張 健，于 水，王 悅

(1．陜西彬長孟村礦業(yè)有限公司，陜西 咸陽 714300;2．陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責任公司，陜西西安 710065)

0 引言

隨著設計方式的多元化發(fā)展，目前設計行業(yè)正由傳統(tǒng)的二維設計轉(zhuǎn)向以數(shù)字化信息模型為對象的三維設計。OpenPlant軟件是美國Bentley公司推出的全新工廠信息建模工具，它結(jié)合了AutoPlant和PlantSpace兩者的優(yōu)點，同時具有數(shù)據(jù)開放性和互用性［1-2］的特點。

煤礦井下綜合管網(wǎng)設計是礦井設計的一個重要組成部分，對井下各專業(yè)管道的安裝準確性、系統(tǒng)流暢性有著直接影響。煤礦井下綜合管網(wǎng)設計通常是基于多專業(yè)的布置圖紙，設計師不但要考慮紛繁復雜的本專業(yè)管網(wǎng)，同時還要考慮與其他專業(yè)的交叉影響。在傳統(tǒng)二維設計過程中，設計師僅憑借空間想象對本專業(yè)管網(wǎng)進行設計，利用“平、立、剖”3個方向的視圖將位置關系展現(xiàn)出來，然后再由項目負責人將各專業(yè)管網(wǎng)統(tǒng)一匯總后協(xié)調(diào)布置，常常出現(xiàn)顧此失彼、返工、專業(yè)之間互相“打架”等現(xiàn)象，且“平、立、剖”的常規(guī)工程表達方式不直觀、過程繁瑣、效率低下。而OpenPlant軟件的應用打破了傳統(tǒng)的設計方式，提高了井下綜合管網(wǎng)設計的準確性，其材料統(tǒng)計表自動生成，且表達方式更加直觀化、多樣化［1-2］，是未來三維數(shù)字化設計發(fā)展的大趨勢。

1 建模準備工作

煤礦井下綜合管網(wǎng)設計涉及到的相關專業(yè)有機制、機械、給排水、暖通等，各專業(yè)都有其對應的專業(yè)管道及管件。在三維設計模式下，各專業(yè)需要提前對本專業(yè)設計所采用的管道及管件資料信息進行收集整理，以便下一步創(chuàng)建管道及管件數(shù)據(jù)庫。表1為某煤礦井下綜合管網(wǎng)設計時所涉及的管道類型及管道信息。

表1 某煤礦井下綜合管網(wǎng)管道類型及信息匯總

2 Access數(shù)據(jù)庫的建立

2．1 元件庫(Catalog)創(chuàng)建

由于OpenPlant軟件是基于等級驅(qū)動的方式進行建模的，所有的管道及管件都是直接從后臺Access數(shù)據(jù)庫中調(diào)用，因而其后臺必須有相應的元件庫(Catalog)作為支持，這樣在放置元件時，才能通過相應的ODBC去訪問后臺Access數(shù)據(jù)庫，進而從中找到并篩選出對應的信息，最終把所需要的元件在模型中放置出來［3-4］。

OpenPlant軟件本身提供了開放的、簡單的MS Access管道數(shù)據(jù)庫，方便管路元件的錄入與整理［7］?；谏鲜龉ぷ髟恚诟鲗I(yè)人員確定項目所涉及的管道信息后，由設計師將相關管道數(shù)據(jù)信息導入到元件庫(Catalog)中，元件庫(Catalog)中常用管道及管件主要包括Pipe(直管)、Elbow(彎管)、Bend(彎頭)、Tee(三通)、Valve(閥門)、Flange(法蘭)等。井下綜合管網(wǎng)建模前管道信息數(shù)據(jù)庫定制成果，如圖1所示。

對于元件庫(Catalog)的錄入，前期而言可能顯得比較復雜，但是Access數(shù)據(jù)庫的建立是一件“一勞永逸”的事情，后期如果遇到同樣型號的管件與管徑，便可不必重復上述工作，直接從Access數(shù)據(jù)庫中調(diào)用即可，需要做的僅僅是數(shù)據(jù)庫的不斷完善與補充，從長遠來看，其效果與效率都是遠遠高于傳統(tǒng)設計方式的。

圖1 管道元件庫(Catalog)定制成果

2．2 等級庫(SPEC)創(chuàng)建

如果將元件庫(Catalog)看作是公司級數(shù)據(jù)庫的話，那么等級庫(SPEC)就可以被認為是項目級數(shù)據(jù)庫。在做某一具體項目設計時，所用的元件必然是不盡相同的，也不可能用到元件庫(Catalog)中的所有元件。以管道為例，管道的等級劃分是建模設計時直接調(diào)用的基礎工作，對管道的設計、施工及工程造價都具有重要的意義。元件庫(Catalog)創(chuàng)建完成后就可以從中根據(jù)不同的廠家、輸送介質(zhì)、管材、壓力等級等要素將元件庫(Catalog)分為若干個等級庫(SPEC)。根據(jù)各專業(yè)配套的規(guī)程規(guī)范以及廠家提供的資料，完成了井下綜合管網(wǎng)管道等級庫(SPEC)的開發(fā)，每個等級生成單獨的．mdb文件供程序調(diào)用。定制的成果如圖2所示。

3 碰撞檢查

利用OpenPlant軟件進行三維管道建模的另一個重要優(yōu)勢就是可以對各專業(yè)管道設計進行碰撞檢查，提高設計質(zhì)量及效率［5-6］。碰撞檢查既可以進行硬碰撞(實體之間)的檢查，也可以進行軟碰撞(安全距離等)檢查，可以直觀地反映出井下巷道與管道、本專業(yè)管道與其他專業(yè)管道之間的位置關系，任意剖切的大樣和軸測視圖有助于管線標高走向的精確定位。

與傳統(tǒng)的二維設計模式相比，三維設計模式將二維設計中某些省略部分在模型中得以展現(xiàn)，將一些看上去沒問題，而實際存在的問題暴露出來。借助于OpenPlant軟件本身的Clash Detection模塊可以全面檢查模型中的各種碰撞問題(圖3、4)，并及時反饋溝通更改，消除由于各種原因產(chǎn)生的碰撞問題，以此減少設計變更。

圖2 管道等級庫(SPCE)定制成果

圖3 巷道與管道碰撞

圖4 管道與管道碰撞

4 材料報表輸出

傳統(tǒng)的二維設計階段編制材料報表時，一般都是由設計人員按照圖紙進行測量和統(tǒng)計，若遇到設計變更，材料統(tǒng)計必須重新進行，浪費了大量的人力物力、容易出錯且精度不高。而三維模型本身就是一個信息載體，可以快速提供詳實可靠的材料明細清單，實現(xiàn)“所見即所得”的設計過程。比二維設計更高效、更準確，可為材料采購、管理提供準確的數(shù)據(jù)信息。并可以在任何時候、任何地方對設計做出任意修改，其相對應的材料報表也會相應地自動更改，真正達到一處修改，處處更新的效果。

OpenPlant軟件內(nèi)置的材料報表形式有兩種，一種是Grid形式，它是一種數(shù)據(jù)庫形式的表格報表，如圖5所示，這種報表與傳統(tǒng)的二維工程量報表類似，僅僅是將所用的元件簡單地羅列出來，并沒有進行任何分類與統(tǒng)計，因而實用性較差。另外一種是Crystal Report形式，如圖6所示，這種報表相對于Grid形式報表的功能要強大許多。它不但能夠借助第三方軟件實現(xiàn)報表界面的個性化定制，而且具有統(tǒng)計計算功能。Crystal Report形式根據(jù)三維管道模型的信息來提取、調(diào)用后臺數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)生成材料報表，真正做到了后期輸出與前臺數(shù)據(jù)的一致掛接，保證了輸出成果的可靠性與準確性，在此基礎上再進行必要的統(tǒng)計和計算。圖7是用定制的材料報表形式對綜合管網(wǎng)管道及管件材料消耗量的統(tǒng)計結(jié)果。為了方便后期交付與使用，Crystal Report形式報表還可以轉(zhuǎn)化為常用的Excel格式，如圖8所示。

圖5 Grid形式報表

圖6 Crystal Report形式報表

圖7 Crystal Report報表定制

圖8 Excel形式報表

5 結(jié)語

三維設計平臺的應用，不僅有助于解決多專業(yè)間的協(xié)同和配合問題，還可以解決管道碰撞以及設計中的其他碰撞問題，有效節(jié)省了施工階段的時間和成本;工程人員可以使用三維模型自動生成精確的材料統(tǒng)計表，從而有助于滿足材料采購及管理、工程預算等要求;相比傳統(tǒng)二維設計手段，具有更高的設計效率和質(zhì)量。