隨著電子科技的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為各行各業(yè)必不可少的工具。就設(shè)計行業(yè)而言，計算機(jī)在工程設(shè)計和管理中的應(yīng)用已經(jīng)逐步成為衡量工程設(shè)計水平的標(biāo)志之一。雖經(jīng)十余年的探索和開發(fā)，但國內(nèi)設(shè)計單位在整體使用水平上還沒有顯著的突破。 　　隨著硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，近年來一些國際知名的軟件公司逐步開發(fā)和完善了一批能夠付之于工廠設(shè)計的三維整體設(shè)計系統(tǒng)。這些設(shè)計系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的在二維平面進(jìn)行圖紙設(shè)計的概念，將工程設(shè)計轉(zhuǎn)化到在一個真正的三維電子空間建立工廠實體模型的實踐。這些工廠設(shè)計系統(tǒng)（PDS）由于其多種的優(yōu)越性，已經(jīng)廣泛地為西方的一些大型工程和咨詢公司所使用。我們所熟知的一些國際知名的設(shè)備供貨集團(tuán)（如西門子、三菱、ALSTOM等公司）及一些大型的工程公司都在近年裝備了先進(jìn)的三維工廠設(shè)計系統(tǒng)。在我國，石油化工行業(yè)的一些設(shè)計單位也率先采用這一設(shè)計技術(shù)，并將其成功應(yīng)用于國內(nèi)的設(shè)計工程項目中。 　　在我國設(shè)計行業(yè)不斷面向市場的進(jìn)程中，電力設(shè)計也不能例外，只有盡快與國際接軌，達(dá)到和趕上國際先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)水平，才能最大限度地提高綜合競爭實力。對于機(jī)務(wù)專業(yè)，廣泛應(yīng)用先進(jìn)的三維設(shè)計技術(shù)來提高設(shè)計的技術(shù)含量，節(jié)省項目投資，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計已經(jīng)成為提高設(shè)計技術(shù)水平的出路之一。 　　目前，世界上已經(jīng)有多種功能比較齊全的三維設(shè)計系統(tǒng)，INTERGRAPH公司的PDS就是其中的佼佼者，它能夠在計算機(jī)中模擬工廠設(shè)施，通過集成和利用各種不同的軟件模塊，實現(xiàn)建立工程模型，進(jìn)行初步設(shè)計、施工圖設(shè)計和設(shè)計審查等各項功能，而且由于其參考數(shù)據(jù)庫具有標(biāo)準(zhǔn)性及開放性，易于參照各國的標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行開發(fā)和維　　護(hù)。該公司的PDS已被多家國際工程公司采用。與法國ALSTOM公司進(jìn)行了設(shè)計合作，采用外方的設(shè)計管理程序，利用美國PDS軟件和工作站，完成了嶺澳核電站常規(guī)島三維模型設(shè)計工作。 [b]1　PDS的主要功能 [/b]　　PDS功能強(qiáng)大，能夠滿足二維和三維設(shè)計的各項要求。 　　二維設(shè)計功能主要是用于制作管道系統(tǒng)流程圖和管道儀表流程圖，并且提取一些相關(guān)的報告清單和材料表。由于二維功能可將數(shù)據(jù)輸入到后來的詳細(xì)管道設(shè)計中去，所以可以保證流程圖設(shè)計與管道布置一致。 　　三維設(shè)計功能是整個系統(tǒng)的重心，是實現(xiàn)其工程設(shè)計最重要的組成部分。這一部分主要具有建立三維的工廠電子模型、抽取管道施工圖（isometricdrawing）、產(chǎn)生廠房各種布置圖、進(jìn)行設(shè)計碰撞檢查等功能。PDS三維設(shè)計的主要模塊有設(shè)備模型模塊、鋼結(jié)構(gòu)模塊、管道設(shè)計模塊、參考數(shù)據(jù)庫管理模塊、圖形管理模塊、PDS應(yīng)力分析接口、碰撞檢查－管理模塊、管道軸側(cè)圖接口、報表生成模塊和設(shè)計審查模塊等。 2　PDS三維設(shè)計技術(shù)在核電站設(shè)計中的應(yīng)用 　　與常規(guī)的機(jī)務(wù)設(shè)計不同，三維設(shè)計技術(shù)是一項全新的設(shè)計技術(shù)，它需要用到龐大的PDS和截然不同的設(shè)計管理方式。為此，在嶺澳核電站設(shè)計工程中，廣東省電力設(shè)計研究院建立了包括30余個設(shè)備模型文件、20多個管道模型文件、7個鋼結(jié)構(gòu)模型文件和8個混凝土結(jié)構(gòu)模型文件在內(nèi)的工廠模型，解決了工作范圍的全部碰撞，生成一批包括管道軸側(cè)圖（157張）、平斷面布置圖（14張）和支吊架安裝圖（758張）的施工文件，通過了外方的最終驗收。 [b]3　PDS三維設(shè)計技術(shù)產(chǎn)生的效益 [/b]　　3．1　更新設(shè)計思想 　　3．1．1　設(shè)計方式簡潔形象 　　采用三維模型的技術(shù)，使得設(shè)計由原本在平面圖紙上布置工廠的設(shè)備和設(shè)施，改為在一個虛擬的三維空間中“建造”一個真正的工廠。PDS全面地將工廠設(shè)計的各專業(yè)有機(jī)地結(jié)合到一起。系統(tǒng)允許設(shè)計者在三維空間中模擬工廠的各個部分，包括：廠房土建、鋼結(jié)構(gòu)、爬梯及扶梯、電纜通道、電氣表盤、HVAC設(shè)備、熱交換器及泵、管道、管道支吊架等等設(shè)備和設(shè)施。它能夠在整個設(shè)計過程中為用戶提供一套全過程的電子模擬工廠，它能夠按照用戶的要求不斷地被更新，并且通過與材料及工程數(shù)據(jù)庫的聯(lián)結(jié)，對電廠壽命全過程的設(shè)計修改和變更進(jìn)行控制。 　　3．1．2　工廠設(shè)計無碰撞 　　在傳統(tǒng)的設(shè)計實踐中，由于各專業(yè)和各分冊設(shè)計人員不能有效地溝通，且受二維設(shè)計空間的局限，設(shè)計單位提交的施工圖紙，在現(xiàn)場施工過程中不可避免地存在著這樣和那樣的碰撞，有的甚至?xí)て诩百M用造成較大的影響。PDS的三維設(shè)計系統(tǒng)允許用戶在一個共同的三維空間中運用模塊進(jìn)行碰撞檢查，使得設(shè)計的工廠成為一個真正的“無碰撞”工廠。這對降低工程施工成本、縮短施工工期都有重要的意義。 　　3．1．3　自動生成管道施工文件 　　傳統(tǒng)的設(shè)計過程中，管道施工文件的設(shè)計工作占機(jī)務(wù)專業(yè)的絕大多數(shù)工作量，例如一個300 MW機(jī)組的發(fā)電廠，機(jī)務(wù)專業(yè)管道施工文件上千張，約耗6 000個設(shè)計工作日。采用PDS三維設(shè)計，建立模型后可自動生成平面布置圖、管道軸側(cè)圖、材料報表和材料匯總表等管道施工文件，節(jié)省了設(shè)計工作量，圖紙文件準(zhǔn)確、規(guī)范、美觀，有利于減少施工差錯，可節(jié)省人力、物力。 　　3．1．4　設(shè)計統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn) 　　由于管道模型必須與參考數(shù)據(jù)庫中管道的規(guī)格相一致，所以在開展工程設(shè)計之前，工程項目負(fù)責(zé)人就可以通過定義參考數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容來限定設(shè)計者在設(shè)計中將要用到的管件規(guī)格。對一個項目來說，通過參考數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一工程的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)具有多方面的優(yōu)越性?？梢允构こ添椖抗芾碚吒鶕?jù)材料市場的變化，有效地控制整個工程選用的材料類型和規(guī)格；同時規(guī)范了需要采購材料的類別，減輕了采購人員的工作，另外對降低采購價格也具有積極的意義。 　　3．1．5　優(yōu)化設(shè)計，減少設(shè)計錯誤 　　三維設(shè)計系統(tǒng)具有從初步設(shè)計到詳細(xì)設(shè)計，從二維到三維的全套CAD功能?？梢宰屧O(shè)計者將方案設(shè)計的有關(guān)數(shù)據(jù)直接輸入到詳細(xì)設(shè)計中，通過數(shù)據(jù)庫來控制設(shè)計輸入數(shù)據(jù)，從而在很大程度上減少了設(shè)計者在工程執(zhí)行過程中對數(shù)據(jù)的輸入和匯總，極大地降低了人為因素對工程設(shè)計成品質(zhì)量影響的可能性。另外，由于各個模塊在一個整體系統(tǒng)中運行，降低了設(shè)計文件出現(xiàn)矛盾信息的可能性。 　　3．1．6　提供了材料管理的基礎(chǔ) 　　對于一個大型工程項目，設(shè)計與材料采購、材料的現(xiàn)場管理和施工是密不可分。運用PDS進(jìn)行工程項目設(shè)計，可有機(jī)地管理控制這幾部分環(huán)節(jié)。 　　3．2　適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，與國際接軌 　　3．2．1　電力工程招、投標(biāo)中的有力武器 　　在當(dāng)前國內(nèi)逐步規(guī)范市場，鼓勵競爭的形勢下，作為設(shè)計單位也不可避免地面臨走向市場、參加工程投標(biāo)競爭的局面。用合理的價格，提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)是宗旨，也是自身生存的根本，采用三維工廠設(shè)計技術(shù)，與國際接軌是提高設(shè)計水平和增強(qiáng)競爭力的必由之路。 　　3．2．2　擴(kuò)大設(shè)計范圍，分包國際大公司承包工程的必備條件 　　當(dāng)前的國際電力市場，基本上由幾家實力雄厚的國際大公司占領(lǐng)，我國的人力成本低廉，作為一個業(yè)務(wù)增長點，設(shè)計單位尋求與國外工程公司合作，分包和參與部分設(shè)計項目，亦是一個新的發(fā)展方向。前面已經(jīng)介紹，國際供貨商目前均已采用三維設(shè)計技術(shù)，具備三維設(shè)計的能力也就成為參與國際大公司承包工程的必備條件。 　　3．3　高新技術(shù)導(dǎo)致電力設(shè)計的革命 　　3．3．1　數(shù)據(jù)庫管理 　　三維系統(tǒng)是一個功能齊備、系統(tǒng)龐大的設(shè)計體系。在軟件應(yīng)用方面，掌握其使用技術(shù)并運用于工程實踐是開展設(shè)計工程項目必不可少的條件，而如何管理和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫又是應(yīng)用這項設(shè)計技術(shù)的關(guān)鍵?！　DS系統(tǒng)中存在三大數(shù)據(jù)庫，分別是：參考數(shù)據(jù)庫、工程數(shù)據(jù)庫和設(shè)計數(shù)據(jù)庫。這三類數(shù)據(jù)庫集中了工程項目的來源和結(jié)論，是整個PDS的心臟所在。正是由于管道模型的設(shè)計與參考數(shù)據(jù)庫息息相關(guān)，在這三類數(shù)據(jù)庫中，參考數(shù)據(jù)庫又是管道設(shè)計的重要來源。在開展設(shè)計工程前，首先要確定工程使用的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求，用戶需要對參考數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改或更新，以填入所需使用的管道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)參數(shù)，這一過程被稱為“用戶化”。通過近十年的探索和開發(fā)，國內(nèi)電力設(shè)計單位在使用國內(nèi)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行CAD設(shè)計上做了大量的準(zhǔn)備工作，完全具備將PDS的參考數(shù)據(jù)庫進(jìn)行“國產(chǎn)化”的能力。 　　3．3．2　網(wǎng)絡(luò)管理 　　一個工廠模型的建立往往需要積聚十幾甚至幾十個人來共同完成。進(jìn)行三維設(shè)計要求設(shè)計者們在一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上共同開展模型設(shè)計。如何管理好工作者在網(wǎng)絡(luò)中的工作權(quán)限，確保大家在網(wǎng)絡(luò)中既相互聯(lián)系又相互獨立地、安全地工作，亦是使用三維設(shè)計技術(shù)的一個關(guān)鍵。我們認(rèn)為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的用戶化管理及數(shù)據(jù)資源備份管理都是十分重要。 　　3．3．3　程序管理 　　三維設(shè)計體系打破設(shè)計單位目前的以“分冊”為基礎(chǔ)的設(shè)計管理模式，在設(shè)計管理方面，PDS也有著十分鮮明的特點，其主要體現(xiàn)在對設(shè)計過程的控制和對設(shè)計結(jié)論的控制兩方面。 　　過程控制指的是在設(shè)計中使用嚴(yán)格的設(shè)計管理程序來控制模型制作的每一個步驟。三維模型設(shè)計如同在電子空間中建立一個工程項目，是一項由眾多設(shè)計者參與的集體勞動。在每個模型制作的過程中，需記錄輸入的信息并由設(shè)計人和校對人共同確認(rèn)；在使用碰撞檢查功能進(jìn)行模型檢查時，需要根據(jù)碰撞檢查報告記錄對每個碰撞點的意見和修改信息；對于發(fā)生設(shè)計修改的情況，需要在設(shè)計依據(jù)的母本上記載修改的信息和來源等等。有了各種控制手段就基本上可以確保在設(shè)計中模型輸入的正確性和設(shè)計方案的可追索性。 　　設(shè)計結(jié)論的控制是指對設(shè)計成品的校審程序。三維模型的設(shè)計成品一般都是在模型輸入工作結(jié)束、設(shè)計檢查完成后一次性抽取出來的。雖然在模型輸入后已經(jīng)由模型校對人對模型進(jìn)行過核對，但由于與施工有關(guān)的一些參數(shù)和信息直接關(guān)系到管道的施工和定貨，所以對于這些成品，一樣要嚴(yán)格遵循校對程序進(jìn)行核對，以保證其正確性。 [b]4　PDS三維工廠設(shè)計技術(shù)的普及 [/b]　　三維模型設(shè)計的主要優(yōu)點主要集中于：建立動態(tài)的電廠模型；進(jìn)行碰撞檢查；自動生成設(shè)計圖紙和統(tǒng)計表等文件；提供整套電子文件。國外大型的工程公司已經(jīng)將三維設(shè)計技術(shù)應(yīng)用到幾乎所有的大型工業(yè)項目，在我國，單機(jī)容量300 MW以上的大型發(fā)電廠工程采用計算機(jī)三維模型設(shè)計，也是電力建設(shè)的趨勢。 　　利用三維設(shè)計系統(tǒng)可以從根本上提高機(jī)務(wù)專業(yè)乃至整個電力設(shè)計工程的設(shè)計技術(shù)水平，為用戶提供現(xiàn)代化的優(yōu)質(zhì)的設(shè)計成品，以及一套可跟蹤電廠全過程的“電子三維管理工具”，為電廠審查設(shè)計方案、控制設(shè)計質(zhì)量、控制材料采購、控制投資成本等提供了先進(jìn)的手段。它也為電力行業(yè)MIS管理系統(tǒng)向生產(chǎn)領(lǐng)域擴(kuò)大化提供有利的方法的創(chuàng)造性進(jìn)步，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都是非常顯著的。伴隨著國家經(jīng)濟(jì)形勢的進(jìn)一步好轉(zhuǎn)，電力建設(shè)也將面臨著更多的機(jī)遇，這些都使電力設(shè)計者對將三維設(shè)計技術(shù)普及應(yīng)用于電力工程充滿了信心。