浅析三维设计流程

摘要：本文介绍了三维设计在实际的开发和应用过程中，与传统的设计流程和管理模式不相适应，出现诸多问题，在此加以研究。

关键词： 三维设计，设计流程

中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：

[正文]

1. 传统设计流程

多年来，在中国电力设计行业，已经形成了传统的设计流程，而且设计人员已经非常习惯和熟悉这样的设计流程。

传统设计流程是以一个设计者为对象，完成一项完整的设计任务为目的。通常以卷册划分，一个设计者完成一个分册的设计任务，基本上全面负责该分册的设计工作。以热机专业的主蒸汽管道为例，包括主蒸汽管道系统图的设计，平断面布置，管道应力分析计算，支吊架的设计，管道保温设计，管道坡度、疏水放气的设计等等，这一系列的设计工作都是由一个设计人员从头至尾逐项完成的。用一句通俗的话来讲，我们的专业设计人员是专业全能选手。完成这些设计计算工作，以前用的是铅笔、图板和计算器，现在完全依赖于计算机CAD软件进行，而目前的CAD软件基于大众化的二维平面设计CAD通用平台，如AutoCAD。专业计算分析软件由于更新升级维护不及时，无法与流行通用操作系统平台同步。

笔者认为，目前PDMS是世界上最优秀的三维设计系统之一。三维设计主要以三维设计数据库为核心，以三维立体仿真模型为依托，通过数据驱动模型。三维设计以其准确、直观、高效的性能，赢得设计人员、业主和施工人员的青睐。

(1)三维实体建模

(2)专业多用户的工厂设计系统

(3)一个设计模型(数据库)可以输出多种设计图纸，报告。

(4)等级驱动。

(5)交互设计过程中，实时三维碰撞检查

(6)精确标注。模型修改后，标注自动更新。

(7)能强大的可编程宏语言-PML.

（8）可视化施工及检修动态模拟

(9) 数字工厂施工进度制订与演示

(10) 可视化操作规程制订与演示

2.因此，三维设计成为未来电力工程设计发展的必然趋势和普遍要求。

三维设计流程是以数据库和模型为对象，建立完备的数据库，建立整体电厂三维模型为最终目标。以华电国际莱州电厂一期工程为例，首先必须建立符合国家标准的管道数据库，土建型钢数据库，电气电缆桥架数据库，以及常用的阀门数据库、设备库、支吊架数据库等，在数据库的基础上，通过三维设计平台，协同设计，开始土建框架梁的布置，机务设备和管道的布置，电气电缆桥架的布置，以及其他辅助专业的布置设计。最后交给业主的成品，应该是一个完备的三维立体的电厂模型。通过模型数据库，采购者可以提取准确的设备材料采购清单；施工人员抽取设备定位图，管道ISO图，可以准确定位设备布局，管道走向，以及直观地掌握施工最佳流程进度；业主可以方便的通过三维模型和数据，进行电厂的运行、管理和检修维护。

3. 三维设计流程与传统设计流程

基于早期的软硬件条件，传统设计流程比较适合过去的时代，而且在多年的实践经验基础上，无论是设计院，还是业主、以及施工采购单位和制造厂，都被人们所广泛接受和认可。三维设计技术，在传统设计流程和现有管理模式下，产生了许多新的矛盾和问题。

3.1. 三维设计与传统设计并举

本着长远可持续发展的、实事求是的积极思想和态度，我们开展了数字化电厂三维设计与传统设计双轨并行的探索模式。莱州工程在三维设计流程和三维设计管理模式方面，总结积累了许多成功经验和实践经验。

3.1.1. 施工图依据仍然是以常规、传统设计的司令图为设计标准依据

各专业互提资料，仍是以二维平面CAD的方式提供。三维设计如何以三维模型和数据的形式，准确无误地提供给各专业资料，作为一项是否可行的原则提出来，供各专业商榷。

3.1.2. 三维设计如何校审签署，也是我们需要思考和解决的问题

目前对于初步设计、司令图、施工图的校审签署依然采用传统方式。

3.1.3. 在设计中，首先避免了可视碰撞和各种软碰撞，三维模型，更加真实直观的优化了设计布局。

3.1.4. 施工图设计

我们与业主已经达成了共识，直接从三维设计模型中抽取管道ISO图以及零件明细表，用于施工指导和工厂化加工配制，大大加快了施工图的进度，材料统计汇总基本上可以做到准确无误。

3.2. 三维设计流程要求管理模式进行必要的调整。

3.2.1. 三维设计需要各专业间协同设计。

在三维设计初期，需要土建框架梁结构进行模型参照，机务专业然后进行设备和管道三维设计流程和管理模式的研究的布置，电气专业进行电气设备的布置和电缆桥架的布置。在协同设计的过程中，各个专业处于相互动态修改的状态中，各专业应该将自己的修改和变化及时通知各相关专业，进行及时地调整设计。

机务专业与电气专业在进行设备布置，对于设备都有一个计算选型的过程，在建立设备模型时，以便将设备的各种特性参数，接口信息等以数据的形式赋予设备，这样其他专业才能在三维设计系统中直观的提取所需的数据信息资料。比如技经专业可以提取设备的技经技术数据资料，土建可以提取设备的几何结构尺寸、荷重、推力等信息资料。在长期的工作实践过程中，各专业工程师之间，还可以互相学习，深入了解其他专业的设计知识和技术，这种环境有助于综合性人才的培养和成长。

3.2.2. 三维设计需要各专业内部细部分工。

例如机务专业在管道布置的过程中，对管道需要进行严格的管道应力分析和计算，同时还需要根据土建模型数据和管道布置走向以及管道应力分析和计算结果，对管道进行合理的支吊，并且完成管道支吊架安装图的设计。

在三维设计终端资源有限，施工图工期要求紧急的情况下，如果不对专业内部进行细部分工，就很难发挥三维设计高效快速的优势。布置设计精细化是未来布置设计发展的大方向，要求我们面向国际化的设计标准，加大设计范围，加深设计深度。按照国外的模式，机务专业管道设计可以按专业流水线的方式进行分工，建立管道模型、管道应力分析计算和管道支吊架安装图设计三个工序。这样可以成倍提高工效，设计人员的专业化水平和熟练化程度，可以在短期内得到长足的进步与提高，设计质量也能够得到进一步保障。

3.2.3. 国外的技术和经验值得我们学习和借鉴，但不能死搬硬套

在三维设计过程中，我们还可以实践和摸索出我们自己的更为科学合理的设计流程和管理模式，以便提高我们的工作效率。

4. 三维设计管理模式

三维设计管理模式是与三维设计流程相适应的设计管理方式，目前没有统一的模式。

4.1. 国外设计管理模式

国外设计公司也都根据自身的环境和情况，都有各自不同的设计管理模式。

比如机务专业管道设计人员，可以参考土建、结构专业的厂房框架梁、楼板、梁柱等模型，以及电气的电缆桥架模型。机务、土建和电气无法看到技经数据资料，而技经专业则有权看到其他所有专业的相关资料。

他们的特点是三维设计不需要互提资料和会签，在指定的期限内完成本专业的设计任务，其他专业就可直接从网上获取相应资料。如有重大设计分歧，项目主管在适当时机，召开一次小会，负责协调解决，形成会议纪要即可。

另外，各专业内部分工比较细致，专业性比较强。根据设计人员的意愿和特长，进行合理安排分工。有的设计人员可能从事一项工作几十年如一日，有的则可能在某个固定的岗位上从事几年工作之后，根据个人意愿可以更换新的工作进行尝试。比如管道工程师从事几年工作之后，要求从事管道应力分析的工作，或者从事P&ID、设备、支吊架等其他的工作。

4.2. 专业间协同设计

我们在三维设计的过程中，目前无法完全做到像国外专业设计公司那样的管理模式，但是，我们首先可以实现三维设计最重要的一步，专业间协同设计。

我们的设计人员一时还难以适应专业化细部分工的流水线作业方式。目前，我们还在传统设计与三维设计的夹缝中寻求更好的路径。

如果专业间需要互提资料，我们就从三维模型中，剖切出平断面图，在2D中作少量修改和加工，提供给其他专业。签署依然采用传统会签方式。同时，我们积极主动向其他专业提供三维模型资料。目前只有热机专业能够从VANTAGE PDMS中抽取管道ISO图和管道零件明细表，直接用来作为施工图。热机专业的管道设计，只需要设计人员根据抽取的管道ISO图，进行管道应力分析计算，利用支吊架软件生成支吊架2D安装图，不再进行管道平断面图2D的设计，因此就相当于省去了一个环节，极大地提高了热机专业的设计效率。

土建结构、电气、总图、建筑等其他专业开始建立自己专业的三维模型。由于三维设计软件接口开发水平的限制，以及三维设计应用程度还不够深入，这些专业目前还不能充分利用三维模型，完成本专业的设计。为了鼓励三维设计的开发和应用，我们将其他专业的三维设计列为其他专业的专项设计任务，同时给予优惠的工时奖励。

从传统设计向三维设计转变，需要一个循序渐进的探索过程。在这一过程的开始阶段，肯定有许多困难需要我们去解决，为此我们要有充分的心理准备。切忌，不能急于求成，不求实效，一味追求三维设计。以解决满足三维设计过程中，不断出现的实际需求为目的，日积月累，我们就会真正掌握三维设计技术，利用三维设计技术高效地完成设计。

5. 总结

流程设计思想的实现带来的是公司利益的最大化，效率的最大提高，人员的大量减少和成本支出的成倍节省。在设计工程中的每一个流程，可以使每个设计人员的专业化水平，熟练化程度达到专家级高度，实现各级设计人员的人生价值，开拓不同层次设计人员的职业生涯。

【参考文献】

[1] 黄增宏ISEIT 2004