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[摘 要]核电常规岛施工二次设计，国内首次尝试引入专业设计软件SmartPlant3D，通过建库、建模及结构设备管道等图纸的输入，形成适用安装现场的二次设计平台，小管道、小桥架、仪表管等二次设计在三维环境中完成，并数字化输出标准的设计图用以指导施工。
[关键词]核电； 常规岛； 二次设计； SmartPlant3D； 三维； 模型
1 前言
世界首台AP1000核电三门核电常规岛安装工程在二次设计准备时，考虑到核电安装二次设计的重要性及相关设计软件平台应用经验缺乏，与华东电力设计院进行合作，采用设计院PDS设计平台，对常规岛小管道、电仪小桥架、仪表管路等布置开展二次设计。应用PDS平台进行二次设计，提高现场布置的合理性，减少碰撞，规范出图，形成AP1000核电常规岛小管道典型设计方案，为今后AP1000常规岛项目提供成功安装经验。同时，通过合作设计和相关培训，加强对核电二次设计人员的培养，熟悉设计流程和专业设计平台的应用，为建立服务现场的二次设计软件平台作好准备。在三门核电常规岛二次设计工作进行到一定阶段并逐步开始服务于现场施工时，引入专业设计软件SmartPlant3D，开始搭建独立的二次设计平台。
2 专业设计软件介绍
当前功能齐全并全世界广泛使用的三维设计系统为鹰图(INTERGRAPH)公司PDS（其升级版本为SmartPlant3D）和AVEVA公司的PDMS。PDS为较早的专业3D辅助设计软件，它能够在计算机中模拟工厂设施, 通过集成和利用各种不同的软件模块,实现建立工程模型，进行初步设计、施工图设计和设计审查等各项功能，在化工、电力等国际知名大公司中广泛应用，国内多家化工、电力大型设计院引进使用[1]。PDMS为一体化多专业集成布置设计数据库平台，在以解决工厂设计最难点－管道详细设计为核心的同时，解决设备、结构土建、暖通、电缆桥架、支吊架各专业详细设计。考虑三门核电设计采用PDS系统，熟悉PDS构架并有一定应用经验，通过引进SmartPlant3D设计平台，在秦山方家山核电项目二次设计中开始应用，在积累一定经验后开始AP1000核电常规岛二次设计，并逐步开展核岛安装二次设计相关准备工作。
3 应用SmartPlant3D的突出优势[2]
3.1软件使用易用直观
SmartPlant3D 的易用性减少了学习周期、扩大了用户群并提高了生产效率。由于减少了完成每个任务所需使用的操作步骤，因此加快了设计速度。在工厂建模、设计过程中直观体现工程实时形态，及时完善改进。依三维模型自动生成各种类型的图纸以及生成统计材料清单等，所有图纸都可根据用户需求自动标注。
3.2缩短项目周期
SmartPlant3D是专门为工厂详细设计而开发的。它可以简化设计过程，消除重复性工作，使需要大量人力的手工校验工作自动化，从而缩短了项目的周期。
3.3简单易用提高生产效率
SmartPlant3D简单易用，可以帮助提高生产效率：熟悉一定的CAD操作就可以使用SmartPlant3D。它的Windows风格的界面使用户很容易上手，从而减少学习周期。SmartPlant3D大幅度减少了完成任务所需的操作步骤，从而加快了设计过程。如果一个设计者知道如何配管，那么他就知道如何布置暖通（HVAC）及电缆管道。因为在整个软件范围内，完成这些工作所需要的步骤都十分相似。
4 二次设计应用SmartPlant3D主要模块介绍[2]
核电常规岛安装工程主要施工的专业为机务、电气、仪控及暖通，根据各专业施工特点，二次设计过程中需用到的模块有：
(1)结构模块(Structural)，设计人员用此模块可建立一个由钢结构、楼板和墙体组成的模型，此模块中可以完成包括钢制平台扶梯、门窗、楼板穿孔等建筑细节的建模。
(2)设备模块(Equipment)，用所提供的工具可方便地建立一个由基本三维体组合而成的设备模型和从Catalog中自动地创建模型，在设备建模时，通过对基础、参照轴系、接口管嘴等信息的规范定义大大提高了自动化连接的效率。
(3)管道模块(Piping)，支持管道设计和布置管件以及特殊件仪表,能够通过设备管嘴等接口规范的连接。
(4)支吊架(Hangers and Supports)，根据管道和结构信息快速建立需要的支吊架模型，可自动生成支吊架详图。
(5)暖通模块(HVAC)，布置和模拟HVAC管道，该模块配备了很多暖通专业标准间，支持任意方式的管道布置。
(6)电缆桥架(Electrical)，布置和模拟电缆托架，线槽，地下电缆槽和保护导管。在已有的设备、桥架等基础上布置电缆，并生成统计数据。
(7)图纸报告(Drawing&Report)，依据创建的三维模型自动生成各种类型的图纸如单管轴测图和剖面图、以及生成材料清单等，所以图纸都可根据用户需求自动标注尺寸。
5 应用过程规划
5.1准备阶段
分析软件需求功能和使用范围，考评项目运用价值，进行软件采购和人员培训。设计软件采购后，架设服务器和工作站，建立数据库开始建模工作，进行通用设备、管道部件库的建库。完成设计分区及专业划分，编码规则的确定。规划各应用阶段模块如下表：
模拟各区域工程状态；
项目安装进度的模拟展示
5.2设计输入阶段
将厂家、设计院提供的图纸资料输入平台，进行厂房、平台结构和设备的建模，管道、通风、桥架等布置输入。以上工作完成后，形成较完善项目设计平台，能够进行SmartPlant Review浏览模型的导出，用于方案编写，培训展示等各方面应用。
5.3设计阶段
根据厂家、设计院图纸提供情况，进行管道、通风、桥架及仪表管等二次设计，可进行电缆布置，精确计算敷设数量。各专业组人员讨论确定设计准则，设备基本定位，管道、小桥架主要走向确定，完成布置设计。部分系统和专业也可先完成简单CAD布置设计，然后输入到专业设计平台检查设计合理性。设计阶段，可以根据不同需要，导出浏览模型指导施工，检查设计的合理性，精确统计安装材料等。
5.4出图阶段
现场设计完成后，根据现场需求进度，通过Drawing&Report模块输出各专业的标准设计图，审核批准后供现场安装使用。出图可用于：(1)用于直接指导现场施工的标准设计图；(2)各专业现场转化的电子版图纸；(3)材料统计作采购依据。
5.5竣工图
根据业主和管理方的需要，输出各专业的标准化电子版图纸，完成竣工图移交。然后进行数据库完善，为后续工程提供原始设计数据。
6 应用状况
引入SmartPlant3D设计平台后，首先在方家山核电常规岛的二次设计中开始应用，目前主要完成以下步骤：
(1)软件采购后，前后完成系统管理、操作员、参考数据建库和出图模型管理等内容的培训取证，完成服务器架设与软件安装配置。
(2)在人员培训后，逐步开始基础库的建库，完成设计分区及专业划分等工作，编码规则的确定。
(3)对已到现场的结构、管道、桥架及通风等图纸进行统计，选择标准，进行各专业的数据建库工作。
(4)对已到的土建图纸和设备厂家图和建模，完成土建和设备相关图纸的输入。
(5)将常规岛安装的相关管道、通风和电气图纸等输入系统，尽快形成较为完善的设计平台，并可反向输出电子版图纸应用于预制图等。此时形成较完善的设备、管道等三维模形图。
(6)根据工程进度，逐步开始小管道、桥架及仪表管等设计，系统设计完善，出标准二次设计图，经审批后指导各专业现场施工。
(7)根据盘柜、设备、桥架及电缆导管等模型布置，在设计平台上进行电缆敷设，精确计算敷设数量，合理采购，指导敷设施工过程。
7 应用计划及需改进要求
(1)继续收集整理各专业各类型的设计标准，完善数据库，形成规范的适用于核电设计的标准材料库。
(2)对专业分工，部门设计职责、操作权限要求等内容细化，对图纸输出模版等方面的实施编制操作细则，规范软件平台应用。
(3)加强设计人员培养, 加强系统管理员和操作员的培训取证,进一步规范完善设计平台的应用。
(4)整理三门核电AP1000常规岛资料，结合方家山核电设计经验，尽快开始AP1000常规岛的建库建模工作，建立适用于二次设计的操作平台。
(5)将二次设计和核电项目管理紧密结合，从施工准备到现场采购到进度控制等管理过程全面应用，提高核电项目管理水平。
(6)根据CPR1000(M310堆型)和AP1000核电资料进行准备，未来形成服务于核岛安装的二次设计平台。
参考文献
[1] 黄为，谭玲玲.电力工程设计中应用三维工厂设计系统的探讨.济南：山东电力技术,2009.2.
[2] SmartPlant3D V2009 培训程序 INTERGRAPH PPM(美国鹰图)，2010.
作者简介：
郭盛(1978- )，男，浙江杭州人，工程师，工学学士，从事火电、核电安装及工程管理工作。
[关键词]核电； 常规岛； 二次设计； SmartPlant3D； 三维； 模型
1 前言
世界首台AP1000核电三门核电常规岛安装工程在二次设计准备时，考虑到核电安装二次设计的重要性及相关设计软件平台应用经验缺乏，与华东电力设计院进行合作，采用设计院PDS设计平台，对常规岛小管道、电仪小桥架、仪表管路等布置开展二次设计。应用PDS平台进行二次设计，提高现场布置的合理性，减少碰撞，规范出图，形成AP1000核电常规岛小管道典型设计方案，为今后AP1000常规岛项目提供成功安装经验。同时，通过合作设计和相关培训，加强对核电二次设计人员的培养，熟悉设计流程和专业设计平台的应用，为建立服务现场的二次设计软件平台作好准备。在三门核电常规岛二次设计工作进行到一定阶段并逐步开始服务于现场施工时，引入专业设计软件SmartPlant3D，开始搭建独立的二次设计平台。
2 专业设计软件介绍
当前功能齐全并全世界广泛使用的三维设计系统为鹰图(INTERGRAPH)公司PDS（其升级版本为SmartPlant3D）和AVEVA公司的PDMS。PDS为较早的专业3D辅助设计软件，它能够在计算机中模拟工厂设施, 通过集成和利用各种不同的软件模块,实现建立工程模型，进行初步设计、施工图设计和设计审查等各项功能，在化工、电力等国际知名大公司中广泛应用，国内多家化工、电力大型设计院引进使用[1]。PDMS为一体化多专业集成布置设计数据库平台，在以解决工厂设计最难点－管道详细设计为核心的同时，解决设备、结构土建、暖通、电缆桥架、支吊架各专业详细设计。考虑三门核电设计采用PDS系统，熟悉PDS构架并有一定应用经验，通过引进SmartPlant3D设计平台，在秦山方家山核电项目二次设计中开始应用，在积累一定经验后开始AP1000核电常规岛二次设计，并逐步开展核岛安装二次设计相关准备工作。
3 应用SmartPlant3D的突出优势[2]
3.1软件使用易用直观
SmartPlant3D 的易用性减少了学习周期、扩大了用户群并提高了生产效率。由于减少了完成每个任务所需使用的操作步骤，因此加快了设计速度。在工厂建模、设计过程中直观体现工程实时形态，及时完善改进。依三维模型自动生成各种类型的图纸以及生成统计材料清单等，所有图纸都可根据用户需求自动标注。
3.2缩短项目周期
SmartPlant3D是专门为工厂详细设计而开发的。它可以简化设计过程，消除重复性工作，使需要大量人力的手工校验工作自动化，从而缩短了项目的周期。
3.3简单易用提高生产效率
SmartPlant3D简单易用，可以帮助提高生产效率：熟悉一定的CAD操作就可以使用SmartPlant3D。它的Windows风格的界面使用户很容易上手，从而减少学习周期。SmartPlant3D大幅度减少了完成任务所需的操作步骤，从而加快了设计过程。如果一个设计者知道如何配管，那么他就知道如何布置暖通（HVAC）及电缆管道。因为在整个软件范围内，完成这些工作所需要的步骤都十分相似。
4 二次设计应用SmartPlant3D主要模块介绍[2]
核电常规岛安装工程主要施工的专业为机务、电气、仪控及暖通，根据各专业施工特点，二次设计过程中需用到的模块有：
(1)结构模块(Structural)，设计人员用此模块可建立一个由钢结构、楼板和墙体组成的模型，此模块中可以完成包括钢制平台扶梯、门窗、楼板穿孔等建筑细节的建模。
(2)设备模块(Equipment)，用所提供的工具可方便地建立一个由基本三维体组合而成的设备模型和从Catalog中自动地创建模型，在设备建模时，通过对基础、参照轴系、接口管嘴等信息的规范定义大大提高了自动化连接的效率。
(3)管道模块(Piping)，支持管道设计和布置管件以及特殊件仪表,能够通过设备管嘴等接口规范的连接。
(4)支吊架(Hangers and Supports)，根据管道和结构信息快速建立需要的支吊架模型，可自动生成支吊架详图。
(5)暖通模块(HVAC)，布置和模拟HVAC管道，该模块配备了很多暖通专业标准间，支持任意方式的管道布置。
(6)电缆桥架(Electrical)，布置和模拟电缆托架，线槽，地下电缆槽和保护导管。在已有的设备、桥架等基础上布置电缆，并生成统计数据。
(7)图纸报告(Drawing&Report)，依据创建的三维模型自动生成各种类型的图纸如单管轴测图和剖面图、以及生成材料清单等，所以图纸都可根据用户需求自动标注尺寸。
5 应用过程规划
5.1准备阶段
分析软件需求功能和使用范围，考评项目运用价值，进行软件采购和人员培训。设计软件采购后，架设服务器和工作站，建立数据库开始建模工作，进行通用设备、管道部件库的建库。完成设计分区及专业划分，编码规则的确定。规划各应用阶段模块如下表：
模拟各区域工程状态；
项目安装进度的模拟展示
5.2设计输入阶段
将厂家、设计院提供的图纸资料输入平台，进行厂房、平台结构和设备的建模，管道、通风、桥架等布置输入。以上工作完成后，形成较完善项目设计平台，能够进行SmartPlant Review浏览模型的导出，用于方案编写，培训展示等各方面应用。
5.3设计阶段
根据厂家、设计院图纸提供情况，进行管道、通风、桥架及仪表管等二次设计，可进行电缆布置，精确计算敷设数量。各专业组人员讨论确定设计准则，设备基本定位，管道、小桥架主要走向确定，完成布置设计。部分系统和专业也可先完成简单CAD布置设计，然后输入到专业设计平台检查设计合理性。设计阶段，可以根据不同需要，导出浏览模型指导施工，检查设计的合理性，精确统计安装材料等。
5.4出图阶段
现场设计完成后，根据现场需求进度，通过Drawing&Report模块输出各专业的标准设计图，审核批准后供现场安装使用。出图可用于：(1)用于直接指导现场施工的标准设计图；(2)各专业现场转化的电子版图纸；(3)材料统计作采购依据。
5.5竣工图
根据业主和管理方的需要，输出各专业的标准化电子版图纸，完成竣工图移交。然后进行数据库完善，为后续工程提供原始设计数据。
6 应用状况
引入SmartPlant3D设计平台后，首先在方家山核电常规岛的二次设计中开始应用，目前主要完成以下步骤：
(1)软件采购后，前后完成系统管理、操作员、参考数据建库和出图模型管理等内容的培训取证，完成服务器架设与软件安装配置。
(2)在人员培训后，逐步开始基础库的建库，完成设计分区及专业划分等工作，编码规则的确定。
(3)对已到现场的结构、管道、桥架及通风等图纸进行统计，选择标准，进行各专业的数据建库工作。
(4)对已到的土建图纸和设备厂家图和建模，完成土建和设备相关图纸的输入。
(5)将常规岛安装的相关管道、通风和电气图纸等输入系统，尽快形成较为完善的设计平台，并可反向输出电子版图纸应用于预制图等。此时形成较完善的设备、管道等三维模形图。
(6)根据工程进度，逐步开始小管道、桥架及仪表管等设计，系统设计完善，出标准二次设计图，经审批后指导各专业现场施工。
(7)根据盘柜、设备、桥架及电缆导管等模型布置，在设计平台上进行电缆敷设，精确计算敷设数量，合理采购，指导敷设施工过程。
7 应用计划及需改进要求
(1)继续收集整理各专业各类型的设计标准，完善数据库，形成规范的适用于核电设计的标准材料库。
(2)对专业分工，部门设计职责、操作权限要求等内容细化，对图纸输出模版等方面的实施编制操作细则，规范软件平台应用。
(3)加强设计人员培养, 加强系统管理员和操作员的培训取证,进一步规范完善设计平台的应用。
(4)整理三门核电AP1000常规岛资料，结合方家山核电设计经验，尽快开始AP1000常规岛的建库建模工作，建立适用于二次设计的操作平台。
(5)将二次设计和核电项目管理紧密结合，从施工准备到现场采购到进度控制等管理过程全面应用，提高核电项目管理水平。
(6)根据CPR1000(M310堆型)和AP1000核电资料进行准备，未来形成服务于核岛安装的二次设计平台。
参考文献
[1] 黄为，谭玲玲.电力工程设计中应用三维工厂设计系统的探讨.济南：山东电力技术,2009.2.
[2] SmartPlant3D V2009 培训程序 INTERGRAPH PPM(美国鹰图)，2010.
作者简介：
郭盛(1978- )，男，浙江杭州人，工程师，工学学士，从事火电、核电安装及工程管理工作。