可视化云协同系统在新疆油田某项目审图过程中的应用

马赟 王乙福 雷江辉 王传平

1中国石油新疆油田分公司工程技术研究院

2中国石油新疆油田分公司

3中国石油新疆油田分公司采气一厂

新疆油田作为中国乃至世界瞩目的石油生产企业[1]，在油田设计建设阶段，多个专业齐头并进，涉及大量的图纸审核、会签等工作。随着2018年3月新疆油田某深冷改造工程项目的启动，在面对项目参与方多、工程量大、涉及面广、工艺流程复杂等难点，为打破各专业孤立、协同效率低的局面，设计并研发了可视化云协同系统，该系统在提高新疆油田设计建设环节中审图效率与质量方面具有重要意义。

在该项目的设计建设过程中，累积了大量设计、施工等不同阶段的数据和文档，这些数据和文档来自于不同的参与方、不同的应用工具。例如：智能工艺流程图设计系统P&ID的数据和图纸源于Intergraph Smart P&ID、Autodesk P&ID等；三维配管专业的建模工具包括Intergraph Smart 3D、AVEVA PDMS或者是Autodesk Revit；设备专业的建模系统包括达索的CATIA或者是Autodesk Inventor等[2]。而作为参与方的业主方、施工单位都没有工程公司专属的设计系统和工具，导致无法打开和查看工程公司的成果，且存在图纸资料零散、版本不统一、查找不方便等问题，严重影响图纸资料的可持续应用[3]。

随着可视化、协同化技术的逐步成熟，该项目建设过程中以可视化技术为载体、协同化技术为手段，通过三维模型审查，可以对各模块间进行对接检查，主要包括结构布局与工艺设备、管线、容器、控制系统、物资采购、质量监理等的对接[4]。通过对接检查，及时修改设计模型及数据资料，有效降低施工风险，提高施工效率，解决以往审查过程中因施工单位不参与审查而导致后续施工返工的问题。

1 可视化云协同的关键技术

（1）三维模型解析：设计单位使用专业的三维设计软件进行模型设计，其软件及模型不适合业主使用，因此需要将模型转换成统一的格式，以便于业主在建设期进行协同审查工作，同时也可以在运维期进行可视化运维工作。

（2）模型轻量化处理：设计单位创建的三维模型一般都比较大，不利于在业主系统中使用，因此需要对模型进行轻量化处理，在保证数据不丢失的前提下尽可能地压缩模型大小；可视化云协同平台内置eZWalker轻量化三维可视化引擎，支持超大模型浏览，拥有良好的扩充性和压缩比，核心分层传输技术与流式加载的方式能够保障在浏览器上流畅展示三维场景，支持多人共享同一三维场景。

（3）模型动态加载：三维模型进行轻量化处理后仍还有一定的大小，为保证网页的浏览速度，需要在加载模型时使用动态加载，以组件化的方式实现业务功能的集成；平台采用RESTFUL架构，提供相比于SOAP更轻量级的WEB服务，看到的模型加载，未看到的不加载，使平台响应效率更高。

2 可视化云协同的设计与实现

2.1 项目管理

实现以项目为单元管理工程成员、计划、任务和权限等。图纸资料管理采用“项目—类型”模式，即图纸资料根据所产生的项目归档并按照类型归类，方便统一管理，奠定审图标准化与规范性操作基础。

2.2 三维模型、审查文档的上传

为达到跨部门、跨专业的多方协同目的，项目的各参与方首先将需要进行协同和审查的文档上传到可视化云协同系统，具体内容包括：

（1）对于三维模型，需要通过转换工具将其转换成WLKX格式，该工具会对原始模型进行轻量化处理，可以在保证数据不丢失的前提下尽可能地压缩模型大小；并且该模型上传到协同系统后可以通过浏览器加载，以避免业主对设计工具的依赖。

（2）电子文档以OFFICE主格式为主，包括WORD、EXCEL、PDF、TXT及多类图片格式，可直接上传到可视化云协同系统，实现浏览器上的在线加载。

2.3 三维模型与图纸文档的关联

实现协同过程中“所见即所得”的管理效果[5]，即建立所有相关的图纸资料与对应三维模型的双向关联：通过三维模型可检索、查看与之关联的图纸资料，亦可调取、查看图纸所对应的三维模型。该功能点的目的为加强图纸资料的使用性，方便用户能够从3D场景中根据模型快速查询到相关图纸资料，降低图纸资料的使用难度及维护难度（图1）。

图1 可视化云协同平台图纸与三维模型关联Fig.1 Correlation between visualization cloud collaboration platform drawing and three-dimensional model

2.4 三维模型、文档的在线批注

在可视化云协同平台中，具有权限的工作人员可在图纸中添加说明标注、尺寸标注等，方便图纸信息共享。此外，可查看该图纸基本信息，如设计单位、审核日期、上传日期、最近更新时间等，进一步改进图纸管理与共享信息。平台允许对三维模型添加红线批注，增加评论并将评论转换成任务，以供设计人员修改模型或进一步沟通。平台提供常用的模型操作功能，包括隐藏、隔离、透明、剖切、变色、测量等，便于用户在校审时对模型内部进行检查。

2.5 三维模型、图纸的会审

在项目建设期间会发生大量的工程变更，如何验证改造方案的可行性，优化改造方案是保证改造工程可行、安全、高效、低成本的关键。在可视化云协同平台中，可在三维场景中测量两个三维模型空间距离，如管道与管道、管道与墙体的间距，并可移动三维模型，为空间改造、管道改造、设备迁移等项目提供验证支持。三维模型及图纸的会审流程如图2所示。

图2 可视化云协同平台三维模型及图纸的会审流程Fig.2 Flow of three-dimensional model and drawing joint review in visualization collaboration platform

2.6 任务协同

根据专业任务的优先级，为每个参与协同的专业分配对应的权限。不同的权限具有不同的优先级，此优先级直接决定了专业任务在所有协同活动中的优先关系。在可视化云协同平台中采用RBAC访问控制技术[6]，从根本上防止专业间越权行为的发生，并能最低程度降低权限分配消耗。在允许任务分配的同时进行状态跟踪直至任务关闭。

3 结论

在新疆油田某深冷改造工程项目上，应用可视化技术解决了项目设计建设过程中遇到的各专业孤立、协同效率低的问题。在可视化云协同平台中以项目为管理单元，采用可视化空间分层管理模式，三维模型与图纸双向关联，支持快速查询与快速定位，促进项目管理质量标准化工作；实现图纸与模型的一体化管理，为相关人员决策、管理、操作提供图纸支持，满足项目工程管理的需要，解决图纸零散、管理不便等问题；并以权限管理为基础，通过对三维模型与图纸的在线批注、会审，以及任务协同等功能，在提高图纸、模型会审的质量与效率的同时，确保图纸、模型的集中统一管理及图纸资料的可持续应用，改变原业主无法全程参与设计阶段的局面，减少了施工返工现象。