模人员操作，层级太多权限控制困难，太少又不利于延展，目前我院采取了项目-装置-单元-专业四级结构，没有发现太大的使用问题。

3.4　命名管理

SP3D软件很多模块的名称输入都弱化了手动的方式，以管道专业为例，手动输入时一般需要将Pipeline(管线号)与Pipe Run(管段号)中的 Name选项的所有字段输全，一个管段号需要输入7～25个字符，输入过程繁琐，管道专业在每个项目中配置人员较多，虽然有统一规定，但是难免会造成名称的错误，软件提供了完善的自动命名接口方案，但需要用户根据不同项目提前编制dll动态链接库文件，注册到软件中。由于各类仪表、设备、管道的命名繁多，编制一个自动命名的系统参与到SP3D名称输入管理中非常必要，同时软件供应商需进一步将用户工作简单化。

3.5　模型深度管理

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、电仪电缆桥架等内容，这不是装置模型的正确集合。参与专业越多，内容越深化，模型设计才会越接近实际工厂，SP3D软件为此目标创造了可能性，所以在SP3D推广过程中一定要注重这一目标的实现，否则花费高额的费用使用该软件将失去意义[3]。

3.6　图纸与报告

SP3D软件的图纸与报告模块能够完全自动生成各个专业的综合材料表、布置图、管道轴测图等图表，同时软件后台会跟踪每一张图纸，一旦三维设计模型被修改后，系统会自动将图纸与报告的状态特殊标记，同时向建模人员发送通知，要求建模人员更新图纸与报告，保证图纸与报告始终为最终版本[4]。

定制图纸与报告的模板是个冗繁复杂的工作，管道轴测图一项的英文操作手册就超过百页，由于石化装置的复杂性，直接抽取(或投影)的布置图也不是特别理想、需要重新定制符合行业设计习惯的图纸模板，但是软件毕竟不可能让模板做成与传统模板一致，此时需要管理层做出快速的决断，改变传统的出图深度。

3.7　数据集成

SP3D可以与其“工程设计家族”的SmartPlant P&ID(工艺仪表流程图设计)、SmartPlant Materials(材料软件)、SmartPlant Instrumentation(自控仪表设计软件)等软件进行二三维的数据传输与校验，可以将PKPM(结构设计软件)模型导入到自身模型中、亦可将模型管线信息导入CAESARII(管道应力分析软件)；并能够通过SmartPlant Foundation(工厂设计、建设和运营数据管理平台)进行更高层次的数据集成、数字化移交及数字化工厂建设，这些是软件本身所能提供的预期功能，达到这些功能需要攻克大量难题，需要建模人员、计算机应用工程师以及软件公司的技术支持人员共同投入精力去实现，相信实现这些功能后会给设计水平带来巨大的飞跃。

3.8　二次开发

众所周知，一个软件应用的成败并不是简单能

够熟练使用，而是使用过程中发现其不足并做出相应改善，相比其他应用软件而言，庞大SP3D软件二次开发显得更加关键。在软件原有功能的基础上，利用编程工具开发出辅助于SP3D的使用工具或插件，以弥补软件的不足，增强软件功能。如管道轴测图成册工具、删除空的pipe run工具、土建留洞条件工具等，这些都会让SP3D的功能发挥的更加出色。

4结语

SP3D是相当适合石化设计的智能工厂设计软件，使用前需要做好充分的准备，编写操作指南、补充后台基础数据、定制图纸与报告模板、完善数据集成接口设置及附属软件二次开发等基础工作，在此过程中首先应保证软件的成功运行，而后循序渐进的逐步完善、改进，为该软件创造出生动、实用的使用环境，从而创造最高的能效与品质。

(收稿日期2015-03-19)