孫磊　王強(qiáng)　楊濤

摘要：根據(jù)實(shí)際發(fā)電項(xiàng)目三維設(shè)計(jì)的應(yīng)用情況，對(duì)PDMS和CADWorx兩種設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行了比較分析。這兩種三維設(shè)計(jì)軟件在工程設(shè)計(jì)中都有著廣泛的應(yīng)用，但是它們又各具特點(diǎn)。現(xiàn)從多個(gè)方面對(duì)兩種軟件的使用及特點(diǎn)進(jìn)行了比較，并根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)兩種軟件的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。實(shí)際項(xiàng)目中，應(yīng)根據(jù)用戶特點(diǎn)、項(xiàng)目規(guī)模、項(xiàng)目人員組織結(jié)構(gòu)、項(xiàng)目特殊需求、投資回報(bào)等多方面合理選擇設(shè)計(jì)軟件。

關(guān)鍵詞：PDMS;CADWorx;工程設(shè)計(jì)

0 引言

三維設(shè)計(jì)現(xiàn)已在工程設(shè)計(jì)單位、設(shè)備制造廠家中廣泛普及。傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)提資工作量較大，圖紙二次轉(zhuǎn)化效率較低且出錯(cuò)率較高，出圖及材料統(tǒng)計(jì)任務(wù)量很大。三維設(shè)計(jì)可最大限度地減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提高整體的設(shè)計(jì)水平和效率。同時(shí)，三維設(shè)計(jì)可直觀地展示出實(shí)物模型，可對(duì)各類信息進(jìn)行靈活采集和準(zhǔn)確匯總，有利于實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目決策的客觀性、項(xiàng)目管理的科學(xué)性、項(xiàng)目質(zhì)量的規(guī)范性、項(xiàng)目執(zhí)行的高效性以及施工控制的合理性。

AVEVA公司PDMS軟件在核電、火電、化工領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛[1-3]，在設(shè)計(jì)院的普及度很高，安裝單位對(duì)其導(dǎo)出的管道安裝圖也非常熟悉。使用PDMS軟件可高效地與設(shè)計(jì)院進(jìn)行接口交互和干涉檢查，并有效地為現(xiàn)場(chǎng)施工提供高質(zhì)量的管道安裝圖紙。

Intergraph公司基于AutoCAD平臺(tái)的CADWorx軟件，在各行各業(yè)都有廣泛應(yīng)用。其因平臺(tái)通用、簡(jiǎn)單易學(xué)，在三維工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域也占據(jù)著重要的位置[4]。

1 工程應(yīng)用特點(diǎn)

在工程實(shí)際應(yīng)用中，PDMS和CADWorx有其各自的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在著顯著的不同。本文將以實(shí)際工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用案例為基礎(chǔ)，以相互比較的方式對(duì)兩者的工程應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。

1.1? ? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

PDMS完全以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，所有數(shù)據(jù)來(lái)源一致，并且有多種不同的輸出類型，包括三維模型、出圖以及報(bào)表等。PDMS的各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)之間有著緊密的關(guān)系。項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的層次非常鮮明，其設(shè)計(jì)層次如圖1所示。

CADWorx基于AutoCAD平臺(tái)，全面兼容所有的AutoCAD功能;以圖形為核心，以元件庫(kù)和等級(jí)庫(kù)驅(qū)動(dòng);設(shè)計(jì)界面與AutoCAD一致，如圖2所示，所見(jiàn)皆是圖形信息。元件庫(kù)和等級(jí)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與PDMS類似，但在寫(xiě)入方式和存儲(chǔ)方式上與PDMS不同。

1.2? ? 項(xiàng)目管理

PDMS因其自帶管理功能，在項(xiàng)目管理方面比較先進(jìn)，可以根據(jù)不同的權(quán)限等級(jí)以及不同工作模塊來(lái)設(shè)置單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫(kù)。如上文所述，其項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的層次非常鮮明，所以也就便于管理，這就在一定程度上提高了數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性。同時(shí)，其協(xié)同設(shè)計(jì)功能可以有效開(kāi)展，用于接口管理和資料互提[5]。

CADWorx自身不帶有管理功能，不能進(jìn)行與PDMS類似的管理操作。對(duì)項(xiàng)目的管理需要依靠項(xiàng)目經(jīng)理或者專職管理人員進(jìn)行人工干預(yù)。這種開(kāi)放式的設(shè)計(jì)，使每個(gè)用戶都具有對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息和元件進(jìn)行修改的權(quán)限，易出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)不統(tǒng)一的情況。項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)的管理就會(huì)比較寬松，必須施加強(qiáng)有力的人員干預(yù)手段才能確保項(xiàng)目的規(guī)范性開(kāi)展。此外，其協(xié)同設(shè)計(jì)能力實(shí)際上是以文件拷貝、替換形式來(lái)進(jìn)行的。

通過(guò)兩者的比較可以看出，PDMS在項(xiàng)目管理方面比CADWorx更加先進(jìn)。

1.3? ? 管道設(shè)計(jì)

在實(shí)際工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，管道設(shè)計(jì)是工作量最大、周期最長(zhǎng)、調(diào)整最頻繁，同時(shí)也是產(chǎn)生問(wèn)題最多的環(huán)節(jié)。無(wú)論是哪種三維工程設(shè)計(jì)軟件，管道設(shè)計(jì)都應(yīng)該是自身的看家本領(lǐng)。

PDMS設(shè)計(jì)模塊的Pipework子模塊用以實(shí)現(xiàn)其管道設(shè)計(jì)功能。在管道設(shè)計(jì)過(guò)程中，一個(gè)管線可以有多個(gè)分支，一個(gè)分支可以有多個(gè)管件，同時(shí)，位于同一個(gè)管線下的分支之間必須有連接關(guān)系。其管道設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)層次如圖3所示。

CADWorx中，通過(guò)調(diào)用等級(jí)庫(kù)中的管道元件，即可實(shí)現(xiàn)管道設(shè)計(jì)。管線上各元件可以利用AutoCAD命令進(jìn)行移動(dòng)、復(fù)制、定位等操作，各管道元件依次相連，即可組成一個(gè)管線。若管道中一個(gè)元件被移動(dòng)、刪除或者重命名，其他元件可保持不變。這給予了管道設(shè)計(jì)人員極大的自由度，給予了管道設(shè)計(jì)和修改充分的靈活性。但是，因其以相同命名來(lái)區(qū)分管線，而命名又是隨時(shí)可調(diào)的，這就可能造成相連管道元件不屬于同一根管道或者同一根管道的元件不相連的情況，需要借助數(shù)據(jù)一致性檢查及手動(dòng)調(diào)整的方式進(jìn)行修改，以保證管線數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

PDMS管道設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)是可確保連接順序的準(zhǔn)確性，不出現(xiàn)連接上的差錯(cuò);CADWorx管道設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于極大的自由度和充分的靈活性。雖然兩個(gè)軟件管道設(shè)計(jì)的思路一致，但實(shí)現(xiàn)方式大有不同。

1.4? ? 設(shè)備建模

PDMS有4種方式建立設(shè)備模型，分別是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備模板、參數(shù)化設(shè)備模板、幾何體搭建方式以及外部設(shè)備模型導(dǎo)入接口。設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般以幾何體搭建方式建立設(shè)備的包絡(luò)外形，或通過(guò)外部設(shè)備模型接口進(jìn)行設(shè)備導(dǎo)入。不管使用哪種方式建立設(shè)備模型，都必須保證管嘴規(guī)格和位置的準(zhǔn)確。另外，根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，以幾何體搭建方式建立設(shè)備的包絡(luò)外形，并配以精確的管嘴規(guī)格和定位可以達(dá)到較好的設(shè)計(jì)效果，可以完成后續(xù)碰撞檢查等工作。而通過(guò)外部設(shè)備模型接口進(jìn)行導(dǎo)入的設(shè)備模型往往存在數(shù)據(jù)量過(guò)大、修改不便、管嘴信息丟失以及軟件容易卡死等問(wèn)題。雖然導(dǎo)入的模型比建立的包絡(luò)模型更加精確，但是產(chǎn)生的問(wèn)題比得到的效果要多，綜合來(lái)說(shuō)屬于弊大于利。

CADWorx軟件本身自帶設(shè)備模塊，可以建立多種常規(guī)設(shè)備外形，全面兼容所有的AutoCAD功能。所以，AutoCAD以及常用的機(jī)械類三維設(shè)計(jì)軟件建立的模型都可以應(yīng)用在CADWorx中，使用較為方便。但因其以圖形為核心，設(shè)備模型容量占比過(guò)大，容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)文件過(guò)大、瀏覽卡頓、計(jì)算機(jī)死機(jī)等不利情況。根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)備模型應(yīng)在保證管嘴規(guī)格和位置準(zhǔn)確的前提下盡可能地簡(jiǎn)化處理。

兩種軟件在設(shè)備建模方面的實(shí)際使用特點(diǎn)可歸納為“重包絡(luò)、輕細(xì)節(jié)”。某項(xiàng)目利用機(jī)械三維設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)了撬體的模型并用以生產(chǎn)，而在工程設(shè)計(jì)中，簡(jiǎn)化其真實(shí)模型，建立其包絡(luò)外形，將其用于管道設(shè)計(jì)和碰撞檢查后，達(dá)到了較好的使用效果。

1.5? ? 二維出圖

1.5.1? ? 布置圖

對(duì)于平面布置圖和立面布置圖，PDMS的出圖風(fēng)格與實(shí)際要求差異較大，需要配置的文件也相對(duì)較多，后期修改的工作量較大。但現(xiàn)已有多家軟件公司開(kāi)發(fā)出PDMS第三方軟件，用以快速生成平面圖和斷面圖，可以實(shí)現(xiàn)尺寸標(biāo)注、位號(hào)標(biāo)注、圖框定制等功能，減少后期圖紙修改工作量。

而利用CADWorx生成平面布置圖和立面布置圖，實(shí)際上是一種定義視圖的壓圖方式[6]。壓出的管道布置圖可以反映出標(biāo)準(zhǔn)化的管道走向，但也存在以下問(wèn)題：不能把尺寸、管道信息和支架信息表示出來(lái)，需要手動(dòng)標(biāo)注;會(huì)丟失部分設(shè)備外形輪廓。與PDMS軟件一樣，國(guó)內(nèi)多家軟件公司開(kāi)發(fā)出的CADWorx第三方軟件，可解決此類問(wèn)題。

1.5.2? ? 管道ISO圖

因兩種三維設(shè)計(jì)軟件都內(nèi)置了ISOGEN抽圖軟件，所以管道ISO圖出圖效率相當(dāng)且效率都比較高。兩者都可以對(duì)管道ISO圖進(jìn)行圖框、字體、標(biāo)注、材料表、圖紙信息等多方面定制，但因表達(dá)習(xí)慣與國(guó)標(biāo)有些許差異，后期仍需在AutoCAD中進(jìn)行部分修改，按照設(shè)計(jì)需求進(jìn)行繪圖定制和工具的開(kāi)發(fā)將有效解決這一問(wèn)題。兩種軟件抽出的管道ISO圖如圖4和圖5所示。

1.6? ? 材料統(tǒng)計(jì)

材料統(tǒng)計(jì)也是三維設(shè)計(jì)軟件的強(qiáng)項(xiàng)，PDMS和CADWorx都可以準(zhǔn)確地進(jìn)行材料統(tǒng)計(jì)。PDMS由于其數(shù)據(jù)庫(kù)的“強(qiáng)關(guān)聯(lián)性”，只要保證元件庫(kù)和等級(jí)庫(kù)的正確性，生成的材料報(bào)表就可以直接使用。CADWorx等級(jí)庫(kù)與模型屬于“弱關(guān)聯(lián)性”，調(diào)用等級(jí)庫(kù)后建立的模型可以進(jìn)行描述修改和其他修改工作。在多人協(xié)同的情況下，容易造成設(shè)計(jì)模型內(nèi)同種類型的元件描述不一致的情況，在生成材料報(bào)表后，需要重新調(diào)整才能使用。

2 比較分析

根據(jù)上文的說(shuō)明，可對(duì)PDMS和CADWorx的應(yīng)用特點(diǎn)比較進(jìn)行歸納，比較結(jié)果如表1所示。

無(wú)論是PDMS還是CADWorx，在數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)工作中，都應(yīng)注意規(guī)范性，減少后期修改工作量，縮減重復(fù)性勞動(dòng)量。實(shí)際工程項(xiàng)目中，對(duì)于專業(yè)交叉較少、資料互提較少、外部接口簡(jiǎn)單的項(xiàng)目，較宜使用CADWorx進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。對(duì)于多專業(yè)協(xié)同、需反復(fù)進(jìn)行接口交互的項(xiàng)目，較宜使用PDMS進(jìn)行三維管理和設(shè)計(jì)。結(jié)合產(chǎn)品的采購(gòu)、后期維護(hù)、培訓(xùn)、二次開(kāi)發(fā)等費(fèi)用，從項(xiàng)目的投資回報(bào)率來(lái)看，CADWorx是小型項(xiàng)目開(kāi)展三維設(shè)計(jì)的首選[4]。對(duì)于中大型項(xiàng)目，在人員組織結(jié)構(gòu)完善的前提下，還是宜選擇PDMS來(lái)進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。

在管道設(shè)計(jì)、設(shè)備建模、二維出圖、材料統(tǒng)計(jì)等方面，兩者都可以達(dá)到較好的使用效果。然而，兩者的具體實(shí)現(xiàn)方式大有不同，PDMS重視規(guī)范性，CADWorx重視靈活性。

3 結(jié)語(yǔ)

PDMS和CADWorx在工程設(shè)計(jì)中有著各自的特點(diǎn)，同時(shí)，也都存在著一些使用難題。國(guó)內(nèi)多家單位已針對(duì)不同項(xiàng)目的要求研發(fā)了相應(yīng)的解決方案[7]，使三維軟件的使用更能符合實(shí)際需求，提高了設(shè)計(jì)效率。今后，隨著更多的二次研發(fā)方案落地，三維軟件的功能將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)充，實(shí)用性也將進(jìn)一步加強(qiáng)。

設(shè)計(jì)人員應(yīng)從單位特點(diǎn)、項(xiàng)目規(guī)模、項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)、項(xiàng)目特殊需求、投資回報(bào)等多方面綜合考慮，選擇合適的三維設(shè)計(jì)軟件，使設(shè)計(jì)水平得以充分展現(xiàn)，設(shè)計(jì)效率得以顯著提升，項(xiàng)目管理得以高效開(kāi)展，項(xiàng)目質(zhì)量得以充分把控。

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收稿日期：2021-02-04

作者簡(jiǎn)介：孫磊（1988—），男，江蘇無(wú)錫人，碩士，工程師，研究方向：熱能工程設(shè)計(jì)。