陸　洋　中國石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院　吉林　132002

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SmartPlant 3D軟件在石化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陸洋中國石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院吉林132002

摘要介紹SmartPlant 3D軟件，分析了該軟件在石化設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)，分析材料庫、軟件配置、模型深度、數(shù)據(jù)集成、二次開發(fā)等方面的問題和注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞石化設(shè)計(jì)材料庫數(shù)據(jù)集成三維設(shè)計(jì)

*陸洋：高級(jí)工程師。2007年畢業(yè)于吉林化工學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)。從事石油化工管道設(shè)計(jì)管理與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)研究工作。聯(lián)系電話：(0432)53958446，E-mail：jly-ly0135@petrochina.com.cn。

近年來，除了使用成熟的PDS、PDMS三維設(shè)計(jì)軟件外，還進(jìn)行了新一代三維工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)SmartPlant 3D (以下簡(jiǎn)稱SP3D)軟件的使用與推廣工作。以下對(duì)SP3D軟件在石化設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)的問題和注意事項(xiàng)進(jìn)行分析。

1SP3D軟件介紹

SP3D是一個(gè)先進(jìn)的智能工廠設(shè)計(jì)軟件，由Intergraph公司推出，采用商業(yè)數(shù)據(jù)庫 Microsoft SQL和 Oracle 為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，它是真正的以數(shù)據(jù)為中心的工廠建模環(huán)境，由設(shè)備、管道、建筑、結(jié)構(gòu)、電儀、暖通、支吊架及圖紙與報(bào)告等模塊組成，是目前先進(jìn)的三維工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)之一。

2SP3D在石化設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)

SP3D與上一代三維軟件PDS的對(duì)比，見表1。

表1　PDS與SP3D對(duì)比

該軟件采用微軟Windows式界面風(fēng)格，建模人員容易接受與使用，通過減少設(shè)計(jì)時(shí)鍵盤輸入以及鼠標(biāo)點(diǎn)擊的次數(shù)，有效地加快設(shè)計(jì)進(jìn)程。

利用SP3D可以逼真地將各個(gè)專業(yè)的元件體現(xiàn)到三維模型中，使復(fù)雜的石化裝置布置緊湊、合理，并能夠?qū)gn、sat等多種文件導(dǎo)入SP3D三維模型，參與到全系統(tǒng)的碰撞檢查中，從而得到更合理的布置優(yōu)化。

SP3D通過強(qiáng)制的設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行設(shè)計(jì)的合規(guī)性和一致性檢查，將錯(cuò)誤適時(shí)地體現(xiàn)到To do list中。點(diǎn)擊列表中的錯(cuò)誤提示，能夠在三維工作空間中即時(shí)定位，更加有效地解決問題，保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性[1]。

3SP3D在石化設(shè)計(jì)應(yīng)用及注意事項(xiàng)

SP3D自推向市場(chǎng)以來，其先進(jìn)性受到了工程公司與建設(shè)單位的認(rèn)可，在一些國際項(xiàng)目中，甚至明確優(yōu)先考慮使用該軟件的競(jìng)標(biāo)者。但由于系統(tǒng)龐大，定制復(fù)雜，國內(nèi)應(yīng)用不是十分順利，我院成功運(yùn)用SP3D軟件設(shè)計(jì)了四川石化MTBE項(xiàng)目。在使用過程中，發(fā)現(xiàn)、總結(jié)、歸納了一系列的問題，具體情況如下：

3.1　材料數(shù)據(jù)庫的完善

3.1.1通用材料庫

由于SP3D由美國的軟件公司開發(fā)，其自帶的材料庫中更多的是美國的標(biāo)準(zhǔn)，在國內(nèi)的工程建設(shè)中采用美標(biāo)，一定程度會(huì)讓業(yè)主增加工程投資。因此，補(bǔ)充國標(biāo)系列、石化系列標(biāo)準(zhǔn)庫是SP3D國內(nèi)開展應(yīng)用的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作。

3.1.2定制材料庫

SP3D與鷹圖公司第一代工廠設(shè)計(jì)產(chǎn)品PDS相比，所有模塊演變到更加智能，它打破了以往簡(jiǎn)單的占位原則，模型中所有專業(yè)的任何一種元件均能自動(dòng)抽取材料，拍取布置圖，提高了設(shè)計(jì)人員軟件應(yīng)用的積極性。雖然SP3D自帶的儀表接線箱、支吊架等材料元件生動(dòng)形象，但均是根據(jù)特定供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)定制而來，違背工程行業(yè)根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)選材選型進(jìn)行設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，也不符合國家行業(yè)法律規(guī)范，因此必須以定制的方式進(jìn)行元件庫更新，除管道材料外，國內(nèi)設(shè)計(jì)院普遍缺乏相關(guān)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，依靠自身力量困難較大，外部委托開發(fā)會(huì)產(chǎn)生巨額費(fèi)用。如我院定制開發(fā)的管道物理支吊架一項(xiàng)就需投資上百萬，而定制過程充滿曲折，外委單位IT開發(fā)人員并不一定能完全理解用戶的意圖，需多次溝通交流，準(zhǔn)備引進(jìn)SP3D的用戶必須要認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，做好充分的準(zhǔn)備。

3.2　過濾器

過濾器(Filters)是基于對(duì)象屬性的一組查詢結(jié)果，通俗的理解就是過濾出想要看見的對(duì)象。如將建筑的軸網(wǎng)、結(jié)構(gòu)框架過濾到自己的工作空間里。過濾器包括Catalog Filters、Plant Filters和My Filters三種類型。常用的架構(gòu)見圖1。

圖1　Filters常用架構(gòu)

Catalog Filters，服務(wù)器級(jí)過濾器，存放在參考數(shù)據(jù)庫中，它面向所有的使用這個(gè)數(shù)據(jù)庫的用戶。

Plant Filters，項(xiàng)目級(jí)過濾器，存放在項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫中。

My Filters，用戶級(jí)過濾器，只有建立者本人才可以看到，存放在項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫中。

過濾器的概念對(duì)于初學(xué)者來說是十分抽象的，它是SP3D基礎(chǔ)，圖紙報(bào)告制作、工作空間顯示等都與過濾器息息相關(guān)，選擇過濾器的種類、權(quán)限賦予及建立都至關(guān)重要，需要統(tǒng)籌規(guī)劃，一般Catalog Filters只由管理員進(jìn)行建立維護(hù)，Plant Filters由專業(yè)負(fù)責(zé)人建立維護(hù)，建模時(shí)只使用My Filters即可。

3.3　工作空間瀏覽器結(jié)構(gòu)

工作空間結(jié)構(gòu)瀏覽器(Workspace Explorer)是全新的軟件瀏覽概念，利用過濾器可自由載入System(系統(tǒng))、Assembly(組合體)、Named Space(命名空間)、Work Breakdown Structure(WBS工作分解結(jié)構(gòu))、Permission group(權(quán)限組)、Object Type (對(duì)象類型)、Reference (參考)、Properties(屬性)、Space(空間體)等內(nèi)容項(xiàng)[2]，并在工作空間中顯示其相應(yīng)內(nèi)容，其中System、WBS、Space是默認(rèn)項(xiàng)，工作空間瀏覽器結(jié)構(gòu)的清晰程度直接影響到三維項(xiàng)目管控與建模人員操作，層級(jí)太多權(quán)限控制困難，太少又不利于延展，目前我院采取了項(xiàng)目-裝置-單元-專業(yè)四級(jí)結(jié)構(gòu)，沒有發(fā)現(xiàn)太大的使用問題。

3.4　命名管理

SP3D軟件很多模塊的名稱輸入都弱化了手動(dòng)的方式，以管道專業(yè)為例，手動(dòng)輸入時(shí)一般需要將Pipeline(管線號(hào))與Pipe Run(管段號(hào))中的 Name選項(xiàng)的所有字段輸全，一個(gè)管段號(hào)需要輸入7～25個(gè)字符，輸入過程繁瑣，管道專業(yè)在每個(gè)項(xiàng)目中配置人員較多，雖然有統(tǒng)一規(guī)定，但是難免會(huì)造成名稱的錯(cuò)誤，軟件提供了完善的自動(dòng)命名接口方案，但需要用戶根據(jù)不同項(xiàng)目提前編制dll動(dòng)態(tài)鏈接庫文件，注冊(cè)到軟件中。由于各類儀表、設(shè)備、管道的命名繁多，編制一個(gè)自動(dòng)命名的系統(tǒng)參與到SP3D名稱輸入管理中非常必要，同時(shí)軟件供應(yīng)商需進(jìn)一步將用戶工作簡(jiǎn)單化。

3.5　模型深度管理

長期以來，三維設(shè)計(jì)只有配管、土建、電儀少數(shù)幾個(gè)專業(yè)參與，建模一般也只有設(shè)備、管道、構(gòu)筑物、電儀電纜橋架等內(nèi)容，這不是裝置模型的正確集合。參與專業(yè)越多，內(nèi)容越深化，模型設(shè)計(jì)才會(huì)越接近實(shí)際工廠，SP3D軟件為此目標(biāo)創(chuàng)造了可能性，所以在SP3D推廣過程中一定要注重這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，否則花費(fèi)高額的費(fèi)用使用該軟件將失去意義[3]。

3.6　圖紙與報(bào)告

SP3D軟件的圖紙與報(bào)告模塊能夠完全自動(dòng)生成各個(gè)專業(yè)的綜合材料表、布置圖、管道軸測(cè)圖等圖表，同時(shí)軟件后臺(tái)會(huì)跟蹤每一張圖紙，一旦三維設(shè)計(jì)模型被修改后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將圖紙與報(bào)告的狀態(tài)特殊標(biāo)記，同時(shí)向建模人員發(fā)送通知，要求建模人員更新圖紙與報(bào)告，保證圖紙與報(bào)告始終為最終版本[4]。

定制圖紙與報(bào)告的模板是個(gè)冗繁復(fù)雜的工作，管道軸測(cè)圖一項(xiàng)的英文操作手冊(cè)就超過百頁，由于石化裝置的復(fù)雜性，直接抽取(或投影)的布置圖也不是特別理想、需要重新定制符合行業(yè)設(shè)計(jì)習(xí)慣的圖紙模板，但是軟件畢竟不可能讓模板做成與傳統(tǒng)模板一致，此時(shí)需要管理層做出快速的決斷，改變傳統(tǒng)的出圖深度。

3.7　數(shù)據(jù)集成

SP3D可以與其“工程設(shè)計(jì)家族”的SmartPlant P&ID(工藝儀表流程圖設(shè)計(jì))、SmartPlant Materials(材料軟件)、SmartPlant Instrumentation(自控儀表設(shè)計(jì)軟件)等軟件進(jìn)行二三維的數(shù)據(jù)傳輸與校驗(yàn)，可以將PKPM(結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件)模型導(dǎo)入到自身模型中、亦可將模型管線信息導(dǎo)入CAESARII(管道應(yīng)力分析軟件)；并能夠通過SmartPlant Foundation(工廠設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營數(shù)據(jù)管理平臺(tái))進(jìn)行更高層次的數(shù)據(jù)集成、數(shù)字化移交及數(shù)字化工廠建設(shè)，這些是軟件本身所能提供的預(yù)期功能，達(dá)到這些功能需要攻克大量難題，需要建模人員、計(jì)算機(jī)應(yīng)用工程師以及軟件公司的技術(shù)支持人員共同投入精力去實(shí)現(xiàn)，相信實(shí)現(xiàn)這些功能后會(huì)給設(shè)計(jì)水平帶來巨大的飛躍。

3.8　二次開發(fā)

眾所周知，一個(gè)軟件應(yīng)用的成敗并不是簡(jiǎn)單能

夠熟練使用，而是使用過程中發(fā)現(xiàn)其不足并做出相應(yīng)改善，相比其他應(yīng)用軟件而言，龐大SP3D軟件二次開發(fā)顯得更加關(guān)鍵。在軟件原有功能的基礎(chǔ)上，利用編程工具開發(fā)出輔助于SP3D的使用工具或插件，以彌補(bǔ)軟件的不足，增強(qiáng)軟件功能。如管道軸測(cè)圖成冊(cè)工具、刪除空的pipe run工具、土建留洞條件工具等，這些都會(huì)讓SP3D的功能發(fā)揮的更加出色。

4結(jié)語

SP3D是相當(dāng)適合石化設(shè)計(jì)的智能工廠設(shè)計(jì)軟件，使用前需要做好充分的準(zhǔn)備，編寫操作指南、補(bǔ)充后臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、定制圖紙與報(bào)告模板、完善數(shù)據(jù)集成接口設(shè)置及附屬軟件二次開發(fā)等基礎(chǔ)工作，在此過程中首先應(yīng)保證軟件的成功運(yùn)行，而后循序漸進(jìn)的逐步完善、改進(jìn)，為該軟件創(chuàng)造出生動(dòng)、實(shí)用的使用環(huán)境，從而創(chuàng)造最高的能效與品質(zhì)。

(收稿日期2015-03-19)