李 明 劉存超 金紅衛(wèi)

中材建設(shè)有限公司，北京 100176

水泥廠SP3D設(shè)計(jì)中設(shè)備模型的構(gòu)建

李 明 劉存超 金紅衛(wèi)

中材建設(shè)有限公司，北京 100176

在SP3D中輔機(jī)設(shè)備一般利用SE構(gòu)建參數(shù)化設(shè)備模型，導(dǎo)入服務(wù)器，在設(shè)計(jì)中根據(jù)廠家資料調(diào)節(jié)模型參數(shù)；主機(jī)設(shè)備一般將由.asm文件轉(zhuǎn)化成的.sat文件導(dǎo)入服務(wù)器直接用于設(shè)計(jì)。SE參數(shù)化模型在設(shè)計(jì)中外形可調(diào)，可以重復(fù)利用能滿足設(shè)計(jì)中輔機(jī)設(shè)備型號(hào)不一、數(shù)量大的特點(diǎn)；非參數(shù)化.sat模型適用于數(shù)量少對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量影響巨大的主機(jī)設(shè)備。兩種方法綜合運(yùn)用基本可以實(shí)現(xiàn)水泥廠SP3D三維設(shè)計(jì)中設(shè)備模型的構(gòu)建。

SP3D 水泥廠設(shè)計(jì) 三維 設(shè)備模型構(gòu)建

0 引言

SmartPlant 3D（以下簡(jiǎn)稱SP3D） 是近20年來(lái)出現(xiàn)的最先進(jìn)的工廠設(shè)計(jì)軟件之一，這套由Intergraph公司推出的新一代、面向數(shù)據(jù)、規(guī)則驅(qū)動(dòng)的軟件主要是為了簡(jiǎn)化工程設(shè)計(jì)過(guò)程，同時(shí)更加有效地使用并重復(fù)使用現(xiàn)有數(shù)據(jù)，其改變了工廠的設(shè)計(jì)過(guò)程及工程化過(guò)程。

SP3D自帶的公用管道、電纜橋架、建筑模型搭建模塊已十分強(qiáng)大，完全滿足水泥廠設(shè)計(jì)的需求。由于其早期多應(yīng)用于海洋、電力、石化等行業(yè)的設(shè)計(jì)，所以其自帶設(shè)備模型多適用于海洋、電力、石化等行業(yè)設(shè)備，但水泥行業(yè)設(shè)備與以上行業(yè)設(shè)備有較大差異，故如何解決水泥廠SP3D設(shè)計(jì)中設(shè)備模型的構(gòu)建是影響其成功與否的重要因素。本文主要介紹了中材建設(shè)（英文縮寫CBMI）運(yùn)用SP3D進(jìn)行水泥廠設(shè)計(jì)過(guò)程中主、輔機(jī)設(shè)備模型的構(gòu)建方法、步驟與注意點(diǎn)。

1 輔機(jī)設(shè)備的構(gòu)建

1.1 構(gòu)建方法的確定與原因

水泥廠輔機(jī)設(shè)備主要由小風(fēng)機(jī)、小收塵器、散裝頭、斜槽、提升機(jī)、物料閥門、氣體閥門等組成。水泥廠輔機(jī)設(shè)備存在型號(hào)不一、數(shù)量多、設(shè)備外形相對(duì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，比如全廠可能存在收塵能力從1 500 Nm3/h到10 000 Nm3/h各個(gè)型號(hào)的幾十個(gè)收塵器。

CBMI在設(shè)計(jì)中輔機(jī)設(shè)備主要利用Solid Edge（以下簡(jiǎn)稱SE）參數(shù)化設(shè)備模型進(jìn)行構(gòu)建。之所以如此，是基于以下三點(diǎn)：

（1）參數(shù)化設(shè)備模型可以構(gòu)建出一系列而不是單一的設(shè)備外形。參數(shù)化設(shè)備模型是指模型的尺寸用對(duì)應(yīng)的參數(shù)而不用確定的數(shù)值表示。變化一個(gè)參數(shù)值，將自動(dòng)改變所有與它相關(guān)的設(shè)備尺寸，也就是通過(guò)調(diào)整參數(shù)就可修改和控制幾何形狀，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的造型。參數(shù)化設(shè)備模型與非參數(shù)化設(shè)備模型相比，其最大的不同在于它存儲(chǔ)了設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，能設(shè)計(jì)出一系列而不是單一的設(shè)備外形。

（2）SE軟件和SP3D軟件兼容性強(qiáng)。SE最初出身于Intergraph公司，由于和SP3D同出一處，兩者之間兼容性強(qiáng)。SE參數(shù)化設(shè)備模型不僅可在SE設(shè)計(jì)界面參數(shù)驅(qū)動(dòng)，也可在SP3D設(shè)計(jì)界面參數(shù)驅(qū)動(dòng)。

（3）其他參數(shù)化設(shè)備模型的構(gòu)件方法在運(yùn)用中有一定局限性。參數(shù)化設(shè)備模型也可以運(yùn)用VB 或.net以及SP3D自帶的模型搭建功能構(gòu)建，但是由于運(yùn)用VB 或.net開發(fā)模型難度大，專業(yè)性強(qiáng)，非專業(yè)軟件公司實(shí)施起來(lái)相當(dāng)難[1]。SP3D自帶的模型搭建功能只適用于構(gòu)建外形十分簡(jiǎn)單的設(shè)備，而且可重復(fù)利用性低。

1.2 構(gòu)建過(guò)程與步驟

（1）制作設(shè)備SE參數(shù)化模型及驅(qū)動(dòng)參數(shù)參考圖片。運(yùn)用SE軟件做出參數(shù)化設(shè)備模型，并且在SE中確定驅(qū)動(dòng)參數(shù)，并制作出驅(qū)動(dòng)參數(shù)參考圖片。以水泥散裝頭（代碼VB1）為例，參數(shù)化設(shè)備導(dǎo)入SP3D前需要以下三個(gè)類型文件：VB1.part、VB1.asm、VB1.jpeg。其中VB1.part為散裝頭SE零件格式設(shè)備模型，VB1.asm為散裝頭SE裝配體格式模型，VB1.jpeg為散裝頭驅(qū)動(dòng)參數(shù)參考圖片。

設(shè)備模型導(dǎo)入SP3D數(shù)據(jù)庫(kù)。運(yùn)用SP3D的Bulkload導(dǎo)庫(kù)工具，將三個(gè)文件導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)指定路徑。CBMI的數(shù)據(jù)庫(kù)名稱與路徑如圖1示。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)備模型的實(shí)測(cè)與完善。在SP3D中放置三維設(shè)備模型，打開驅(qū)動(dòng)參數(shù)參考圖片，調(diào)整驅(qū)動(dòng)參數(shù)核檢三維模型的質(zhì)量；主要核檢模型能否被參數(shù)驅(qū)動(dòng)以及驅(qū)動(dòng)后尺寸的準(zhǔn)確性，此外還需核檢模型適應(yīng)設(shè)備規(guī)格的范圍；力爭(zhēng)優(yōu)化模型使其適用范圍廣，參數(shù)精準(zhǔn)。散裝頭驅(qū)動(dòng)參數(shù)參考圖片及實(shí)放模型如圖2、3示。

1.3 注意點(diǎn)

在保證設(shè)備基本外形的基礎(chǔ)上模型要力求簡(jiǎn)潔，驅(qū)動(dòng)參數(shù)要盡量少。這樣做不但可以減少設(shè)計(jì)者調(diào)整設(shè)備外形時(shí)的工作量，而且大大減小參數(shù)化設(shè)備在SP3D平臺(tái)中參數(shù)驅(qū)動(dòng)失敗的概率。

圖1 CBMI的數(shù)據(jù)庫(kù)名稱與路徑

圖2 散裝頭驅(qū)動(dòng)參數(shù)參考圖片

服務(wù)器端及客戶端必須都安裝SE。因?yàn)樵赟P3D平臺(tái)利用參數(shù)驅(qū)動(dòng)設(shè)備外形需要調(diào)用是SE軟件相關(guān)模塊，因此服務(wù)端與客戶端都需要安裝SE，否則會(huì)出現(xiàn)設(shè)備外形不能利用參數(shù)驅(qū)動(dòng)的情況。

參數(shù)驅(qū)動(dòng)時(shí)要力求輸入?yún)?shù)合理準(zhǔn)確。因?yàn)?，參?shù)化設(shè)備模型只能用來(lái)構(gòu)建某一類型號(hào)的設(shè)備外形，其中某些驅(qū)動(dòng)參數(shù)之間存在一定的邏輯關(guān)系，當(dāng)在參數(shù)表中輸入錯(cuò)誤參數(shù)可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備模型的崩潰，而且這種崩潰在SP3D平臺(tái)大部分不可逆，需要重新放置設(shè)備模型，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

圖3 散裝頭驅(qū)動(dòng)實(shí)放模型

2 主機(jī)設(shè)備的構(gòu)建

2.1 構(gòu)建方法的確定

主機(jī)設(shè)備具有外形復(fù)雜、數(shù)量少、對(duì)全廠設(shè)計(jì)影響大等特點(diǎn)。外形復(fù)雜決定了主機(jī)設(shè)備用SE參數(shù)化模型構(gòu)建難度高、可行性低。設(shè)備外形對(duì)設(shè)計(jì)影響大決定主機(jī)設(shè)備在構(gòu)建三維模型的時(shí)候務(wù)必準(zhǔn)確。因此，CBMI在構(gòu)建主機(jī)設(shè)備模型的時(shí)候采用了外部SAT模型導(dǎo)入法。

2.2 操作步驟

將由Solid Works（以下簡(jiǎn)稱SW）或者SE設(shè)計(jì)而成的.asm裝配體格式設(shè)備模型轉(zhuǎn)化為.sat格式，然后運(yùn)用SP3D里面的非參數(shù)化設(shè)備模塊導(dǎo)入三維車間。

2.3 注意點(diǎn)

導(dǎo)入單體.sat格式模型不可過(guò)大。SP3D導(dǎo)入單體.sat文件的閾值為50 MB，當(dāng)設(shè)備過(guò)大時(shí)需要把設(shè)備分成幾部分后依次導(dǎo)入。以單系六級(jí)預(yù)熱器為例，其整體轉(zhuǎn)化為.sat格式文件后大概140 MB，故需分三部分分別轉(zhuǎn)化為SAT格式導(dǎo)入。導(dǎo)入后在SP3D軟件中進(jìn)行裝配。

主機(jī).sat格式模型總量不易過(guò)大。當(dāng)單個(gè)車間三維模型整體所占儲(chǔ)存容量過(guò)大時(shí)會(huì)產(chǎn)生出圖更新速度慢甚至出圖更新失敗等問(wèn)題，此外車間模型存儲(chǔ)量過(guò)大對(duì)服務(wù)器的要求也越高，因此主機(jī)設(shè)備轉(zhuǎn)化為.sat格式時(shí)應(yīng)作適當(dāng)?shù)妮p量化。輕量化可以通過(guò)設(shè)備工程師通過(guò)選擇性壓縮非關(guān)鍵性零件來(lái)實(shí)現(xiàn)（如去掉預(yù)熱器上空氣炮的鋼絲繩），也可以通過(guò)相關(guān)廠家提供的輕量化插件來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的減重。

注意做好與采購(gòu)部協(xié)調(diào)工作。由于主機(jī).sat模型的獲得很大程度上依賴于設(shè)備廠家的三維.asm文件，因此需要特別注意與采購(gòu)部的協(xié)調(diào)，以免出現(xiàn)中標(biāo)廠家不提供或者沒(méi)有能力提供符合要求三維模型的情況而延誤設(shè)計(jì)進(jìn)度。

3 結(jié)束語(yǔ)

在SP3D中輔機(jī)設(shè)備一般利用SE構(gòu)建參數(shù)化設(shè)備模型，導(dǎo)入服務(wù)器，在設(shè)計(jì)中根據(jù)廠家返資調(diào)節(jié)模型參數(shù)；主機(jī)設(shè)備一般將由.asm文件轉(zhuǎn)化成的.sat文件導(dǎo)入服務(wù)器直接用于設(shè)計(jì)。SE參數(shù)化模型在設(shè)計(jì)中外形可調(diào)，可以重復(fù)利用能滿足設(shè)計(jì)中輔機(jī)設(shè)備型號(hào)不一、數(shù)量大的特點(diǎn)；非參數(shù)化.sat模型適用于數(shù)量少對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量影響巨大的主機(jī)設(shè)備。兩種方法綜合運(yùn)用，基本可以實(shí)現(xiàn)水泥廠SP3D三維設(shè)計(jì)中設(shè)備模型的構(gòu)建。

[1] 劉輝, 陳洈臣, 張超.SmartPlant 3D 在水泥三維工廠設(shè)計(jì)中對(duì)設(shè)備的處理[J].水泥,2014(8): 42-44.

TQ172.8

B

1008-0473(2016)04-0068-03 DOI編碼：10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.04.014

2016-01-08）