PDMS和CADWorx在工程设计中的应用比较

2021-05-14孙磊王强杨涛

机电信息 2021年11期

孙磊　王强　杨涛

摘要：根据实际发电项目三维设计的应用情况，对PDMS和CADWorx两种设计软件进行了比较分析。这两种三维设计软件在工程设计中都有着广泛的应用，但是它们又各具特点。现从多个方面对两种软件的使用及特点进行了比较，并根据工程经验，对两种软件的应用特点进行了总结。实际项目中，应根据用户特点、项目规模、项目人员组织结构、项目特殊需求、投资回报等多方面合理选择设计软件。

关键词：PDMS;CADWorx;工程设计

0 引言

三维设计现已在工程设计单位、设备制造厂家中广泛普及。传统的二维设计提资工作量较大，图纸二次转化效率较低且出错率较高，出图及材料统计任务量很大。三维设计可最大限度地减少设计错误，提高整体的设计水平和效率。同时，三维设计可直观地展示出实物模型，可对各类信息进行灵活采集和准确汇总，有利于实现项目决策的客观性、项目管理的科学性、项目质量的规范性、项目执行的高效性以及施工控制的合理性。

AVEVA公司PDMS软件在核电、火电、化工领域应用较为广泛[1-3]，在设计院的普及度很高，安装单位对其导出的管道安装图也非常熟悉。使用PDMS软件可高效地与设计院进行接口交互和干涉检查，并有效地为现场施工提供高质量的管道安装图纸。

Intergraph公司基于AutoCAD平台的CADWorx软件，在各行各业都有广泛应用。其因平台通用、简单易学，在三维工程设计领域也占据着重要的位置[4]。

1 工程应用特点

在工程实际应用中，PDMS和CADWorx有其各自的优势，同时也存在着显著的不同。本文将以实际工程设计中的应用案例为基础，以相互比较的方式对两者的工程应用特点进行说明。

1.1 数据结构

PDMS完全以数据库为核心，所有数据来源一致，并且有多种不同的输出类型，包括三维模型、出图以及报表等。PDMS的各个数据库之间有着紧密的关系。项目数据库结构的层次非常鲜明，其设计层次如图1所示。

CADWorx基于AutoCAD平台，全面兼容所有的AutoCAD功能;以图形为核心，以元件库和等级库驱动;设计界面与AutoCAD一致，如图2所示，所见皆是图形信息。元件库和等级库的数据结构与PDMS类似，但在写入方式和存储方式上与PDMS不同。

1.2 项目管理

PDMS因其自带管理功能，在项目管理方面比较先进，可以根据不同的权限等级以及不同工作模块来设置单独的数据库。如上文所述，其项目数据库结构的层次非常鲜明，所以也就便于管理，这就在一定程度上提高了数据库的安全性。同时，其协同设计功能可以有效开展，用于接口管理和资料互提[5]。

CADWorx自身不带有管理功能，不能进行与PDMS类似的管理操作。对项目的管理需要依靠项目经理或者专职管理人员进行人工干预。这种开放式的设计，使每个用户都具有对数据库中的信息和元件进行修改的权限，易出现数据库不统一的情况。项目数据库的管理就会比较宽松，必须施加强有力的人员干预手段才能确保项目的规范性开展。此外，其协同设计能力实际上是以文件拷贝、替换形式来进行的。

通过两者的比较可以看出，PDMS在项目管理方面比CADWorx更加先进。

1.3 管道设计

在实际工程项目设计过程中，管道设计是工作量最大、周期最长、调整最频繁，同时也是产生问题最多的环节。无论是哪种三维工程设计软件，管道设计都应该是自身的看家本领。

PDMS设计模块的Pipework子模块用以实现其管道设计功能。在管道设计过程中，一个管线可以有多个分支，一个分支可以有多个管件，同时，位于同一个管线下的分支之间必须有连接关系。其管道设计数据库层次如图3所示。

CADWorx中，通过调用等级库中的管道元件，即可实现管道设计。管线上各元件可以利用AutoCAD命令进行移动、复制、定位等操作，各管道元件依次相连，即可组成一个管线。若管道中一个元件被移动、删除或者重命名，其他元件可保持不变。这给予了管道设计人员极大的自由度，给予了管道设计和修改充分的灵活性。但是，因其以相同命名来区分管线，而命名又是随时可调的，这就可能造成相连管道元件不属于同一根管道或者同一根管道的元件不相连的情况，需要借助数据一致性检查及手动调整的方式进行修改，以保证管线数据准确。

PDMS管道设计的优势是可确保连接顺序的准确性，不出现连接上的差错;CADWorx管道设计的优势在于极大的自由度和充分的灵活性。虽然两个软件管道设计的思路一致，但实现方式大有不同。

1.4 設备建模

PDMS有4种方式建立设备模型，分别是标准设备模板、参数化设备模板、几何体搭建方式以及外部设备模型导入接口。设计过程中，一般以几何体搭建方式建立设备的包络外形，或通过外部设备模型接口进行设备导入。不管使用哪种方式建立设备模型，都必须保证管嘴规格和位置的准确。另外，根据项目经验，以几何体搭建方式建立设备的包络外形，并配以精确的管嘴规格和定位可以达到较好的设计效果，可以完成后续碰撞检查等工作。而通过外部设备模型接口进行导入的设备模型往往存在数据量过大、修改不便、管嘴信息丢失以及软件容易卡死等问题。虽然导入的模型比建立的包络模型更加精确，但是产生的问题比得到的效果要多，综合来说属于弊大于利。

CADWorx软件本身自带设备模块，可以建立多种常规设备外形，全面兼容所有的AutoCAD功能。所以，AutoCAD以及常用的机械类三维设计软件建立的模型都可以应用在CADWorx中，使用较为方便。但因其以图形为核心，设备模型容量占比过大，容易导致设计文件过大、浏览卡顿、计算机死机等不利情况。根据项目经验，设计过程中，设备模型应在保证管嘴规格和位置准确的前提下尽可能地简化处理。

两种软件在设备建模方面的实际使用特点可归纳为“重包络、轻细节”。某项目利用机械三维设计软件设计了撬体的模型并用以生产，而在工程设计中，简化其真实模型，建立其包络外形，将其用于管道设计和碰撞检查后，达到了较好的使用效果。

1.5 二维出图

1.5.1 布置图

对于平面布置图和立面布置图，PDMS的出图风格与实际要求差异较大，需要配置的文件也相对较多，后期修改的工作量较大。但现已有多家软件公司开发出PDMS第三方软件，用以快速生成平面图和断面图，可以实现尺寸标注、位号标注、图框定制等功能，减少后期图纸修改工作量。

而利用CADWorx生成平面布置图和立面布置图，实际上是一种定义视图的压图方式[6]。压出的管道布置图可以反映出标准化的管道走向，但也存在以下问题：不能把尺寸、管道信息和支架信息表示出来，需要手动标注;会丢失部分设备外形轮廓。与PDMS软件一样，国内多家软件公司开发出的CADWorx第三方软件，可解决此类问题。

1.5.2 管道ISO图

因两种三维设计软件都内置了ISOGEN抽图软件，所以管道ISO图出图效率相当且效率都比较高。两者都可以对管道ISO图进行图框、字体、标注、材料表、图纸信息等多方面定制，但因表达习惯与国标有些许差异，后期仍需在AutoCAD中进行部分修改，按照设计需求进行绘图定制和工具的开发将有效解决这一问题。两种软件抽出的管道ISO图如图4和图5所示。

1.6 材料统计

材料统计也是三维设计软件的强项，PDMS和CADWorx都可以准确地进行材料统计。PDMS由于其数据库的“强关联性”，只要保证元件库和等级库的正确性，生成的材料报表就可以直接使用。CADWorx等级库与模型属于“弱关联性”，调用等级库后建立的模型可以进行描述修改和其他修改工作。在多人协同的情况下，容易造成设计模型内同种类型的元件描述不一致的情况，在生成材料报表后，需要重新调整才能使用。

2 比较分析

根据上文的说明，可对PDMS和CADWorx的应用特点比较进行归纳，比较结果如表1所示。

无论是PDMS还是CADWorx，在数据库的建立和维护工作中，都应注意规范性，减少后期修改工作量，缩减重复性劳动量。实际工程项目中，对于专业交叉较少、资料互提较少、外部接口简单的项目，较宜使用CADWorx进行三维设计。对于多专业协同、需反复进行接口交互的项目，较宜使用PDMS进行三维管理和设计。结合产品的采购、后期维护、培训、二次开发等费用，从项目的投资回报率来看，CADWorx是小型项目开展三维设计的首选[4]。对于中大型项目，在人员组织结构完善的前提下，还是宜选择PDMS来进行三维设计。

在管道设计、设备建模、二维出图、材料统计等方面，两者都可以达到较好的使用效果。然而，两者的具体实现方式大有不同，PDMS重视规范性，CADWorx重视灵活性。

3 结语

PDMS和CADWorx在工程设计中有着各自的特点，同时，也都存在着一些使用难题。国内多家单位已针对不同项目的要求研发了相应的解决方案[7]，使三维软件的使用更能符合实际需求，提高了设计效率。今后，随着更多的二次研发方案落地，三维软件的功能将会进一步扩充，实用性也将进一步加强。

设计人员应从单位特点、项目规模、项目组织结构、项目特殊需求、投资回报等多方面综合考虑，选择合适的三维设计软件，使设计水平得以充分展现，设计效率得以显著提升，项目管理得以高效开展，项目质量得以充分把控。

[参考文献]

[1] 姜红静，杨永春.PDMS在核电站管道设计中的应用[C]//中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第3册），2009：510-515.

[2] 何奇，刘璐.“PDMS”软件在化工设计中的应用[J].广州化工，2019，47（14）：149-151.

[3] 李东方.基于某600 MW电厂工程PDMS三维设计应用与研究[D].北京：华北电力大学，2016.

[4] 濮宇凌.CADWorx在小型化工EPC项目中的应用[J].化工时刊，2017，31（3）：39-42.

[5] 张艺馨.电厂三维设计PDMS软件中互提资料的实现与研究[D].成都：电子科技大学，2013.

[6] 刘宝林，雷腾飞，刘斌斌，等.CADWORX三维工厂软件在水泥窑尾烟气脱硫设计上的应用[J].水泥，2020（8）：37-41.

[7] 张晨征.三维设计软件的二次开发[J].智能电网，2015，3（2）：170-174.