三维虚拟工厂在工程领域的应用

三维虚拟工厂在工程领域的应用

摘要：采用三维设计理念，借助三维软件对工厂进行三维全息设计，已被国内各大工程公司广泛采用。在一定程度上，一个工程公司是否具备三维设计能力，已经代表了其技术现代化程度，并成为其在激烈的市场竞争中保持优势、开拓新兴市场的主要技术手段之一。本文主要对三维虚拟工厂建立的流程及注意事项进行简要介绍和总结。由于能力有限，如有不足之处，请您谅解。

关键词：三维虚拟工厂；三维软件

Abstract: using 3 d design concept, with 3 d software to the factory for 3 d holographic design, has been the major domestic engineering company widely adopted. In a way, an engineering company whether to have 3 d design ability, has represents its technology modernization degree, and become the in the fierce competition in the market, develop new market keep advantage of one of the main technical means. This paper focuses on the 3 d virtual factory establish process and matters needing attention are briefly introduced and summarized. Because ability is limited, if there is insufficient place, please you understanding.

Keywords: 3 d virtual factory; 3 d software

中图分类号：TJ430.8文献标识码：A 文章编号：

一．概述

CAD技术的一项重要发展就是三维软件的进一步完善及其在工程设计中的实际应用。尤其是一些巨额投资的复杂项目，平面软件因为其自身的局限性，已不可避免的被历史遗弃并被三维软件所取代。

2004年，我们承接了苏州某外资制酶工厂的新建项目。

该项目作为典型的生物发酵工厂具有工艺复杂、设备多、管线多、空间狭小、配管复杂等特点，这使得传统的二维CAD技术很难适应这些特点，也很难满足设计要求。为了提高设计质量和设计效率，更好的为业主提供满意的服务，使业主能够快速的投产，快速的获得收益，我们提出了三维设计理念。

通过采用三维设计方法，经过各专业工程师的努力，最终该项目获得了巨大的成功。从概念设计到产品交付所使用的的时间比业主预期缩短四个月，并且整个项目的设计、施工、调试和运营成本也比预期显著降低。该项目的成功，不但给业主和公司带来了巨大的收益，同时也为公司其他项目提供了宝贵的经验和重要的借鉴。

目前全球使用量排名前三位，并被各大业主公司所认可的三维工厂设计软件

分别是PDS，PDMS和AUTOPLANT。综合考虑各方面因素（如软件价格、对硬件要求、稳定性、易用性、普及程度、售后服务等），我们决定对于该项目主要使用BENTLEY公司的三维工厂设计软件AutoPLANT2004，AUTODESK公司的AUTOCAD2004, ADT,以及NavisWorks Review 。这个决定也得到了业主方的认可。

二．三维工厂建立的流程

1.准备工作-数据库的建立及管道等级生成

数据库是三维设计的基础，里面包含了三维设计时所使用的所有数据信息。对数据库的二次开发实际上主要是指元件库（标准库）的建立和规范库（等级库）的生成。这是一切工作的基础，一定要认真核对，不能出错。以管道为例，其数据库包含了管道元件的属性，外形尺寸，壁厚，描述信息，等数据。

Autoplant 提供了一些常用的数据库，可以作为基础，在此基础上进行修改，使其成为我们所需要的。我们设计的制酶工厂的管道主要有三种材料，不锈钢，碳钢，和镀锌钢；根据材料和设计压力将这三种材料分为六类管道等级。相应的，我们建立了六个规范库（等级库）。

2．准备工作-配置文件的用户化

为了使整个项目的成品文件及图纸具有统一的格式，如其大小、格式、内容等，我们对以下配置文件进行了统一修改：

a.以项目标准图框文件代替软件原有图框文件A0BOARD、A1BOARD、A2BOARD、A3BOARD等。

b.以项目标准修改config.ini、defaults.ini、limits.ini、piping.ini等配置文件。Ini文件是纯文本格式, 简单说就是配置文件。

c.根据苏州制酶项目的特点，我们公司软件人员基于ACESS编写了新的材料表生产程序，除了能自动提取并生成材料表外，还能够根据管线号分类汇总材料。在项目施工时，使用该材料表大大方便了材料的领取和保管。

3.建立三维模型

三维模型也是基于基础设计进行的，即在三维模型建立之前，要有成熟的总图，工艺流程图，设备布置图和管道走向图。这些基础资料，在基础设计完成时就必须确定。一旦三维模型完成，这些基础资料的任何一处细小改动，都会对三维模型造成很大的影响，甚至要彻底废除旧模型而重新建立新的三维模型，正所谓，牵一发而动全身。

由于三维模型建立过程需要各专业的互相配合，并且各个专业都要建立大量

的图纸模型，为了方便模型管理，我们使用EXCEL建立了一个图纸目录，同时图纸路径加入了超链接，方便本专业及各专业间互相参考模型。

a．建筑和结构模型的建立

运用ADT软件建立三维模型。可以将模型按照车间，拆分成不同的图纸文件。这样可以多人工作，提高了工作效率，而且也减少了单个文件的大小，方便修改。建筑和结构模型是其他模型建立的基础，其他专业制作模型需要参考这两个专业的模型，来进行定位。

b.给排水，暖通，电器,仪表模型的建立

运用AUTOPLAN软件相应模块建立三维模型，可以根据建筑模型来拆分这四个专业的模型。这四个专业通常模型工作量较小，电器及仪表专业主要为桥架，控制盘的模型。给排水及暖通的模型主要是水管和通风管。由于这几个专业的模型数量少，易于修改，通常在其和其他专业模型发生碰撞时，应优先修改这几个专业的模型。

c.设备模型的建立

设备模型采用CAD实体制作完成，但是设备上的管口采用AUTOPLANT加入。由于生物反应设备通常都是非定型设备，外形复杂，不易于用AUTOPLANT完成，因此我们选择采用CAD实体制作。据同行业人士介绍，采用PROE也可以完成设备模型的制作。设备模型的位置，要严格参考结构轴线号，按照设备布置图的位置摆放，同时要注意设备基础的标高。

d.管道模型的建立

管道专业是所有专业中，模型建立工作量最大最复杂的专业，是使用AUTOPLANT软件的主导专业。管道是连接整个工厂的血管，纵横交错，在管道模型绘制之前，一定要有一个管道走向图，以确定管道的大概走向。一个完整的管道模型，需要包含阀门及其编号，管路上的仪表及其编号，管道支架及其编号，介质流向等内容。绘制管道模型要遵循循序渐进，由粗到细的原则，切不可一步到位。因为在制作模型过程中，难免会有设计上的变动，比如阀门的增减等，所以详细的管道信息，要在最终出图前完善，否则会浪费前期的宝贵工时。