化工工程設(shè)計的三維數(shù)字化移交技術(shù)應(yīng)用

崔 寧

(中海油石化工程有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

化工工程設(shè)計行業(yè)在長期的發(fā)展過程中目前競爭也逐漸激烈，設(shè)計面臨的市場環(huán)境更為復(fù)雜，尤其企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大對技術(shù)的研發(fā)，三維數(shù)字化移交技術(shù)的應(yīng)用為化工工程設(shè)計提供了新的發(fā)展方向與發(fā)展思路。

1 三維數(shù)字化移交技術(shù)

三維數(shù)字化移交技術(shù)在不同的行業(yè)中有著不同的涵義與體現(xiàn)，在數(shù)字化工廠的運(yùn)行過程中能夠?qū)崿F(xiàn)有效的生產(chǎn)運(yùn)營、工程設(shè)計、環(huán)保安全與機(jī)動設(shè)備維護(hù)，在三維可視化技術(shù)的運(yùn)用之下，便于企業(yè)對各種數(shù)據(jù)的及時監(jiān)測與管理，促進(jìn)了企業(yè)資產(chǎn)信息全生命周期管理與維護(hù)。能夠精確、及時而完整地掌握工廠的運(yùn)營維護(hù)情況，對各種工藝屬性、幾何屬性等進(jìn)行全面把握。三維數(shù)字化目標(biāo)是建立數(shù)字化工廠、實現(xiàn)工程設(shè)計數(shù)字化移交。這對化工工程的建立與運(yùn)營提供了重要的參考依據(jù)，能夠?qū)⒔ǚ教峤坏母鞣N電子文檔、紙質(zhì)資料進(jìn)行有效的格式轉(zhuǎn)換，加強(qiáng)質(zhì)量校驗與信息集成。為工廠管理與系統(tǒng)運(yùn)行提供重要支持，為企業(yè)構(gòu)建工程數(shù)據(jù)與三維模型，提升其中運(yùn)行的細(xì)粒度、高度關(guān)聯(lián)性與結(jié)構(gòu)化，在數(shù)字化工廠的運(yùn)行過程中實現(xiàn)與物理工廠的有效對應(yīng)。數(shù)字化移交技術(shù)目前在我國已經(jīng)具有了一定范圍的運(yùn)用，中海油、中石化與中石油均已開始搭建數(shù)字化工廠。在化工工程中運(yùn)用數(shù)字化移交技術(shù)也是大勢所趨[1]。

2 三維數(shù)字化移交技術(shù)軟件平臺

英國數(shù)字化工廠的建立與實施過程中運(yùn)用了AVEVA，AVEVANET Portal(VENT) 等軟件平臺。在90 年代初期，美國S&L公司設(shè)計了Plades2000系統(tǒng)，以數(shù)據(jù)庫與三維模型系統(tǒng)的建立實現(xiàn)了有效地數(shù)據(jù)集成與設(shè)計協(xié)同。

為了簡化工程設(shè)計過程，INGTEGRAPH公司開發(fā)了SMART-PLANT 3D系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)、規(guī)則的有效驅(qū)動，為工廠設(shè)計軟件系統(tǒng)，便于工廠的維護(hù)[2]。美國AUTODESK公司創(chuàng)建了先進(jìn)的三維設(shè)計方式，開展了有效的 AutoCAD 軟件平臺，開發(fā)出了AutoCAD Plant3D系統(tǒng)。

北京中科輔龍公司實現(xiàn)了工程三維數(shù)字化移交，開發(fā)了三維可視化客戶端，能夠有效融合PDSOFT、Smart Plant、PDS、PDMS軟件系統(tǒng)。深圳維遠(yuǎn)泰克在數(shù)字化工廠的設(shè)計方面發(fā)揮了重要作用，有效促進(jìn)了施工建設(shè)、勘察設(shè)計、規(guī)劃、運(yùn)營管理等，在專業(yè)數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)信息的維護(hù)與使用層面上具有顯著作用。

3 三維數(shù)字化移交關(guān)鍵技術(shù)

要求充分加強(qiáng)信息的采集和處理，在信息導(dǎo)入過程中運(yùn)用到了Java 語言開發(fā)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、 MySQL 數(shù)據(jù)庫，如此能夠?qū)崿F(xiàn) PDMS 三維模型中的數(shù)據(jù)在接口程序中將其轉(zhuǎn)化為 XML 文件，在數(shù)字化交付平臺中進(jìn)行信息處理與分析。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中包含了信息統(tǒng)計、數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)集成等多種功能，在其綜合運(yùn)用之下，最終有效開發(fā)數(shù)字化移交平臺。圖1展示了其具體的開發(fā)流程。三維數(shù)字化移交關(guān)鍵技術(shù)包括MySQL 數(shù)據(jù)庫與生成XML 文件、SVG 格式等。

圖1 數(shù)字化移交平臺開發(fā)流程圖

3.1 MySQL 數(shù)據(jù)庫

MySQL 數(shù)據(jù)庫具有速度快、體積小、總體擁有成本低的使用優(yōu)勢，在不同的表分別存放關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，提升了系統(tǒng)運(yùn)用的靈活性。為系統(tǒng)運(yùn)行搭建了一個良好的開發(fā)環(huán)境，包含了Apache、開放源碼與PHP，應(yīng)用范圍較大。

3.2 生成XML 文件

XML 即可擴(kuò)展標(biāo)示語言，是一種用戶可以自定義的語言，在數(shù)據(jù)訪問中運(yùn)用了Tomcat服務(wù)器，數(shù)據(jù)交換手段選擇了Tomcat服務(wù)器，在XML文件中包含了文件信息、字符串，XML文件生成之后將其傳送至后臺數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)信息保存。

3.3 SVG 格式

對二維矢量圖形描述過程中運(yùn)用到了SVG，其為一種圖形格式，Adobe公司同時開發(fā)了PDF格式與SVG格式兩種公開標(biāo)準(zhǔn)格式，構(gòu)成了目前網(wǎng)絡(luò)通用的電子出版發(fā)布媒體格式。具有永久性、不可更改性的特征，能夠打印，在使用過程中能夠保持原始資料內(nèi)容的一致性、完整性、準(zhǔn)確性。在與AVEVA的輔助腳本作用下能夠?qū)崿F(xiàn)熱點技術(shù)的數(shù)據(jù)超鏈接，在運(yùn)用過程中能夠?qū)崿F(xiàn)與模型數(shù)據(jù)的相互連接，智能性更強(qiáng)。在數(shù)據(jù)瀏覽中可以采用多種方式。在控制回路圖設(shè)計、接線圖設(shè)計、工藝系統(tǒng)流程圖設(shè)計過程中均有著重要的應(yīng)用空間。能夠同時相互查找、相互檢索管道三維模型的掛接與其它文檔，較為便捷[3]。

4 三維數(shù)字化移交技術(shù)在化工工程設(shè)計中的應(yīng)用

三維數(shù)字化移交技術(shù)在化工工程設(shè)計中的應(yīng)用主要包括收集客戶資料、采集已建成工程資料，設(shè)計數(shù)據(jù)庫、生成文件、格式處理等。

4.1 收集客戶資料

三維數(shù)字化移交技術(shù)在化工工程設(shè)計中重要的應(yīng)用方式之一即是數(shù)據(jù)采集，客戶會結(jié)合自身的需求確定設(shè)計工程的用途、布置各類工程設(shè)施，對其進(jìn)行匯總和分析，從而有效提升工程設(shè)計的科學(xué)性與和合理性。在對數(shù)據(jù)采集進(jìn)行分析與匯總過程中三維數(shù)字化移交技術(shù)具有重要作用。設(shè)計人員可以充分研究與分析客戶提供資料與要求，并利用專業(yè)化的軟件進(jìn)行分析，為工程設(shè)計提供依據(jù)。化工工程設(shè)計過程中也要求逐步提升自動化程度與智能化程度，三維數(shù)字化移交技術(shù)的運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)對資料的輸入、分析與整理，但是難以實現(xiàn)對資料的自動采集，在運(yùn)用過程中還是需要設(shè)計人員進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這種設(shè)計方式的運(yùn)用有效提升了化工設(shè)計的速度和效率，使得工程設(shè)計工作更加地科學(xué)化與合理化[4]。

4.2 采集已建成工程資料

三維數(shù)字化移交技術(shù)的運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)有設(shè)計成果的有效信息采集與分析處理，將記錄到的信息輸送到數(shù)據(jù)庫之中。同時方便了設(shè)計人員及時調(diào)用數(shù)據(jù)信息，在相關(guān)軟件的運(yùn)用之下實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)信息對比?？焖俚胤治龀鲆恍┫嗨贫容^高的數(shù)據(jù)，從而對此進(jìn)行有效調(diào)用。

4.3 加強(qiáng)裝置瀏覽

由裝置監(jiān)測窗口、表格監(jiān)測視圖窗口、三維模型目錄窗口、信息窗口共同構(gòu)成了 裝置瀏覽模塊。三維模型目錄窗口的運(yùn)用能夠查看三維工廠的工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有模型目錄的信息。裝置監(jiān)測窗口顯示三維模型，由監(jiān)測點的工程信息以及其他相關(guān)文檔構(gòu)成了信息窗口，由監(jiān)測點與其他運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)成了表格監(jiān)測視圖窗口，在工藝單元的顯示上以表格形式呈現(xiàn)。由工藝單元監(jiān)測窗口、表格監(jiān)測視圖窗口與工藝流程圖目錄窗口共同構(gòu)成了工藝流程模塊，三維數(shù)字化移交技術(shù)的運(yùn)用能夠加強(qiáng)裝置瀏覽與促進(jìn)智能工藝流程的進(jìn)行。

4.4 生成數(shù)據(jù)庫

在設(shè)計圖的收集、記錄過程中數(shù)據(jù)庫具有重要作用，目前在在化工工程設(shè)計中運(yùn)用三維數(shù)字化移交技術(shù)，一般選擇My SQL數(shù)據(jù)庫，具有運(yùn)行速度快、占用空間小的使用優(yōu)勢。使用過程中彌補(bǔ)了常規(guī)數(shù)據(jù)庫中難以實現(xiàn)查找相關(guān)結(jié)構(gòu)的缺點，My SQL數(shù)據(jù)庫運(yùn)行中在不同的列表中分別存放工程設(shè)計的不同結(jié)構(gòu)，將列表形式進(jìn)行了極致發(fā)揮，能夠?qū)崿F(xiàn)對文件的快速查找，促進(jìn)了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。

4.5 生成文件

在設(shè)計完成之后，用戶在具體的實施過程中，需要結(jié)合自身工程的實際開展情況進(jìn)行一定調(diào)整，而在調(diào)整與建設(shè)過程中一般需要相關(guān)設(shè)計人員的指導(dǎo)，由此在生成工程設(shè)計文件過程中要求充分考慮這一因素，提升工程結(jié)果的最終有效使用，因此需要對文件進(jìn)行一定限制與設(shè)計。為了促進(jìn)客戶能夠獨(dú)立查閱工程設(shè)計結(jié)果，一般選用XML文件生成方式。為了促進(jìn)對文件的充分保存，要求按照化學(xué)工程的設(shè)計規(guī)范儲存相關(guān)字符，對工程設(shè)計中各項數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱的過程中采用Tomcat服務(wù)器進(jìn)行訪問處理，并移交XML文件。對文件進(jìn)行直接性操作以便于客戶的直接查閱，并且在前臺中展現(xiàn)軟件的設(shè)計結(jié)果。

4.6 格式處理

在文件保存中一般采用SVG格式，其具有較強(qiáng)的可交換性，便于客戶的打印，這在三維化移交技術(shù)的運(yùn)用過程中具有顯著優(yōu)勢。SVG格式與PDF格式具有相似點，同時能夠被客戶打印與移交。在化工工程設(shè)計中一般具有大量的設(shè)備與各類管線，SVG格式的運(yùn)用能夠?qū)Υ诉M(jìn)行有效展示，同時具有很好的兼容性，能夠與其他格式進(jìn)行有效聯(lián)系與應(yīng)用，客戶可以結(jié)合自身使用的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，這種格式的運(yùn)用對化工工程建設(shè)具有顯著作用。

4.7 促進(jìn)安全生產(chǎn)

三維數(shù)字化移交技術(shù)在化工工程設(shè)計中可以進(jìn)行有效的工藝過程管理、應(yīng)急處理、操作流程管理以及消防安全支持管理等。在管理模塊中可自行定義操作流程，并演示操作流程，能夠?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行有效處理，建立相應(yīng)的故障處理方案，并對故障處理方案進(jìn)行有效演示與執(zhí)行，將其涵蓋到應(yīng)急處理方案之中，結(jié)合具體系統(tǒng)的運(yùn)行情況建立相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案處理措施，并對此進(jìn)行有效地參數(shù)設(shè)置。通過數(shù)字化移交平臺的建立，實現(xiàn)對化工工程運(yùn)行情況的及時監(jiān)測與有效管理，促進(jìn)項目的施工管理過程與運(yùn)行，同時為后期的工程施工工作提供數(shù)據(jù)支持，使得使用者能夠更為方便便捷地管理，降低運(yùn)營成本，提升經(jīng)營效益。

5 結(jié)束語

在化工工程設(shè)計中采用三維數(shù)字化移交技術(shù)是行業(yè)發(fā)展的必然要求，能夠優(yōu)化設(shè)計工作，目前三維數(shù)字化移交關(guān)鍵技術(shù)包括MySQL數(shù)據(jù)庫與生成XML文件、SVG格式等。三維數(shù)字化移交技術(shù)在化工工程設(shè)計中的應(yīng)用要求收集客戶資料、采集已建成工程資料，設(shè)計數(shù)據(jù)庫、生成文件，一般選用XML文件生成方式，按照化學(xué)工程的設(shè)計規(guī)范儲存相關(guān)字符，對工程設(shè)計中各項數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱過程中采用Tomcat服務(wù)器進(jìn)行訪問處理，并移交XML文件。進(jìn)行格式處理，SVG格式具有較強(qiáng)的可交換性，便于客戶的打印，能夠有效展示掛點、電路圖與各類管線等，能夠有效降低經(jīng)營成本，提高工作效率。