Smart 3D 与CADWorx 在设计中的应用比较

沈延顺 高 妍 李雅翔

（天华化工机械及自动化研究设计院有限公司）

Smart 3D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、结构、电气、暖通、支吊架以及图纸报告等模块组成，是先进的三维工厂设计系统之一。

CADWorx也由Intergraph公司研发， 是基于AutoCAD平台的一款完全兼容AutoCAD命令的三维工厂设计软件，广泛应用于化工、环保及医药等行业［1］。

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，出图和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［2］。在化工工程项目设计中，Smart 3D和CADWorx有各自的优势，笔者基于Smart 3D 2016版与CADWorx 2015版在工程项目中的设计进行对比。

1 软件概况与数据结构

Smart 3D采用商业数据库Microsoft SQL和Oracle为基础数据平台，基于服务器—管理员客户端—建模客户端模式，实现数据驱动图形、域环境协同设计完成整个工程设计与管理。 软件的所有设计都以数据的形式实时通过网络在服务器上进行读写，保证了客户端不需要很高的配置即可完成设计工作。

CADWorx基于AutoCAD平台， 是以图形为核心、管道元件库和管道等级库等数据为辅助的模式实现三维设计。 CADWorx并不能实现多专业、多人员同时完成一个工厂化的设计。

2 项目管理和设计协同

Smart 3D软件的读写储存都在后台的服务器上完成， 为了保证客户端多个专业多个人员协同设计， 软件在项目管理方面的工作保证了数据的安全性、稳定性和可靠性。 首先软件通过域环境给所有管理人员、设计人员分配独有的账号，以区别同公司的软件使用者与非使用者。 其次，软件给项目管理人员独立出了Project Management软件和Bulkload Reference Data软件， 前者用于项目的建立、 权限分配， 后者用于设计数据与数据库的交互。 Smart 3D项目的权限分配层次如图1所示。

图1 某项目Smart 3D的权限分配层次

Smart 3D软件的设计界面中也建立项目的System，通过工程、装置区、单元、专业等System进行具体装置的管理。 Smart 3D的System层次结构如图2所示。

图2 某项目Smart 3D的System层次结构

CADWorx软件不带有任何项目管理功能，需要设计人员人为管理工作， 可以dwg文件的名称实现具体设备、管道及结构等专业的区分，以文件夹实现装置区的区分。 CADWorx模型文件管理如图3所示。 CADWorx是单机软件类型，所以不能实现实际意义上的协同工作，只能通过具体设计人员设计不同单元区域最终整体组合的方式实现装置区设计。

图3 某项目CADWorx的模型文件管理

通过比较，可以明显看出在项目管理和设计协同方面，Smart 3D更加优秀。

3 设备建模

Smart 3D软件通过参数化设备、 参数化零部件、几何体搭建及导入接口等方法实现设备的建模，并且外部接口可以实现几乎所有机械设计软件的模型导入，帮助建模人员将设计中心放在更为重要的方面。

CADWorx软件带有Equipment模块，此模块采用的是轴向几何体搭建的方法进行设备建模，虽然几何体可以移动处理，但当设备条件发生一点变化， 所有的几何体将回归至轴向方向。 因为CADWorx 软件是基于AutoCAD 平台的，所以Equipment模块不能实现的部分可以使用Auto-CAD实现。 CADWorx软件也可以实现机械设计软件导出的dwg文件的导入，完成设备建模，但软件是通过图形驱动设计工作，所以若使用外部导入的设备模型，会使设计文件过大，图形驱动硬件负荷增大，导致计算机卡顿和死机。

另外，Smart 3D会智能区分设备本体的碰撞和设备与外部的碰撞， 从而实现真实碰撞检查。而CADWorx软件通过图形的重叠区别碰撞与否，所以设备本体自身的这种无关设计的碰撞，软件也会报错，从而督促设计人员将设备建模完全细化，当然设计人员也可关闭软件的碰撞检查。

4 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［2］。

Smart 3D 管道系统分级层次如图4 所示。Smart 3D软件通过Piping设计模块和Support设计模块完成管道的设计， 通过Piping system—Pipeline—Piping run—Piping feature—Piping part实现对管道系统的分级，让设计人员可以轻松地完成设计、查找及修改等工作。 软件内置弯头/弯管选用规则、开支管规则（三通/支管/焊接管座）、最短管道规则、法兰偏移规则、焊缝宽度规则、螺栓选用规则、螺母选用规则及垫片选用规则等设计驱动规则，帮助设计人员完成设计。

图4 某项目Smart 3D的管道系统分级层次

CADWorx软件也内置Piping设计模块， 但只有Pipeline一个分级，不能很好地完成检查、修改等工作。CADWorx软件的管道系统分级层次如图5所示。 同样的CADWorx可以使用AutoCAD自身的命令辅助完成管道设计工作，但也因此，导致同一Pipeline下的数据一致性被破坏，只能手动调整和自我识别。

Smart 3D管道设计保证了设计工作的准确性， 不会存在各种不必要的差错， 但不及CADWorx的灵活性。

5 其他模块设计

Smart 3D软件内置了柱网设计， 这是CADWorx软件没有的，但可以通过绘制直线完成此工作。 由于Smart 3D可以通过后台强大数据库的支持，让所有模型在设计期间建立关联关系，例如所有的结构柱与柱网关联，结构梁与柱和柱网关联， 这样就保证了当其中一个设计发生变化时，其余有关联关系的设计都将发生相应的变化，因此减轻了设计人员逐个修改的工作量，也减少了出错。

Smart 3D软件还内置了电气仪表、暖通、管道支吊架设计模块，这些设计模块是CADWorx没有的或者是完全不能比拟的，并且通过项目系统管理和内置设计的模块，同样可以完成总图、消防、给排水、电气及电信等专业的设计工作。

Smart 3D软件高度开放， 开发人员还可以通过VB和.NET编程辅助各个专业设计工作。

6 出图与报表

因Smart 3D和CADWorx均为Intergraph公司的产品，所以内置的ISOGEN软件工作原理相同，管道轴测图设计完全相同。

CADWorx还可以通过BOX压制生成平面图纸和Excel文件的材料报表，但需要大量的手动处理和统计工作，并将处理结构与公司的相应成品文件模板组合从而形成最终设计文件。

Smart 3D软件由于高度开放， 可以通过管理人员根据公司所有成品文件的模板定制Smart 3D的出图与报表的格式，通过定制工作，后期设计完成后，不再需要设计人员进行任何处理工作软件就可以直接生成最终成品文件。

7 结束语

通过比较分析可以得知，对于需要多个专业、多个设计人员协同工作， 且项目规模大的设计工作宜采用Smart 3D进行设计；项目简单，专业交叉较少或少量建模人员能够完成的设计宜采用CADWorx完成。 考虑产品的采购、后期维护、培训及二次开发等费用， 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。 因此，设计单位要结合自身单位的特点、项目设计规模、项目需求及投资回报等多个方面，选择合适的三维建模设计软件，高质量地完成设计工作。