三维软件在中小型工厂设计和管理中的选型及应用

凡剑波（赛得利（九江）纤维有限公司，江西 九江 332500）

三维软件在中小型工厂设计和管理中的选型及应用

凡剑波（赛得利（九江）纤维有限公司，江西 九江 332500）

在过去的二十年中，以PDS、PDMS为代表的一些功能强大，实用性强的三维设计软件在大型工程项目中已广泛使用。随着中小型工厂业主对项目质量、费用、进度提出更高要求，三维设计软件在中小型工厂中应用也成为必然趋势。

三维软件；工厂设计和管理；选型应用

目前，在中小型工厂设计软件以Auto CAD二维平面设计为主，一些购买了三维软件但是无法应用的设计单位也不鲜见。另外，大型三维设计软件价格昂贵，操作界面复杂，如何选择一款适合中小型企业的三维设计软件尤为重要。

1　中小型工厂业主的需求

1.1对设计质量的要求

由于中小型工厂通常采用二维平面设计，施工图纸不全且设计深度不够，许多潜在的设计缺陷不宜被发现是通病，最终在现场施工阶段所有问题都会暴露。所以交付设计成果能否满足市场、行业及业主的通用要求在软件选择中至关重要。

1.2对设计进度的要求

应用三维设计软件目的很简单，就是为了提高工作效率，确保设计图纸按时提交，为下一步工程施工保驾护航。如果设计软件操作界面复杂，工程师难于上手使用，就失去选择三维设计软件的根本意义。这一点也是目前很多中小型工厂不能够使用三维设计工具最主要的原因之一。

1.3对费用控制的要求

对于任何业主都是希望花最少的钱得到最优的软件。此部分费用主要是体现在两个部分，一是软件费用。大型设计软件价格昂贵，非中小型工厂首选，急需性价比高的软件产品。二是使用此软件后能够节省的费用。在使用新型设计软件后，使得前期设计更加细致准确，在未来施工阶段减少变更，缩短工期，节省费用，体现经济效益。

2　新型三维设计软件关注点

2.1考虑成果交付

通常完整的三维设计成果包含带控制点P&ID图，可供设计审查、施工指导的三维模型，全套施工图纸，MTO综合材料表。在此，需重点强调施工图纸中的单线图（Isometric）和管道平面布置图、立面图。三维设计软件一般都可以自动抽取这两种施工图纸，所以我们需关注出图质量，图纸中信息全面性，是否符合行业标准、业主的要求，是否在自动出图后还需要手动调整大量信息。关于MTO综合材料表需要关注其数据的准确性、完整性和数据接口的开放性，即综合材料表是否满足通用要求，业主采购便利性，并且要易于定制表格模板和数据接口。

2.2考虑数据集成性和数据可复用性

（1）在工程项目中，一个大型项目有时会分割成若干中小型项目执行，中小项目的分包商会选择不同的三维设计软件，此时选择软件时需要考虑各个项目之间的数据集成问题。

（2）设计软件自身各功能区块之间的数据连接。如P&ID设计与三维管道设计集成，达到P&ID设计数据可在三维管道设计时复用，减少重复工作，提高工作效率，同时对数据一致性检查。

（3） 设计软件之间的数据连接。如设备设计软件建立的模型能否集成到工厂设计模型中，建筑结构建立的模型能否集成到工厂模型中，工厂模型数据能否输出到管道应力计算软件中，工厂模型发布的数据能否输出到材料管理、施工管理、甚至是财务管理类的软件中。

（4）三维工厂模型输出文件格式是否具有通用性。数据、图纸及模型能否被其他软件使用，从而将工艺设备管道模型、电仪模型、建筑结构模型、暖通HVAC模型集成起来［1］。

2.3考虑工厂设计流程完整性

一般项目分为两个设计阶段即初步设计和详细设计。在初步设计阶段要确定工艺和设备布置，在此过程中需要进行工艺模拟计算、P&ID图绘制、设备及主管道布置和建模。详细设计阶段为全专业施工图设计，包含各专业三维建模、模型审查、工程分析校核等［2］。三维设计软件是否能够较充分的涵盖上述整个流程，是否支持从初始阶段到交付阶段的无缝工作流，能否带来效率的提高，以及这个工作流整合带来的效率提高是否满足业主的期望。

2.4考虑软件操作便捷性

中小型工厂设计人员接触三维设计软件时间较晚，对三维设计软件了解不深入，这就要求软件界面简单、操作便利，易学易用。同时中小型项目周期较短，要求设计软件小、快、灵，便于快速完成项目。

2.5考虑软件成本

中小型项目费用较少，在软件费用中投入更少。所以要求软件性价比高，培训成本低，使用维护成本低。

2.6考虑软件厂商的实力和软件发展

软件厂商在相关行业的市场地位及被市场的认可度，是否有大量的客户群和成熟业绩，是否有完善、强大的科研体系。

2.7考虑软件厂家服务支持体系

软件厂商服务支持体系，是三维工厂设计软件的初学者应用软件形成生产力的保证。如果供货商本身都不能够了解他所销售的软件，后果可想而知。业主应充分了解售前、售后培训、售后项目支持、售后应用支持、软件升级支持等各个阶段的专业服务，确定服务执行方式。中小型企业一般三维设计人员配置较少，此部分服务尤为重要。

3　三维设计软件的应用

3.1快速、详尽的P&ID图建立

P&ID图的绘制是通过调用标准的元件、符号库来生成图形，与传统绘图相比，大量节约了绘图时间，且不同设计人员绘制出的图纸大小、形式一致。从后台数据库中可以自动提取管线清单、阀门清单、仪表清单等，准确性和完整性较高。

3.2智能三维设计模型建立

在三维空间中，建立设备、管道、土建模型。将设备供货商提供三维设备外形导入中小型工厂模型中，将相关软件建立的土建模型集成到中小型工厂模型中，在此基础上直接进行三维管道布置，调用管道元件数据库，在需要的地方添加阀门、仪表、弯头、三通等。建模时，允许任意拖拽管道、阀门、仪表、弯头等管道元件，用以修改位置。输入快捷命令修改管道公称直径和等级，且自动更新。与之前二维平面设计相比，操作简便、显示直观。

3.3自动生成标准单线图

单线图是供施工单位下料预制并在现场装配的图纸。它的空间位置由管道平、竖面图确定。传统设计中，单线图是不考虑碰撞，不按比例手工绘制而成，需花费大量人力物力才能够完成［3］。三维设计软件可从三维模型中自动生成单线图和材料表，内容完整、信息齐全，符合国际惯例和标准要求，无须手动修改，大大节省了设计时间。

3.4自动生成管道布置图

通常管道平面布置中信息量大，细节较多，是设计过程中比较头疼的工作。使用新型三维软件后，可自动标注管道信息、设备信息、定位尺寸线等，在少量手动调整之后便可用于施工，极大提高工作效率，节省设计时间。

4　结语

在中小型工厂设计中，选择适合的三维设计软件，充分的利用设计工具，能够很好地保证项目质量，极大地提高工作效率，更好的为项目管理服务，最终将项目成本控制在合理范围之内。

［1］张鹤.三维设计软件在工程设计中的应用［J］.燃料与化工，2011，（42-2）：15-16.

［2］全国化工工艺配管设计技术中心站.化工装置管道布置设计文件内容和深度规定［S］.中华人民共和国行业标准HG/T20549.1-1998：4-5.

［3］张德姜.石油化工工艺管道设计与安装［M］.中国石化出版社：2001，380-388.

凡剑波，男，工程师。