AutocadPlant3D在制漿造紙工廠設計中的應用

周元星 山東省茌平縣實驗中學 山東 茌平（252100）

傳統的項目設計大多使用二維AutodCAD完成工廠設計，無法直觀、精準地反映出工廠布局和設備、廠房和管道布置情況，工作效率低下，設計周期冗長繁瑣，而且非常容易出錯，修改起來比較麻煩，三維工廠系統設計軟件的出現使得這些難題迎刃而解。

目前在國內設計院和大型造紙工廠項目設計中，尤以AutocadPlant3D(以下簡稱P3D)發展最為迅猛，得到了設計院和業主的青睞。Plant3D運行在最新AutoCAD平臺上的工廠設計軟件，依靠自生強大的AutoCAD平臺，Plant3D給工廠的工程師和設計師帶來了最現代化的三維設計工具。

1 三維軟件特點簡介

AutocadPlant3D是由歐特克公司開發的新興工廠三維系統設計軟件，采用MSSQLlite大型關系數據庫，軟件包含了Pffamp;ID、Plant3D、CAD等部分，自帶了完整的以歐洲標準、美洲標準和中國國標開發的三維元件庫，涵蓋了從鋼結構、土建、支架、設備、管道，到各種尺寸和壓力等級的法蘭、墊片、螺栓、螺母、三通、彎頭、閥門、過濾器等管件，同時還可以根據項目需要自行添加各式各樣的規格表。

AutoCADPlant3D可用于工廠設計，管道布置，工藝布置等。在AutoCADPlant3D中，基礎數據在三維模型、Pffamp;ID、等軸測圖形及正交視圖之間直接進行交換，確保了信息的一致性和時效性。全面采用三維管道設計軟件進行設計，可以大大提升工程設計公司的設計水平和市場競爭力[1-2]。軟件具有的特點有如下幾個方面：

1.1 精準顯示工廠布置情況，與AutoCAD無縫銜接

P3D是歐特克公司基于自家AutoCAD平臺開發的三維工廠軟件，能與CAD實現無縫銜接，文件本身就以dwg格式進行存儲，操作命令和CAD全兼容，可隨時切換到CAD工作空間進行操作，與其他三維軟件一樣，能精準到100%，1：1比例完美呈現工廠建成后的全貌，即能宏觀地顯示工廠總體布局，又能微觀地展示小到一個閥門、一個管托，能在工廠建成前預先知道工廠情況，及時糾正在設計中的不合理情況，比如閥門位置、設備布置中的不方便工藝操作和檢修情況。

1.2 簡化設計，提高工作效率，節約成本

P3D的等級驅動技術和現代化的界面，使得建模和管道，設備，結構支架的編輯直接在工作空間中以三維形式進行，以及其他工廠管件更加簡單，易用，比傳統的AutoCAD二維平面設計提高工作效率成百倍，完成精確的材料統計匯總，減少錯誤和漏項，節省投資。不用像CAD那樣要考慮每個樓層、每個設備間影響，減少了繁瑣的中間計算、考慮環節，即使需要進行修改，也能在較短的時間完成。同時在項目設計時，和AutodeskNavisworks無縫集成，完成設計檢視，渲染和管道碰撞檢查等工作。

僅僅使用幾個簡單的命令即可在短時間內實現精確的材料清單和報表生成，有效地避免了傳統人工統計導致的10%錯誤。同時還能全自動生成符合國際和行業標準的ISO單線圖、管道平面立面圖、施工圖等，直接共享給整個項目團隊。便攜式的P3D的DWG文件可以被其他專業的工程師直接用AutoCAD打開，查閱。這些將極大地提高設計效率，節約成本，縮短設計周期，贏得寶貴的市場先機。

2 三維工廠設計(AutoCADPlant3D)

2.1 三維建模運用情況

2.1.1管道布置

從初始規范直至最終設計，AutoCADPlant3D軟件能夠優化基于等級庫的管線創建和編輯流程。在項目設計中，數據庫是首要解決的問題，因為有些管道是從不同的標準中選用的，所以要根據這一特點重新編輯數據庫，對此，使用AutoCADPlant3DSpecEditor能夠方便完成編輯工作。在AutoCADPlant3D中有不同標準的元件庫，設計方可以按照不同的標準從元件庫中選取，再提取到等級庫中，借助這一特性，可以確定管道路線、編輯管線及其組件，并管理一系列連接。同時，還可以選擇以半自動或手動的方式確定管道路線。確定管道路線后，墊片或法蘭等附加的元件將會自動添加。

2.1.2設備布置

在AutoCADPlant3D中，借助設備元素這一功能，可以輕松創建、修改、管理和使用工程圖中的設備。設計人員可以從工具選項板使用一個完備的標準設備庫，并可將定制的標準件添加到設備庫中。這一功能在四個場站的管道設計中顯得尤為突出，由于場站中大多數的設備為非標和撬塊，在二維圖紙中很難準確定位，而這就可以借助AutoCADPlant3D的拼湊和自定義設備讓設計人員在圖紙中準確地進行建模，并精確地統計管道的長度。

圖1~圖2為筆者使用P3D完成的已建項目粗篩工段和制漿生產線的三維工廠模型。

圖1粗篩工段模型（隱藏柱網）

圖2制漿生產線模型（隱藏柱網）

2.1.3結構建造

AutoCADPlant3D的結構元素能夠幫助設計人員確定項目模型中的沖突等問題，創建包括AISC鋼構件和結構裝飾件，如樓梯和護籠梯等參數化的結構元素，還使其能夠從外部參考AutodeskRevitStructure軟件和AutoCADStructuralDetailing軟件等應用程序創建的結構工程圖。

2.2 功能使用情況

2.2.1 生成施工圖和ISO圖（單管圖）

對于制漿造紙工程來說，自然少不了管線的ISO圖、正交視圖以及其他相關的施工文檔，其設計和統計的工作時間之長令人望而生怯，但是現在，通過AutoCADPlant3D便可以輕松地從三維模型生成和共享這類文檔，并能夠與三維模型直接交換信息，大大提高了項目的工作效率。2.2.2 自動生成材料報表[3]

值得一提的是，AutoCADPlant3D在生成材料表方面已經方便到可直接導入和導出到EXCEL中進行編輯的程度，便于設計人員及時調整數據。雖然在項目的初設期無法避免圖紙的反復修改，但是基于AutoCADPlant3D的這一優越性能，確保了統計材料工作的準確性。

圖3ISO圖（單管圖）及材料表

2.2.3 實時在模型中搜索、查詢

二維時代的圖紙修改、材料統計乃至查閱數據都是非常費時費力的，而這樣的痛苦又要伴隨圖紙的反復修改而不斷經歷，所以，AutoCADPlant3D對于復雜和龐大的項目最重要的作用之一就是，在三維模型建成之后可根據特定的搜索標準生成材質列表、創建報表，并支持搜索、查詢和處理工程圖中的數據，幫助設計人員更加輕松地審閱和編輯工程圖中的數據，減輕工作強度，節約時間成本。隨后可以將信息導出為管件格式（PCF）文件，以便集成到其它應用程序中，如用于應力分析與生成線軸的應用程序。

3P3D在項目管理中的應用

3.1 在項目信息管理系統中的應用

不論對于EPC（工程總承包）還是其他方式承包的項目，首先，基于三維實體建模的技術方案涵蓋了全面的項目技術信息，由于設計效率的提高而能進入信息管理系統，并能隨著項目不斷進展而提供實時動態資料，其不斷擴充的各類數據庫甚至能提供超出本項目所涉范圍的技術信息，供項目管理者作對比。其次，軟件自身能以項目為單位進行統一合理編碼，按專業分區分類別布置，且對外部軟件具有良好的包容性和便捷的輸出接口，比較容易融入項目管理信息系統，只要設定了訪問權限限制，可以方便快捷地取用所需技術圖紙資料和各種報表以及保密控制。

3.2 在工程造價管理中的應用

以P3D格式存放的已竣工或在建工程與擬建工程結構特征和設計內容一致的類似工程預算資料,可以為項目前期工程經濟評價提供直觀的參考依據，使已竣工工程造價數據源自動成為其他相關工程造價應用的數據源成為可能。

P3D三維實體建模設計方式與傳統二維方式相比，在設計階段可節約時間和金錢達60%以上，實體建模完成后，其分部工程也相應確定，可同時產生各類元件、設備、材料的統計報告，直接為確定工程量清單提供了明確的依據。

P3D增強了項目管理功能，加強了對設計系統的動態控制，能產生各種圖紙和數據庫修改的歷史報告，解決了工程造價軟件能編制工程（預）決算而缺乏審核功能這一難題。

3.3 在施工過程和竣工后運營中的應用

P3D將項目施工中所需的技術信息明晰化，精確化，從而具體、形象、全面反映工程項目的全貌。其建模特征的可拓展性，使工程各個專業的施工管理可不斷深化延展。尤其是P3D為項目竣工保留的三維技術資料，從一個入口進入，可以方便直觀地查詢任何一個原件、設備等的相關資料，極大地便利了項目運行后的維護。

3.4 方便運營后的技術改造和革新

用P3D設計完成的項目，利用保留的技術資料，可直接進行便捷的管道改造，工藝變更，設備增加等等技術改造，而不需要像傳統的CAD二維設計一樣，繪制多幅圖紙，也不會出現材質、閥門等的選擇和材料統計錯誤。改造后自動生成的材料清單能最大程度地接近真實施工所需數量，減少了材料浪費，對運營后生產、檢修成本起到了非常好的控制作用。

3.5 方便員工培訓，縮減培訓成本

由于P3D能完全真實地呈現工廠全貌，對于業主來講，員工能得以在電腦上實現工廠的實境漫游，身臨其境地實現不出戶查看工廠每一處細節，熟知各個閥門的位置，各個管道的走向，為工廠的投產和生產運營打下非常好的基礎，若與其他的控制仿真軟件結合，將在傳統培訓所需時間的1/10或者更少內實現對新工廠新項目熟悉、掌握，培訓成本得以縮減十倍乃至上百倍，適應當今激烈的市場競爭，為企業快速發展，獲得經濟效益贏得先機。

4 結語

根據筆者自己設計經驗，繪制制漿生產線三維工廠模型，可以在短時間內生成準確的材料表、施工圖、單線圖和設備管道布置圖，相信如果能有一個團隊分工合作，將能以超過常規N倍的速度完成一個工廠的設計。

綜上所述，三維工廠設計軟件擁有眾多的優點和優勢，工廠設計進入三維化是現今的發展趨勢，無論對于設計院、工程公司，還是業主，極早引入三維工廠設計軟件，都能提升工作效率，降低投資成本，獲得良好的經濟效益。

[1]徐超，趙芳.制漿造紙工程三維設計軟件--CadMatic[J]，中華紙業,2012,33(18):91-93.

[2]徐會穎，張全武，袁成強，劉即強.PDMS在造紙廠設計中的應用[J]，中華紙業,2014,35(20):20-21.

[3]汪駿，梁斌，楊能生，單曉飛.制漿造紙工程設計管理精細化[J]，中華紙業，2013，34(17):65.