三维设计软件在工程设计中的应用

传统的工程设计方式是在二维图中以平面方式表现空间模型。而在三维设计， 直接绘制的是空间模型， 它采用等级驱动的方式， 由项目设计经理规定好工程所采用的设计标准、各装置的压力等级及所采用的管件范围。在这个范围内设计人使用预先编制好的设备模型、管件模型进行摆放、组合、连接形成三维模型， 最终由程序根据预先设置的模版自动生成单管图、平断面图和各种材料表。设计过程中， 设计人看到的是三维的立体空间模型， 可以实时地看到设计成果， 了解各部分之间的空间关系， 不必更多地考虑在平立面上的投影及
画线、画弧等图面表达方式， 从而有更多的精力去思考工艺流程的优化， 实现从计算机辅助绘图到计算机辅助设计的飞跃。同时， 三维软件还具有PID和三维模型自动比对、碰撞检查、自动统计材料等功能， 可以帮助设计人发现错误， 提高设计效率。
1 三维管道设计流程
采用传统设计方法进行管道设计时， 由于管道复杂程度无法直接反应出来， 经常会出现管道设计不合理的情况， 如管道、钢架、支吊架之间及专业间或专业内部碰撞的情况。而采用三维设计方法，在设计阶段就可直观地看到建成后的效果， 对布管方案进行优化， 极大地提高设计效率。

三维管道设计流程见框图1。

2 三维管道软件设计的优点
1） 标准化。采用等级驱动的设计理念， 所有的管道模型信息都来自等级库。例如标准为GB/T8163-2008， 公称直径为100， 壁厚为2.2 的无缝钢管， 无论哪个专业使用， 管道信息都是一致的。这就从根本上解决了不同专业间管道信息描述不同的现象， 从而保证多专业管道设计的一致性。
2） 自动化。系统提供自动配管功能， 选取关键点信息， 系统会自动将符合条件的管道配置好。绘制法兰时， 系统会在2 个法兰之间自动绘制螺栓、垫片。改变模型参数信息， 设备或管件大小就会发生相应变化。这些工具极大地缩短了建模时间。
3） 智能化。在PID、设备模型、管道模型中，系统提供了流向检查和连接性检查等工具， 对介质流向、支吊架、法兰、螺栓等管件进行自动检测分析， 用户根据检测报告可快速地在成百上千的管件中定位。
三维管道软件还具有自动匹配功能， 在管道模型中， 端口之间的连接必须满足公称直径、公称压力、公称壁厚等完全相同的条件才能匹配。若不满足， 系统会提示不匹配信息， 从根本上避免了可能发生的错误。
4） 出图准确、速度快。三维设计中， 设计人的工作量主要集中在对产品设计的优化及布线的合理性上。模型建好后， 该软件可以自动生成平、断面图、材料表、单管图， 并具有自动标注和自动统计功能。这对于总包项目尤为重要， 采购商可以按材料表直接进行采购， 施工方根据单管图可以直接进行管道安装、组装， 不但节省工时与材料， 而且减少了管道施工错误。
5） 形象化。三维设计过程中可实时看到设计成果， 在对图纸审查时可采取实时漫游方式， 将多专业的三维模型集中在一起， 实现全场三维漫游。能快速进行碰撞检查， 避免重大失误。在漫游过程中， 空间大小、管道布局、管件位置一目了然。
3 三维软件的管理方式
1） 管件信息的集中管理。三维设计中管件的所有信息都存放在统一的元件库中， 标准元件库按国标、行业标准等进行分类， 由公司集中进行管
理。根据项目要求， 所有专业都采用统一的元件库信息。
2） 管道等级库的集中管理。三维设计采用等级驱动设计理念， 不同的设计要求使用的等级库是不同的。为了保证设计的一致性， 按《公司级管道等级划分原则》， 对各类等级库进行集中管理。在设计开始前， 由项目设计经理统一指定本项目各专业使用的管道等级库。
3） 介质编码的集中管理。为了保证各专业介质代码的一致性， 按《公司级管道介质编码原则》，对各类管道介质进行集中管理。
4） 出图模板的集中管理。为了保证各专业设计图的一致性， 制订单管图、平断面及材料表出图模板。通过这一管理机制， 每个专业提交给业主的设计图都完全一致。
随着三维管道设计软件的实施， 三维设计将越来越多的应用到各项工程和科研生产中， 从而使计算机辅助设计水平得到进一步的提高。