浅谈三维建模软件在油脂加工厂设计中的应用

周 杰，白宏伟

无锡中粮工程科技有限公司 (无锡 214035)

随着时代的发展，三维设计软件广泛应用于社会的各行各业。油脂加工厂主要由预处理车间、浸出车间、精炼车间、小包装车间以及罐区等组成，各车间又有着不同的生产设备及工艺。基于Plant3D、solidworks、caxa、Cadworx以及BIM等各类三维设计软件，在各车间设计制图时进行标准化的三维建模，可全面实现设计信息在整个生命周期的可视化呈现，为后期施工方案编制、成本预算控制、工程施工管理、工程款核算与支付、合同管理等提供重要的参考依据。

1 三维建模软件在设计中的应用

1.1 单体车间设计

(1)油脂工厂设计中采用二维软件设计时，车间的平面布置图、立面图、轴测图、管道布置图等需要设计及审查人员的空间想象力。而三维设计通过渲染，立体效果逼真，可以随处漫游，提高设计准确度。

(2)采用二维软件设计时主要靠设计人员人工检查复核图纸，施工中无法避免工程“碰、漏、缺”现象，容易产生施工工作量增补以及返工等现象。而使用三维软件设计完图纸后，可采用碰撞检测命令进行复核自查能避免因设计漏洞产生的碰撞现象，杜绝施工中不必要的返工，合理控制业主的投资资金。

(3)利用三维软件设计，可以转化生成精准的各车间生产工艺流程二维图，如碱炼、脱色、循环冷却水、蒸发等系统图纸，图中的设备、管道、管件参数属性均与三维模型中一致.

(4)采用三维软件设计还便于统一成品标准，负责人只需参考定义数据库标准，因此可减轻设计人员与采购人员工作，降低设计与采购出错率，便于提高企业整体设计效率。

1.2 罐区及管网设计

在大型罐区设计及施工中，由于罐体数量较多，储存介质较多，储存工艺不一，加热、伴热、吹扫、充氮等使用功能的要求，往往加大了管线布置的复杂程度。如果采用传统二维设计软件进行管道设计，各管路的使用功能无法直接反映出来，经常会出现不合理的情况，比如管道、钢架、支吊架之间的距离不够，相互干涉或者出现内部碰撞的情况，对于后期施工测量定位也会存在不同程度的影响。

使用三维软件设计可针对不同的使用要求进行设计，在设计阶段就可以实时看到管道布置的设计效果，极大地提高设计精度及效率，而且这种三维漫游式设计又可以快速进行碰撞检查，避免出现重大失误[1]。另外，利用建模软件的BOM功能，可准备无误地进行材料统计，特别是管材长度、阀门及元器件个数，电缆长度等，不会出现少开或多开材料的问题。以罐区管道为例，通过对同一段管道长度,进行常用人工统计方法和软件BOM表统计进行对比，在不考虑不均衡系数状况下，采用人工统计长度往往比软件统计多增加5%。综合整个油脂整厂项目来核算管道长度，管道材料用量势必大于5%，对整个EPC项目是巨大经济损失。而作为总承包单位或者施工单位，若采用人工统计的方式也将会造成在招投标过程中失去很多优质项目。

因此，利用软件统计不仅可以获得准确的工程量统计，而且可以减少人为统计错误，提高设计速度，将设计者聚焦在设计内容上。而且这些内容在初步设计阶段这项工作就能完成，对企业工程造价，投标报价以及施工成本预算、成本控制，风险控制都有极大的帮助。

1.3 非标设备的设计及制造

油脂工厂涉及到多个车间，每个车间设备大多都是非标设备，针对大型的非标设备，比如浸出器，蒸脱机，脱色塔，脱臭塔等，如采用以往的二维软件设计，其精度及质量取决于设计者的空间思维能力，存在一定的质量隐患，成本控制也存在一定的难度。

采用二维与三维图相结合的方式进行机械设计，通过三维软件建模验证二维图的设计精度，有助于在设计环节管控质量，减少制造环节返工率，避免材料以及人工的浪费。而对于受力复杂的容器类、油罐设计，若采用人工校核其强度，不可避免地增大设计师工时，而且存在计算错误的可能性。

而采用三维设备建模软件(如tank储罐设计分析软件)可以直观地显示出各个结构处的受力情况，进而设计人员就可以根据具体情况，进行焊缝结构的优化设计，编写焊接工艺规程，减少焊接应力，提高设备的稳定性以及强度。此外，如果后期设备尺寸要求局部变更的话，只需要在三维图上作出修改，就可以导出最新的二维图纸，极大程度地提高效率，这点目前在各大设备制造厂已广泛应用。

1.4 工程管理应用

1.4.1施工管理方面

基于三维软件的直观可视化优势，如各专业间均按照三维图进行施工，可大幅降低施工不规范、不按图纸施工等问题，避免材料浪费并节省人工，便于整个项目的质量以及时间进度的管理控制。

1.4.2安全管理方面

在设计阶段就可以充分考虑到施工中危险源以及危险点，在施工前就可以制定施工组织设计或者危险性较大的施工方案(如吊装方案、起重方案、临时用电方案等)将安全隐患提前排查并控制到位。

1.4.3合同管理方面

传统的二维施工设计图，仅体现出工程安装的部分信息，容易造成合同中施工内容统计不精确，存在合同风险。另外也会大大增加施工现场管理人员的劳动强度，疲于工程量计量界定，对整体施工进度、施工质量都存在一定的影响。

1.4.4其它

在其他工程管理板块，包含组织管理、成本管理、进度控制、质量控制、职业健康安全和环境管理以及信息管理等。采用三维软件设计图纸，可直观明了的反映出工程量以及工程的相关要点和注意事项。针对这些要点，我们便可编制施工组织设计、施工方案、编制施工图预算、成本控制计划，编制进度计划表、网络图，进行全过程管理，将各要素控制在允许范围内，实现项目增值。

2 结束语

在油脂工厂的标准化设计方面，标准化车间的实现首先应进行设备建模和厂房建模，再将设备布置于厂房内，最后进行管路布置和元器件及配件安装的设计。全套标准化车间的制作与国际先进技术充分接轨，是设计单位提高设计水平、增强企业核心竞争力的必经之路。三维建模设计在油脂行业中的应用，可极大地提升企业形象和实力，为企业发展带来积极影响。