■ 華陸工程科技有限責任公司 劉曉輝 余萌

Smart 3D作為?？怂箍礢martPlant?Enterprise系列產(chǎn)品的重要組成部分，能夠提供流程工廠設計所需的幾乎所有三維設計功能。Smart 3D以數(shù)據(jù)為核心技術，強大的規(guī)則和關系型架構、定制的自動化功能和多專業(yè)模型復用方法，使其能夠執(zhí)行更大、更復雜的項目，實現(xiàn)集成設計和過程管理。Smart 3D以SQL Server或Oracle為項目數(shù)據(jù)平臺，所有的模型數(shù)據(jù)都以對象的形式存放在項目數(shù)據(jù)庫中，在充分利用數(shù)據(jù)庫強大功能的同時，也保證了數(shù)據(jù)格式的通用性。

采用智能三維設計軟件Smart 3D進行模型設計，不但能夠提高工程設計效率，而且能夠保證設計質(zhì)量，加快工程建設速度。多專業(yè)在統(tǒng)一的平臺上進行協(xié)同設計，做到專業(yè)間數(shù)據(jù)集成，保證數(shù)據(jù)的一致性。Smart 3D軟件由此已成為石油、化工、造船行業(yè)主流的三維設計軟件。

1.用戶痛點描述

在管道三維設計過程中，設計人員經(jīng)常要根據(jù)設計條件的變更，對已建模的管線布置進行調(diào)整，有時需要對管系中局部對象進行移動。例如，將圖1所示的閥組的布置整體往東移動300mm，或者將圖2所示裝置內(nèi)管廊某根管道向南移動150mm。

圖1 閥組整體向東移動300mm

圖2 管廊某根主管及分支整體向南移動150mm

類似的修改或移動，在三維設計過程中出現(xiàn)的較為頻繁。凡是具有PDS應用經(jīng)驗的設計人員很容易就會聯(lián)想到，在PDS中有一個Move Pipe Run的功能，可以一鍵實現(xiàn)上述模型的修改需求。然而，想要在Smart 3D軟件中實現(xiàn)這一操作，卻是一件令人唏噓的難事。

Smart 3D軟件中所有管道對象之間都存在關聯(lián)關系，管系在調(diào)整過程中，不僅主管系自身要發(fā)生移動，根據(jù)其移動的方向，所連接的支管部分部件也要隨其發(fā)生移動。如果對象選擇不慎，局部的移動可能會導致相關管線的傾斜或錯位，正所謂牽一發(fā)而動全身。使用軟件提供的默認方式進行移動時，用戶不僅要選中主管系的相關部件，根據(jù)移動方向不同，分支管道的相關部件也需要一并選中，這樣才可能實現(xiàn)用戶希望達到的移動效果，而這些部件的選取過程只能通過手動選擇來完成。

Smart 3D雖然提供了便捷的對象框選功能，但化工裝置中往往空間受限，一個空間里存在多個管系的部件，這時如果使用框選功能就很容易框選到其他非必要的部件，或者沒框選到需要的部件，需要再次去逐個手工點擊選擇相關的部件，這一過程極其繁瑣，且容易出現(xiàn)遺漏。

鑒于此，我們考慮是否可以在Smart 3D中，通過二次開發(fā)實現(xiàn)類似PDS中Move Pipe Run的功能，即根據(jù)模型修改的規(guī)則，讓軟件智能選取到需要移動的所有管道部件，并按照設計人員設定的方向和距離實現(xiàn)模型移動。

2.Move Pipe Run功能實現(xiàn)

2.1 邏輯初步構思

以圖3為例，假設我們要對某段管系偏移一個向量 的距離，那么這個管系在向量 法平面α內(nèi)所有的特征部件Feature應該通過一定的關系被找到并選中。可以讓用戶在所要移動的方向上任意選中一個直管段，然后根據(jù)用戶輸入的移動方向，程序根據(jù)內(nèi)部設置的規(guī)則智能選擇整個管系中需要移動的特征部件，再根據(jù)用戶輸入的偏移距離，自動進行整體移動（圖4）。

圖3 平面整體移動

圖4 相關部件同時移動

2.2 難點分析

裝置內(nèi)管線走向變化多端且可能存在復雜的多分支管線，如何去構思一個嚴謹?shù)倪壿?，使程序可以自動且精確地選中所有需要移動的部件，是一個難題。如果直接對管系α平面內(nèi)所有的特征部件都移動，單靠每個部件的位置屬性去判斷其是否移動，肯定是有問題的，如管廊上含有π彎的管道就不適用這種情況（圖5）。

圖5 裝置外管廊

Smart 3D有強大的關系型數(shù)據(jù)庫結(jié)構做支撐，對于一定范圍內(nèi)的對象，我們都可以通過關系去一級一級地找到它們。經(jīng)過多次分析研究，我們決定從選中部件出發(fā)，通過關系逐個遞推式查找管系中的每一個部件，并根據(jù)條件去判斷其是否需要被移動。

2.3 關于程序界面設計

為了最大程度地方便用戶快捷修改，我們對程序界面也做了簡化處理，用戶只需輸入一個偏移距離，然后再點擊相關的方向按鈕，即可完成操作。命令執(zhí)行過程中只執(zhí)行一次Commit操作，如果命令執(zhí)行完沒有達到用戶預期的效果，可以直接執(zhí)行Undo命令，撤銷本次操作。

2.4 程序具體邏輯圖

上述邏輯的核心在于遍歷所有特征部件的一個遞歸函數(shù)，在實際項目中，主管系可能連接了多個分支管道，其數(shù)量和連接形式不定，要想遍歷完整個管系的每一個部件，僅靠一般的循環(huán)遍歷無法完成，遞歸函數(shù)可以在此處巧妙地解決這個問題。

通過圖6的邏輯，我們可以利用程序快速地查找到管系中需要移動的特征部件，并使用ClientServiceProvider.SelectSet.SelectedObjects.Add（）命令選中這些對象。然后，對選中對象進行遍歷偏移，修改每個特征部件的位置屬性，即可在Smart 3D中實現(xiàn)Move Pipe Run的功能（圖7）。

圖6 程序邏輯圖

圖7 效果展示

2.5 程序開發(fā)過程中遇到的一些問題

2.5.1 關于Pipe Straight Feature的移動

在開發(fā)過程中，我們發(fā)現(xiàn)，對于管系中的Pipe StraightFeature不能去直接改變其Location屬性。Pipe Straight Feature屬于非特征部件，只需移動其他的特征部件Feature，Pipe Straight Feature的位置會隨其一起移動。

2.5.2 關于管系中存在偏心大小頭的情況

假如管系中存在偏心大小頭且偏心方向垂直于要移動的面，由于偏心大小頭兩端的Position.Z(假設是向上或向下偏移)屬性不一致，會導致遞歸函數(shù)在查找到此處時中斷查找，但在此處是需要繼續(xù)向下查找的。對此，解決辦法：在遞歸函數(shù)中加入一個簡單的判斷，遍歷過程中如果Part的名字中包含“Eccentric”字符，則認為此處是一個偏心大小頭，繼續(xù)向下查找，并更新相關的參考坐標數(shù)值。

2.5.3 關于管系中存在End Feature的情況

在開發(fā)過程中，我們發(fā)現(xiàn)，在移動過程中如果移動部件的某一端存在End Feature，需要將End Feature一并選中，如果不選擇管系End Feature，移動后End Feature端的位置不會移動，從而導致管段發(fā)生傾斜。我們可以通過寫一個簡單的Get End Feature（）函數(shù)來解決這個問題，每次遍歷管系部件的過程中將其帶入Get End Feature（）函數(shù)來判斷其是否連接了End Feature，如果連接，則將此End Feature一并添加到選中對象集合中。

3.總結(jié)

Move Pipe Run功能目前已在華陸公司多個項目中使用，受到了設計人員的一致好評，用戶原本需要兩到三分鐘完成的事情，現(xiàn)在只需要幾秒鐘就可以完成，有效提高了設計人員的工作效率和工作質(zhì)量，并提升了用戶的軟件使用體驗。

工欲善其事，必先利其器。Smart 3D軟件是一款優(yōu)秀的工業(yè)智能三維設計軟件，其架構非常嚴謹，并預留了大量可供二次開發(fā)的接口，且支持多語言的開發(fā)環(huán)境。工程公司在使用過程中如何利用好這個開放的平臺，根據(jù)自己公司需求去定制開發(fā)需要的功能，幫助設計人員提高設計效率，還需要更多專業(yè)工程師結(jié)合實際工作不斷進行深入的鉆研嘗試。