论文部分内容阅读
[摘要]运用PDMS优化施工图可在冶建施工中最大化的缩短施工周期、节省施工人力及物力成本。
[关键词]PDMS 管道等级库 管道元件库 数据库 三维技术
中图分类号：TF3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）0220032－01
一、前言
冶建单位的施工模式都是采用二维图纸施工，工程技术人员只能在实际施工阶段才能发现图纸的错误，往往造成施工方及甲方人力物力的大量浪费。物资采购方面由于施工图纸材料表的不准确，工程预算很难准确提出，几乎每个工程都会出现材料供应不及时或者材料过剩的现象。
AVEVA公司的PDMS（Plant Design Management System）软件通过对所构造的工厂软模型进行碰撞检查、优化设计，最终从模型中提取出各种施工图及相应的材料报表。我公司通过实际应用PDMS软件，打破了传统的配管流水施工模式，使现有的施工方法、及施工过程都发生了一系列变革，为工程技术人员提供了一种崭新的施工方法和手段。
本文主要介绍上海十三冶在沙钢集团宏发炼钢3＃连铸机改造工程和荣盛炼钢3＃连铸机工程PDMS的运用情况，以及在应用的过程中遇到的问题和处理方法并进行深入探讨。宏发炼钢3＃连铸改造工程停产改造到热试生产仅30天时间。我公司能在如此短的时间内完成任务，其中PDMS的成功运用是很重要的因素之一。
二、应用模式
张家港沙钢宏发炼钢3＃连铸机改造工程是利用原有连铸机的基础，设备基础钢结构平台等重新制作施工，原管道全部更换，电气部分更换。由于管道施工的工作量很大，尤其液压系统管道必须循环清洗时间较长，如果按传统的施工方法，停产后制作安装，工期上肯定是来不及。因此，管道必须提前预制。设计院图纸是没有管道单线图，只能靠施工单位自己出单线图，进行精确预制。我们充分利用原设计院的二维图纸，将其转化为PDMS模型，在模型空间进行管道布置，管道的走向结合了设计院图纸和现场实际情况，对于土建基础预留孔洞进行了实测实量。采用了传统的平面图纸施工与先进的三维立体模型设计相结合的施工方法，取长补短，达到提前预制的目的。
三、项目管理
项目管理方面本次工程方案确定为：设计数据库和出图数据库（DB）专业作为最小单位建立；通过数据库组（MDB）区分项目管理，数据库管理，出图管理和设计；而用户（Username）直接采用专业工程师人员姓名命名，我公司建立的这种项目数据库模式，可以使得设计人员在选择用户和数据库组方面比较简单，数据库中以专业为单位，各设计人员仅对自己负责的专业有修改权限，对其他可以调入参考，不能修改，这样就避免了相互误改，便于明确设计责任。
该工程三维设计设立了项目管理，出图管理，数据库管理，设备建模，管道设计，土建结构和钢结构建模，电缆桥架设计和电气设备建模，漫游动画制作等岗位。
四、数据库管理及二次开发
PDMS软件应用于欧、美等发达国家已有十几年的历史，它的模式是按照欧美国家的工厂设计规则和规范开发的，其三维软模型数据库、图形表达及材料表都不能满足我公司的工程设计的要求，主要体现在配管元件的工业标准、工程标注符号、标准图幅、图幅规格、配管元件的材料、材质标准以及材料报表格式与内容等方面。
因此，我们需要对PDMS软件进行充分和必要的二次开发，以使该软件能够更有效地应用于我公司的配管项目设计过程。
我们主要进行二次开发的模块包括：
（1）PARAGON模块，它包括元件库、材料、材质的建立；
（2）SPECON模块，包括标准等级库的建立；
（3）DRAFT模块，完成二维工程模块的开发，材料报表的程序设计；
为了使PDMS软件应用于我公司的实际工作中，我们首先对PARAGON模块进行了三维数据库的开发，我们完全摒弃了原有的元件库内容，针对该项目开发出了一套符合实际工作标准的“项目元件库”，建立了许多基础管道配置元件，主要包括的配管元件有如下一些：NOZZLE、TUBE、ELBO（弯管）、BEND、VALV、REDU（异径管）、FBLI（盲法兰）、FLAN（法兰）、GASK（垫片）和TEE等。为了DESIGN模块的正常应用，我们还建立了NOZZLE等级和COCO（联结）形式。为了SPECON库的建立和材料报表程序的应用，建立了DETAIL（材料）表和MATERIAL（材质）表。
在开发库完成的基础上，我们建立了一套SPECON库，即压力等级库，该库是DESIGN模块进行设计工作的基础，它调用了元件库中的元件、材料表和材质等。
五、PDMS建模及应用
首先由土建及结构工程师在DESIGN模块进行轴网柱网设置，各专业工程师均依据该轴网进行画图。土建、结构及设备专业可分别依据设计院图纸进行绘制定位，并可实时碰撞校验。管道及电缆桥架的布置须参考设计院图纸定走向，依据三维模型定精确位置，充分的考虑管道布局合理、施工方便等原则。并在管道模型基本建立的基础上根据现场安装条件合理增加法兰接口，以便预制的管道能顺利的安装。在宏发炼钢3＃连铸机改造工程中，管道系统的结晶器冷却水系统管道、二冷水系统管道、设备冷却水管道、液压润滑系统管道采用了提前预制的模式，利用PDMS精确的ISO图成功的预制出来，在随后的安装过程中，也验证了预制的准确，肯定了PDMS的实际运用的可能性。在荣盛炼钢3＃连铸机工程中，利用PDMS进行了整个工厂土建、结构、管道、电气的建模，在材料的统计、使用上做到了工完料清，最大程度地节省了材料，取得了很好的经济效益。
六、注意的问题及解决方法探讨
根据使用情况总结土建、结构的模型的层次设置方面应按区域设置ZONE，管理层STRUCTURE可按照结构或土建区分STEEL OR CIVIL，管理层FRAMEWORK按该区域内标高的不同分层设置。这样设置的好处是便于管道及其他专业设计时调用方便，不需要看到的部分可以整体隐藏。管道设计时可先不考虑管道附件，在管道模型结束后随意增加附件三通、法兰等可以在拖拽中随意定位。管道系统可以按照系统定义管道的颜色，使得各系统一目了然与现场观感一样的效果。
七、总结
PDMS软件在我公司的几个项目的应用，其优势体现在以下几个方面：
（1）利用计算机三维造型功能进行配管设计，可以使配管设计紧凑、布局合理。
（2）由于设计的正确性，减少了施工返工现象，缩短了工期，节约了施工投资。
（3）材料统计准确、快速，自动生成各种材料报表，代替了人工统计材料、填写材料表的工序，精确性提高。从而既节省了材料，同时为材料采购和现场材料的科学管理提供了完整、准确的信息。
（4）生成的三维轴侧图给人一种直观、真实的空间概念，对施工人员进行技术交底、安排施工任务都带来了很大的方便。
[关键词]PDMS 管道等级库 管道元件库 数据库 三维技术
中图分类号：TF3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）0220032－01
一、前言
冶建单位的施工模式都是采用二维图纸施工，工程技术人员只能在实际施工阶段才能发现图纸的错误，往往造成施工方及甲方人力物力的大量浪费。物资采购方面由于施工图纸材料表的不准确，工程预算很难准确提出，几乎每个工程都会出现材料供应不及时或者材料过剩的现象。
AVEVA公司的PDMS（Plant Design Management System）软件通过对所构造的工厂软模型进行碰撞检查、优化设计，最终从模型中提取出各种施工图及相应的材料报表。我公司通过实际应用PDMS软件，打破了传统的配管流水施工模式，使现有的施工方法、及施工过程都发生了一系列变革，为工程技术人员提供了一种崭新的施工方法和手段。
本文主要介绍上海十三冶在沙钢集团宏发炼钢3＃连铸机改造工程和荣盛炼钢3＃连铸机工程PDMS的运用情况，以及在应用的过程中遇到的问题和处理方法并进行深入探讨。宏发炼钢3＃连铸改造工程停产改造到热试生产仅30天时间。我公司能在如此短的时间内完成任务，其中PDMS的成功运用是很重要的因素之一。
二、应用模式
张家港沙钢宏发炼钢3＃连铸机改造工程是利用原有连铸机的基础，设备基础钢结构平台等重新制作施工，原管道全部更换，电气部分更换。由于管道施工的工作量很大，尤其液压系统管道必须循环清洗时间较长，如果按传统的施工方法，停产后制作安装，工期上肯定是来不及。因此，管道必须提前预制。设计院图纸是没有管道单线图，只能靠施工单位自己出单线图，进行精确预制。我们充分利用原设计院的二维图纸，将其转化为PDMS模型，在模型空间进行管道布置，管道的走向结合了设计院图纸和现场实际情况，对于土建基础预留孔洞进行了实测实量。采用了传统的平面图纸施工与先进的三维立体模型设计相结合的施工方法，取长补短，达到提前预制的目的。
三、项目管理
项目管理方面本次工程方案确定为：设计数据库和出图数据库（DB）专业作为最小单位建立；通过数据库组（MDB）区分项目管理，数据库管理，出图管理和设计；而用户（Username）直接采用专业工程师人员姓名命名，我公司建立的这种项目数据库模式，可以使得设计人员在选择用户和数据库组方面比较简单，数据库中以专业为单位，各设计人员仅对自己负责的专业有修改权限，对其他可以调入参考，不能修改，这样就避免了相互误改，便于明确设计责任。
该工程三维设计设立了项目管理，出图管理，数据库管理，设备建模，管道设计，土建结构和钢结构建模，电缆桥架设计和电气设备建模，漫游动画制作等岗位。
四、数据库管理及二次开发
PDMS软件应用于欧、美等发达国家已有十几年的历史，它的模式是按照欧美国家的工厂设计规则和规范开发的，其三维软模型数据库、图形表达及材料表都不能满足我公司的工程设计的要求，主要体现在配管元件的工业标准、工程标注符号、标准图幅、图幅规格、配管元件的材料、材质标准以及材料报表格式与内容等方面。
因此，我们需要对PDMS软件进行充分和必要的二次开发，以使该软件能够更有效地应用于我公司的配管项目设计过程。
我们主要进行二次开发的模块包括：
（1）PARAGON模块，它包括元件库、材料、材质的建立；
（2）SPECON模块，包括标准等级库的建立；
（3）DRAFT模块，完成二维工程模块的开发，材料报表的程序设计；
为了使PDMS软件应用于我公司的实际工作中，我们首先对PARAGON模块进行了三维数据库的开发，我们完全摒弃了原有的元件库内容，针对该项目开发出了一套符合实际工作标准的“项目元件库”，建立了许多基础管道配置元件，主要包括的配管元件有如下一些：NOZZLE、TUBE、ELBO（弯管）、BEND、VALV、REDU（异径管）、FBLI（盲法兰）、FLAN（法兰）、GASK（垫片）和TEE等。为了DESIGN模块的正常应用，我们还建立了NOZZLE等级和COCO（联结）形式。为了SPECON库的建立和材料报表程序的应用，建立了DETAIL（材料）表和MATERIAL（材质）表。
在开发库完成的基础上，我们建立了一套SPECON库，即压力等级库，该库是DESIGN模块进行设计工作的基础，它调用了元件库中的元件、材料表和材质等。
五、PDMS建模及应用
首先由土建及结构工程师在DESIGN模块进行轴网柱网设置，各专业工程师均依据该轴网进行画图。土建、结构及设备专业可分别依据设计院图纸进行绘制定位，并可实时碰撞校验。管道及电缆桥架的布置须参考设计院图纸定走向，依据三维模型定精确位置，充分的考虑管道布局合理、施工方便等原则。并在管道模型基本建立的基础上根据现场安装条件合理增加法兰接口，以便预制的管道能顺利的安装。在宏发炼钢3＃连铸机改造工程中，管道系统的结晶器冷却水系统管道、二冷水系统管道、设备冷却水管道、液压润滑系统管道采用了提前预制的模式，利用PDMS精确的ISO图成功的预制出来，在随后的安装过程中，也验证了预制的准确，肯定了PDMS的实际运用的可能性。在荣盛炼钢3＃连铸机工程中，利用PDMS进行了整个工厂土建、结构、管道、电气的建模，在材料的统计、使用上做到了工完料清，最大程度地节省了材料，取得了很好的经济效益。
六、注意的问题及解决方法探讨
根据使用情况总结土建、结构的模型的层次设置方面应按区域设置ZONE，管理层STRUCTURE可按照结构或土建区分STEEL OR CIVIL，管理层FRAMEWORK按该区域内标高的不同分层设置。这样设置的好处是便于管道及其他专业设计时调用方便，不需要看到的部分可以整体隐藏。管道设计时可先不考虑管道附件，在管道模型结束后随意增加附件三通、法兰等可以在拖拽中随意定位。管道系统可以按照系统定义管道的颜色，使得各系统一目了然与现场观感一样的效果。
七、总结
PDMS软件在我公司的几个项目的应用，其优势体现在以下几个方面：
（1）利用计算机三维造型功能进行配管设计，可以使配管设计紧凑、布局合理。
（2）由于设计的正确性，减少了施工返工现象，缩短了工期，节约了施工投资。
（3）材料统计准确、快速，自动生成各种材料报表，代替了人工统计材料、填写材料表的工序，精确性提高。从而既节省了材料，同时为材料采购和现场材料的科学管理提供了完整、准确的信息。
（4）生成的三维轴侧图给人一种直观、真实的空间概念，对施工人员进行技术交底、安排施工任务都带来了很大的方便。