选煤厂三维设计建模软件的选型

2017-08-16 张道国 HOT全球矿业资讯

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导语

承接选煤厂设计总包项目的设计院设计流程并不能完全照搬ISO15926标准。大部分非标设备溜槽支架因为厂房布置限制，重复利用度并不高。并且各专业间存在紧密的数据交换和参考，需要传递这些数据并及时变更。土建，机制，水暖电建模量基本三分天下，选择一个能作为水暖电专业参考的适应土建机制建模的协同设计软件非常重要。需要按专业协作特点选择合适的软件。

作者：张道国北京浩沃特矿业技术有限公司高级工程师

引言

三维设计管理技术中的设计模型是基础，模型的建模出图速度和协同能力，对设计效率和设计知识积累有重要意义。选煤厂的工艺流程是垂直的，绝大部分从建筑的顶层开始，向下层不断分化，最终按所得产品分别进入精煤仓，中煤仓，矸石仓等。参与设计的各个专业互相参考，又相互独立。这一特点使得从布管软件演化而来的三维工厂软件在机械非标件建模和出图上显得力不从心；单一的面向加工制造的软件也无法解决建筑结构专业的使用要求；设计完成后总装配再进行检查的汇总平台无法满足协同设计的需要。本文将介绍选择此类软件的几个原则并探讨其在设计使用中的影响。

1. 设计流程的特点

以本公司为例：⑴工艺总图专业布置最初的方案，可以没有模型细节或粗略细节以提高效率。该阶段不需要其他专业参与 ⑵土建为被动专业，基本不给其他专业提供资料，但需要各专业提供载荷及定位资料。一旦资料收取完成，则可独立工作 ⑶机制专业基本只给土建提供资料，更多关心专业内设备的布局对溜槽支架的影响。遇到土建或管路限制，才会参考其他专业。接到土建反馈信息后，通过合理布局设计文件结构，可以独立工作。对主模型有一定依赖 ⑷工艺管道和水暖风专业基本只给土建专业提供资料，在合理布局的基础上，躲避土建及机械设备的布置位置。无法脱离其他专业独立工作，强烈依赖主模型。 ⑸当以上流程发生设计干涉或方案更改，则需要平台软件的协同功能重复以上流程。该流程在选煤设计院比较普遍。基本能满足此流程的软件或软件组才能减少重复建模量，打破专业间的信息壁垒，成为一个真正适用于设计人员适用的设计工具，而不是一个结果展示平台。含有大量非标设计和数据传递是与流程设计的最大区别。

2. 选型需要考虑的几个主要方面

2.1 从文件集成方式选择协同功能

协同功能的模型集成方法，目前有两大类。第一，软件组：设计结果分阶段汇总到主平台进行干涉检查。这类协同可能存在文件的中间格式，主平台无法直接读取各专业直接的设计文件；直接读取各专业直接的设计文件，不存在中间文件。后者更适合作为多软件组合方案主平台的备选条件之一。一定程度上避免专业模型更新不及时或没有专业软件无法读取的问题。第二，单软件：所有功能以一个软件平台为基础，被开发出各种功能插件，适应不同专业需求。这类软件文件格式统一，可实现模型无缝交流和变更实时更新，是工厂设计方案首选的备选条件之一。

2.2 模型信息完整度与支持的深化程度

作为多专业协同工作的平台级软件，主平台能够读取或存储的文件属性信息，至少应满足日常清单的需要。比如抽取设备采购清单，焊件材料表，管件清单。

深化程度：

⑴模型设计深度：对于选煤设计院更为重要的则主要指对机械专业焊接件钣金件及管路等出施工图的能力。而不是指该平台能够建立如何复杂的模型或复杂曲面（选煤厂设计基本没有复杂曲面）。完整三维模型的信息量和文件硬盘占用空间都是非常大的，需要尽可能简化模型，减少硬件消耗。各专业非必要的模型细节应该忽略。

⑵ 模型演化能力：机制非标件和土建的框架在工艺总图阶段是由工艺和总图专业共同确定的，简单的绘制模型是做方案时的效率需求，也是非专业人员的技术限制。但这部分模型必须能够成为专业人员（至少包括机制，管道，暖通专业）进行详细设计的源文件，而不是中间文件，因为这类模型的数量多，定位工作量大，重新定位或导入都会影响设计效率。土建模型因为参与协同工作的特征少及专业特性，可适当放宽限制。

2.3 建模分析管理三者分开

选择设计建模软件时应力求用一个或两个软件解决所有专业的问题，便于各专业交流。原创设计在各个专业中所占的比例远小于经验数据的应用，各专业也有各自更专业的分析软件。而管理软件本身就是一个多数据格式的复杂集成。所以，选择设计平台时，不应过分强调分析和管理功能。

对于设计阶段的软件更应关注其参数化库的易用性。尤其对机制专业而言，可完全重复利用的溜槽或支架非常少，但通过库文件修改参数形成新产品的情况非常普遍。修改和更新能力低下的库，会降低设计效率。并且选择非主流的与协作单位三维模型兼容性不好的主平台，也会降低整体模型的读取速度，甚至出现数据不完整的情况。对于组件库，各元素间严格的逻辑定位约束是必须的。如果通过简单的拖动，就可以任意改变各元素间的相对位置，则组件库的可靠性是值得怀疑的。

2.4 可校审环节一份为二的功能

三维设计在设计过程中即表达了更丰富的信息，协同功能可以让领导层随时看到整体的设计进度，所以校审工作可以提前到设计之中。例如干涉，设计合理性等问题。避免直到各专业设计完成后甚至出图施工后重新修改施工图。二维施工图的校审工作更多的工作是图纸表达规范检查。这样可避免一旦出现问题，推翻很多前期工作的情况。

2.5 正确看待施工误差与三维的关系

施工能力和质量是影响实际建设结果与设计意图偏离程度的主要因素。并不能因为施工误差或失误而否认能够提高设计效率和准确度的三维手段。

2.6 建模汇总平台其他问题

该平台对超大型装配体的支持能力，是否支持BIM软件的IFC标准，是否兼容市场上机械，BIM软件的主流格式，二次开发功能的支持，对硬件资源的消耗等需要综合各设计院的实际情况进行选择。

3 结语

通过以上几条的甄别，基本可以选择一个适应大量非标件设计的冶金工厂设计的软件方案。设计院因为工程大小和专业设置的不同，可以选择不同的软件或软件组合。以下为推荐的几个备选方案Digital Project(CATIA 平台)，Solidworks+BIM软件，Autodesk 工厂套件，Bentley工厂套件，犀牛软件及其插件，PDMS软件等三维软件。