李程

中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司

3D 模型設計作為工程建設設計過程中的重要環(huán)節(jié)，帶來了質(zhì)量管理理念的變革[1]。模型質(zhì)量決定了圖紙質(zhì)量，因此，嚴格把控模型質(zhì)量，能夠在設計階段有效規(guī)避工程建設缺陷和矛盾，降低成本。同時，優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)為后期基于三維數(shù)據(jù)的移交和運維提供了有力的支撐。3D 模型審查是項目執(zhí)行過程中最重要的里程碑，只有通過30%、60%、90%模型審查會來與業(yè)主交流意見，獲得業(yè)主的認可，才能達到真正完成3D建模的目的[2-3]。

Navisworks 近年來逐步被設計行業(yè)接受，成為了日常設計校審和階段性3D 模型審查的有效工具，不但可以高效地完成審查，而且可以為審查紀要的整理、跟蹤和關閉提供全周期的管理支持[4]。本文以阿聯(lián)酋巴布油田綜合設施項目實際執(zhí)行情況為例，介紹了Navisworks 在地面工程3D 模型審查中的應用過程。

1 Navisworks軟件簡介

Navisworks 軟件是Autodesk 公司旗下一款用于分析、虛擬漫游及仿真、數(shù)據(jù)整合的全面校審和三維數(shù)據(jù)協(xié)同解決方案的軟件[4]。具有強大的模型整合能力，可以快速地將多種軟件產(chǎn)生的二維、三維模型整合成一個完整的模型，以進行后續(xù)的虛擬漫游、碰撞檢測、沖突檢測、4D/5D 施工模擬、渲染、動畫制作和數(shù)據(jù)發(fā)布等[5]。

Navisworks 分為Manage、Simulate 和Freedom 3款產(chǎn)品，其功能有所不同。使用Navisworks Simulate 或Navisworks Manage 軟件，可以將應用（包括建筑信息模型（BIM）、數(shù)字原型和流程工廠設計中的信息）中創(chuàng)建的多學科模型合并成一個集成的項目模型，并發(fā)布為NWD 格式[6]。在發(fā)布的文件中，可訪問模型層次、對象特性和嵌入審閱數(shù)據(jù)（包括視點、動畫、紅線批注和注釋）。Navisworks Freedom 是免費的NWD 和DWF 文件格式查看器?？刹榭茨Ｐ蛯哟巍ο筇匦院颓度氲膶忛啍?shù)據(jù)，包括視點、動畫、紅線批注和注釋。其具有強大的實時漫游功能，包含一組完整的導航工具，其中包括漫游、環(huán)視、縮放、縮放框、平移、動態(tài)觀察、檢查、飛行和轉(zhuǎn)盤。有利于讓所有項目相關者均能查看整體項目視圖，有助于加強溝通和協(xié)作，提高項目團隊之間的協(xié)作效率。下文主要討論的是Manage 產(chǎn)品的應用[7]。

2 項目基本情況及3D模型審查要求

巴布油田位于阿布扎比西南160 km，是阿布扎比最大的陸上油田。巴布油田綜合設施項目，是阿布扎比國家石油公司陸上公司2017 年推出的最大EPC陸上油田開發(fā)項目，也是實現(xiàn)原油日產(chǎn)量從140×104bbl增至180×104bbl的重要戰(zhàn)略工程項目之一。作為阿聯(lián)酋石油開發(fā)的戰(zhàn)略重點，項目合同金額達15.2 億美元，合同工期為42 個月。項目包括1 個中央脫氣站（BCDS），10 個遠程脫氣站（RDS），21 座注水站（其中新建4 座改造17 座），26座集油設施（15座PAD/MINIPAD，11座WELLBAY）、180 km的33 kV輸電線路以及長輸管線等。

項目業(yè)主阿布扎比國家石油公司陸上公司有著一套先進的項目執(zhí)行流程和近乎嚴苛的設計成果交付標準。根據(jù)項目規(guī)定，模型審查會需要按殼牌DEP標準執(zhí)行，分30%、60%、90%模型審查三個階段。30%模型審查（工廠布置的前期）的內(nèi)容是：設施的布局滿足基本的安全理念和項目的要求；主要設備的定位；確定主要區(qū)域的可操作性、可訪問性、可維護性、人機工程和可施工性。60%模型審查（中間階段）的內(nèi)容是：確定任何布置的修改是否影響環(huán)境、健康和安全的理念及要求；檢查其他設備的位置；確定次要區(qū)域的可操作性、可訪問性、可維護性。90%模型審查（最后階段）的內(nèi)容是：確保在發(fā)布施工圖紙之前，業(yè)主對設計模型進行最終驗收；確保所有區(qū)域的可操作性和可訪問性被業(yè)主運營團隊接受；確保已建設施所有區(qū)域的可施工性；確保所有的環(huán)境、健康和安全理念及HAZOP要求在施工圖紙?zhí)峤恢岸家驯魂P閉。

3 3D模型整合與發(fā)布

根據(jù)項目規(guī)定，各專業(yè)在Intergraph PDS 平臺上進行三維設計。各專業(yè)的模型在PDS 中輸出成“.dri”格式的文件。項目規(guī)定的模型文件包括：①設備模型，設備表上所有的靜設備、動設備、成套設備、預留設備，及其他有位號的設備如過濾器、取樣器等，人行通道、檢修空間及吊裝空間；②管道模型，P＆ID上的管道及管道組成件、地下管道及管道組成件、在線儀表（包括執(zhí)行機構）、管道支吊架、公用工程站；③結構模型，地坪、道路、圍欄、建筑物、構筑物、結構專業(yè)負責設計的管架；④儀表模型，儀表槽盒走向、儀表接線箱及就地儀表盤、火氣探測系統(tǒng)、電纜穿線管；⑤電氣模型，電氣槽盒走向、照明和配電箱、電纜穿線管；⑥通信模型，通信塔、閉路電視及廣播報警設備。除了設計院各專業(yè)的PDS工廠模型文件，設備供貨廠家還提供了不同格式的設備模型文件，如“.step”格式、“.dwg”格式文件，以及業(yè)主提供的已建設施的“.nwd”格式[8]。

按照項目規(guī)定，需要將多方模型和數(shù)據(jù)進行整合，便于模型審查期間發(fā)現(xiàn)并解決沖突和碰撞問題。依靠Navisworks強大的數(shù)據(jù)整合能力，在一個Navisworks 文件中將若干種不同格式的模型數(shù)據(jù)文件集成，輸出成“.nwd”格式文件，滿足用戶需求。

Navisworks通過打開“.dri”文件從而加載文件里所列的所有模型，使用“Append”命令，將廠家模型和已建設施模型整合，生成完整的工廠模型。通過“Selection Tree”面板，選擇已建設施模型，按項目要求修改為統(tǒng)一顏色，以便與新建設施區(qū)分。選擇操作通道，將吊裝區(qū)域按項目要求修改為半透明顏色。通過“Publish”功能，將模型發(fā)布成“.nwd”文件?！?nwd”文件包括所有源數(shù)據(jù)文件，是當前項目文件集的快照。實現(xiàn)模型輕量化，即使普通電腦也能打開模型，并且實現(xiàn)模型瀏覽不卡頓，極大提升模型審查瀏覽體驗（圖1）。

圖1 Navisworks發(fā)布的模型圖片F(xiàn)ig.1 Model image released by Navisworks

4 3D模型漫游及審查

在正式的模型審查會上，項目工程師主持審查會議并負責三維模型的導航和演示工作。依靠Navisworks 提供了極為先進的導航工具（包括平移工具、縮放工具、動態(tài)觀察工具、環(huán)視工具及漫游和飛行工具等）來瀏覽模型，讓審查者可以體驗虛擬工廠。在Navisworks 中通過鼠標選擇相應的對象，可以在“Properties”窗口中檢查選擇的幾何圖形項目的特性。使用“Review”選項卡下的“Measure”面板，可以進行線性、角度和面積測量，以及自動測量兩個選定對象之間的最短距離。使用“Select&Search”面板下的“Quick Find”命令，鍵入要在所有項目特性中搜索的字符串，可以實現(xiàn)快速查找功能[9]。

在模型審查過程中，依靠Navisworks 強大的校審功能，實現(xiàn)審查意見的及時記錄與保存，極大提升了校審的工作效率。通過使用“Review”選項卡“Tags”面板下的“Add Tag”命令來記錄審查意見。在模型的瀏覽視圖中，單擊要標記的對象，再單擊希望標記標簽所在模型中的區(qū)域，此時會自動添加標記，且兩點由引線連接。自動保存并命名為“Tag View X”，其中“X”是標記的順序號，根據(jù)添加順序自動生成。在彈出的“Add Comment”對話框中，輸入與標記相應的審查意見；然后單擊“確定”。同時，可以配合使用“Redline”紅線批注工具面板，在當前的場景視圖中對需要修改的對象添加文字，繪制箭頭、橢圓和云線等圖形（圖2）。

圖2 Navisworks意見標注界面Fig.2 Navisworks comments annotation interface

5 模型審查后意見導出及關閉

在3D模型審查（30%、60%和90%）的每個階段結束后，需要向業(yè)主提交模型評審關閉報告，供業(yè)主審查并批準。關閉報告應該包含模型審查會議期間描述的所有審查意見。對于模型審查中提到的每一條意見，都應包括審查意見的模型視圖，并應包括更新后的模型視圖，以便業(yè)主在關閉報告中確認修改。

依靠Navisworks 導出視點報告的功能，可以方便而快捷地生成審查報告。在“Saved Viewpoints”窗口中的任意位置處單擊鼠標右鍵，在關聯(lián)菜單上單擊“Export Viewpoints Report”，指定文件名和位置，即可導出所有視點“.jpg”格式的截圖和一個“.html”文件?！?html”文件包含所有保存的視點和相關聯(lián)數(shù)據(jù)（包括截圖和注釋），可以通過Word軟件打開并對其進行編輯整理，成品的單頁報告樣式如圖3 所示。最后整理成正式的模型關閉報告提交業(yè)主審查，業(yè)主根據(jù)關閉材料來批準審查意見的關閉[10]。

圖3 模型審查關閉報告Fig.3 Closure report of model review

6 結語

在此次項目的設計過程中，模型審查經(jīng)歷了一個復雜且漫長的過程，在準備階段、過程階段以及意見的處理與關閉階段中，Navisworks 的應用起到了至關重要的作用，實現(xiàn)了跨平臺、跨專業(yè)、跨區(qū)域?qū)忛喣Ｐ团c協(xié)同審查，從而減少想象落差，縮短溝通時間，簡化和加速溝通過程，最終推動審查的順利舉辦。相對于傳統(tǒng)的其他模型審查軟件，Navisworks 解決了3D 模型各專業(yè)軟件難兼容、3D模型審查意見難追蹤等問題。Navisworks 能夠幫助項目團隊進行更加高效的控制、更加順暢的協(xié)作，對不同信息進行可靠的整合。在今后集成化發(fā)展的設計過程中會將Navisworks更進一步的與其他設計軟件結合，使項目進行得更加順利，資源更加優(yōu)化，細節(jié)更加完美。