SmartPlant 3D軟件在石化設(shè)計中的應(yīng)用

陸　洋　中國石油集團東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計院　吉林　132002

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SmartPlant 3D軟件在石化設(shè)計中的應(yīng)用

陸洋中國石油集團東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計院吉林132002

摘要介紹SmartPlant 3D軟件，分析了該軟件在石化設(shè)計中的優(yōu)點，分析材料庫、軟件配置、模型深度、數(shù)據(jù)集成、二次開發(fā)等方面的問題和注意事項。

關(guān)鍵詞石化設(shè)計材料庫數(shù)據(jù)集成三維設(shè)計

*陸洋：高級工程師。2007年畢業(yè)于吉林化工學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)。從事石油化工管道設(shè)計管理與計算機輔助設(shè)計研究工作。聯(lián)系電話：(0432)53958446，E-mail：jly-ly0135@petrochina.com.cn。

近年來，除了使用成熟的PDS、PDMS三維設(shè)計軟件外，還進行了新一代三維工廠設(shè)計系統(tǒng)SmartPlant 3D (以下簡稱SP3D)軟件的使用與推廣工作。以下對SP3D軟件在石化設(shè)計中發(fā)現(xiàn)的問題和注意事項進行分析。

1SP3D軟件介紹

SP3D是一個先進的智能工廠設(shè)計軟件，由Intergraph公司推出，采用商業(yè)數(shù)據(jù)庫 Microsoft SQL和 Oracle 為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，它是真正的以數(shù)據(jù)為中心的工廠建模環(huán)境，由設(shè)備、管道、建筑、結(jié)構(gòu)、電儀、暖通、支吊架及圖紙與報告等模塊組成，是目前先進的三維工廠設(shè)計系統(tǒng)之一。

2SP3D在石化設(shè)計中的優(yōu)勢

SP3D與上一代三維軟件PDS的對比，見表1。

表1　PDS與SP3D對比

該軟件采用微軟Windows式界面風(fēng)格，建模人員容易接受與使用，通過減少設(shè)計時鍵盤輸入以及鼠標(biāo)點擊的次數(shù)，有效地加快設(shè)計進程。

利用SP3D可以逼真地將各個專業(yè)的元件體現(xiàn)到三維模型中，使復(fù)雜的石化裝置布置緊湊、合理，并能夠?qū)gn、sat等多種文件導(dǎo)入SP3D三維模型，參與到全系統(tǒng)的碰撞檢查中，從而得到更合理的布置優(yōu)化。

SP3D通過強制的設(shè)計規(guī)則進行設(shè)計的合規(guī)性和一致性檢查，將錯誤適時地體現(xiàn)到To do list中。點擊列表中的錯誤提示，能夠在三維工作空間中即時定位，更加有效地解決問題，保證設(shè)計的準確性[1]。

3SP3D在石化設(shè)計應(yīng)用及注意事項

SP3D自推向市場以來，其先進性受到了工程公司與建設(shè)單位的認可，在一些國際項目中，甚至明確優(yōu)先考慮使用該軟件的競標(biāo)者。但由于系統(tǒng)龐大，定制復(fù)雜，國內(nèi)應(yīng)用不是十分順利，我院成功運用SP3D軟件設(shè)計了四川石化MTBE項目。在使用過程中，發(fā)現(xiàn)、總結(jié)、歸納了一系列的問題，具體情況如下：

3.1　材料數(shù)據(jù)庫的完善

3.1.1通用材料庫

由于SP3D由美國的軟件公司開發(fā)，其自帶的材料庫中更多的是美國的標(biāo)準，在國內(nèi)的工程建設(shè)中采用美標(biāo)，一定程度會讓業(yè)主增加工程投資。因此，補充國標(biāo)系列、石化系列標(biāo)準庫是SP3D國內(nèi)開展應(yīng)用的一項重要的基礎(chǔ)工作。

3.1.2定制材料庫

SP3D與鷹圖公司第一代工廠設(shè)計產(chǎn)品PDS相比，所有模塊演變到更加智能，它打破了以往簡單的占位原則，模型中所有專業(yè)的任何一種元件均能自動抽取材料，拍取布置圖，提高了設(shè)計人員軟件應(yīng)用的積極性。雖然SP3D自帶的儀表接線箱、支吊架等材料元件生動形象，但均是根據(jù)特定供應(yīng)商標(biāo)準定制而來，違背工程行業(yè)根據(jù)項目特點選材選型進行設(shè)計的一般規(guī)律，也不符合國家行業(yè)法律規(guī)范，因此必須以定制的方式進行元件庫更新，除管道材料外，國內(nèi)設(shè)計院普遍缺乏相關(guān)開發(fā)經(jīng)驗，依靠自身力量困難較大，外部委托開發(fā)會產(chǎn)生巨額費用。如我院定制開發(fā)的管道物理支吊架一項就需投資上百萬，而定制過程充滿曲折，外委單位IT開發(fā)人員并不一定能完全理解用戶的意圖，需多次溝通交流，準備引進SP3D的用戶必須要認識到這一點，做好充分的準備。

3.2　過濾器

過濾器(Filters)是基于對象屬性的一組查詢結(jié)果，通俗的理解就是過濾出想要看見的對象。如將建筑的軸網(wǎng)、結(jié)構(gòu)框架過濾到自己的工作空間里。過濾器包括Catalog Filters、Plant Filters和My Filters三種類型。常用的架構(gòu)見圖1。

圖1　Filters常用架構(gòu)

Catalog Filters，服務(wù)器級過濾器，存放在參考數(shù)據(jù)庫中，它面向所有的使用這個數(shù)據(jù)庫的用戶。

Plant Filters，項目級過濾器，存放在項目數(shù)據(jù)庫中。

My Filters，用戶級過濾器，只有建立者本人才可以看到，存放在項目數(shù)據(jù)庫中。

過濾器的概念對于初學(xué)者來說是十分抽象的，它是SP3D基礎(chǔ)，圖紙報告制作、工作空間顯示等都與過濾器息息相關(guān)，選擇過濾器的種類、權(quán)限賦予及建立都至關(guān)重要，需要統(tǒng)籌規(guī)劃，一般Catalog Filters只由管理員進行建立維護，Plant Filters由專業(yè)負責(zé)人建立維護，建模時只使用My Filters即可。

3.3　工作空間瀏覽器結(jié)構(gòu)

工作空間結(jié)構(gòu)瀏覽器(Workspace Explorer)是全新的軟件瀏覽概念，利用過濾器可自由載入System(系統(tǒng))、Assembly(組合體)、Named Space(命名空間)、Work Breakdown Structure(WBS工作分解結(jié)構(gòu))、Permission group(權(quán)限組)、Object Type (對象類型)、Reference (參考)、Properties(屬性)、Space(空間體)等內(nèi)容項[2]，并在工作空間中顯示其相應(yīng)內(nèi)容，其中System、WBS、Space是默認項，工作空間瀏覽器結(jié)構(gòu)的清晰程度直接影響到三維項目管控與建模人員操作，層級太多權(quán)限控制困難，太少又不利于延展，目前我院采取了項目-裝置-單元-專業(yè)四級結(jié)構(gòu)，沒有發(fā)現(xiàn)太大的使用問題。

3.4　命名管理

SP3D軟件很多模塊的名稱輸入都弱化了手動的方式，以管道專業(yè)為例，手動輸入時一般需要將Pipeline(管線號)與Pipe Run(管段號)中的 Name選項的所有字段輸全，一個管段號需要輸入7～25個字符，輸入過程繁瑣，管道專業(yè)在每個項目中配置人員較多，雖然有統(tǒng)一規(guī)定，但是難免會造成名稱的錯誤，軟件提供了完善的自動命名接口方案，但需要用戶根據(jù)不同項目提前編制dll動態(tài)鏈接庫文件，注冊到軟件中。由于各類儀表、設(shè)備、管道的命名繁多，編制一個自動命名的系統(tǒng)參與到SP3D名稱輸入管理中非常必要，同時軟件供應(yīng)商需進一步將用戶工作簡單化。

3.5　模型深度管理

長期以來，三維設(shè)計只有配管、土建、電儀少數(shù)幾個專業(yè)參與，建模一般也只有設(shè)備、管道、構(gòu)筑物、電儀電纜橋架等內(nèi)容，這不是裝置模型的正確集合。參與專業(yè)越多，內(nèi)容越深化，模型設(shè)計才會越接近實際工廠，SP3D軟件為此目標(biāo)創(chuàng)造了可能性，所以在SP3D推廣過程中一定要注重這一目標(biāo)的實現(xiàn)，否則花費高額的費用使用該軟件將失去意義[3]。

3.6　圖紙與報告

SP3D軟件的圖紙與報告模塊能夠完全自動生成各個專業(yè)的綜合材料表、布置圖、管道軸測圖等圖表，同時軟件后臺會跟蹤每一張圖紙，一旦三維設(shè)計模型被修改后，系統(tǒng)會自動將圖紙與報告的狀態(tài)特殊標(biāo)記，同時向建模人員發(fā)送通知，要求建模人員更新圖紙與報告，保證圖紙與報告始終為最終版本[4]。

定制圖紙與報告的模板是個冗繁復(fù)雜的工作，管道軸測圖一項的英文操作手冊就超過百頁，由于石化裝置的復(fù)雜性，直接抽取(或投影)的布置圖也不是特別理想、需要重新定制符合行業(yè)設(shè)計習(xí)慣的圖紙模板，但是軟件畢竟不可能讓模板做成與傳統(tǒng)模板一致，此時需要管理層做出快速的決斷，改變傳統(tǒng)的出圖深度。

3.7　數(shù)據(jù)集成

SP3D可以與其“工程設(shè)計家族”的SmartPlant P&ID(工藝儀表流程圖設(shè)計)、SmartPlant Materials(材料軟件)、SmartPlant Instrumentation(自控儀表設(shè)計軟件)等軟件進行二三維的數(shù)據(jù)傳輸與校驗，可以將PKPM(結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件)模型導(dǎo)入到自身模型中、亦可將模型管線信息導(dǎo)入CAESARII(管道應(yīng)力分析軟件)；并能夠通過SmartPlant Foundation(工廠設(shè)計、建設(shè)和運營數(shù)據(jù)管理平臺)進行更高層次的數(shù)據(jù)集成、數(shù)字化移交及數(shù)字化工廠建設(shè)，這些是軟件本身所能提供的預(yù)期功能，達到這些功能需要攻克大量難題，需要建模人員、計算機應(yīng)用工程師以及軟件公司的技術(shù)支持人員共同投入精力去實現(xiàn)，相信實現(xiàn)這些功能后會給設(shè)計水平帶來巨大的飛躍。

3.8　二次開發(fā)

眾所周知，一個軟件應(yīng)用的成敗并不是簡單能

夠熟練使用，而是使用過程中發(fā)現(xiàn)其不足并做出相應(yīng)改善，相比其他應(yīng)用軟件而言，龐大SP3D軟件二次開發(fā)顯得更加關(guān)鍵。在軟件原有功能的基礎(chǔ)上，利用編程工具開發(fā)出輔助于SP3D的使用工具或插件，以彌補軟件的不足，增強軟件功能。如管道軸測圖成冊工具、刪除空的pipe run工具、土建留洞條件工具等，這些都會讓SP3D的功能發(fā)揮的更加出色。

4結(jié)語

SP3D是相當(dāng)適合石化設(shè)計的智能工廠設(shè)計軟件，使用前需要做好充分的準備，編寫操作指南、補充后臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、定制圖紙與報告模板、完善數(shù)據(jù)集成接口設(shè)置及附屬軟件二次開發(fā)等基礎(chǔ)工作，在此過程中首先應(yīng)保證軟件的成功運行，而后循序漸進的逐步完善、改進，為該軟件創(chuàng)造出生動、實用的使用環(huán)境，從而創(chuàng)造最高的能效與品質(zhì)。

(收稿日期2015-03-19)