基于三維立體化的紡織工程設(shè)計和實施效果

朱園園

摘 要：工程設(shè)計是人們運用科學技術(shù)的知識和方法，有目標地創(chuàng)造工程產(chǎn)品構(gòu)思和計劃的過程。本文介紹的紡織工程主要包括廠房布局、暖通、給排水、鋼結(jié)構(gòu)、供配電、橋架、電纜敷設(shè)等規(guī)劃，采用二維、三維一體化進行設(shè)計。二維、三維一體化紡織工程設(shè)計是工程設(shè)計的發(fā)展方向，將取代純二維工程設(shè)計的模式，成為工程設(shè)計的主流模式。

關(guān)鍵詞：紡織工程;三維設(shè)計;實施效果

中圖分類號：TS941.26 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）05-0064-03

Abstract： Engineering design is a process in which people use the knowledge and methods of science and technology to create the conception and plan of Engineering products. The textile engineering was introduced in this paper mainly included the layout of workshop， HVAC， water supply and drainage， steel structure， power supply and distribution， bridge， cable laying and other planning， using two-dimensional and three-dimensional integration design. Two-dimensional and three-dimensional integrated textile engineering design is the development direction of Engineering design. It will replace the pure two-dimensional engineering design mode and become the mainstream mode of Engineering design.

Keywords： textile engineering;3D design;implementation effect

工程設(shè)計是人們運用科學技術(shù)的知識和方法，有目的地創(chuàng)造工程產(chǎn)品構(gòu)思和計劃的過程，幾乎涉及人類活動的全部領(lǐng)域。雖然工程設(shè)計的費用往往只占最終產(chǎn)品成本的一小部分（8%～15%），然而它對產(chǎn)品的先進性和競爭能力具有決定性的影響，并往往決定70%～80%的制造成本和營銷服務(wù)成本。三維立體化設(shè)計是紡織工程設(shè)計全生命周期最主要的部分。

1 紡織工程設(shè)計的發(fā)展狀況

紡織工程設(shè)計是指對紡織工程項目的建設(shè)提供有技術(shù)依據(jù)的設(shè)計文件和圖紙的整個活動過程，是建設(shè)項目生命期中的重要環(huán)節(jié)，是紡織工程項目進行整體規(guī)劃、體現(xiàn)具體實施意圖的重要過程，是科學技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的紐帶，是處理技術(shù)與經(jīng)濟關(guān)系的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，是確定與控制工程造價的重要階段。紡織工程設(shè)計是否經(jīng)濟合理，對紡織工程建設(shè)項目造價的確定與控制具有十分重要的意義。因此，一個良好的設(shè)計途徑對整個工程的實施具有決定性作用。經(jīng)過長期的工作實踐，以及各種制圖軟件的發(fā)展，紡織工程設(shè)計的方法和途徑也與時俱進，越來越符合紡織工程設(shè)計的需求。

以往的紡織工程設(shè)計均采用二維CAD平面設(shè)計，對于復(fù)雜的設(shè)備流程、管道和橋架的布局，很難精確地表達其走向和確定精確的安裝位置，導(dǎo)致設(shè)計提供的數(shù)據(jù)不準確，造成施工材料的浪費，以至于施工周期延長。更有甚者，在施工過程中會發(fā)現(xiàn)設(shè)備、管道及橋架在施工時發(fā)生干涉、碰撞，造成物力、人力的浪費和設(shè)計的更改，增加制造成本。在設(shè)計階段，若要表達清楚每一個細節(jié)，往往需要大量的圖紙篇幅，增加了設(shè)計難度和繪圖的工作量。三維設(shè)計表達的方式是通過各色各樣帶參數(shù)化實體高度有機的集合，通過潛心研究，分別在無紡布項目及滌綸項目上，采用二維、三維一體化進行廠房布局、管道、暖通、電纜橋架和電纜自動敷設(shè)、供配電等紡織工程設(shè)計，再現(xiàn)一個逼真、直觀的立體數(shù)字化實體。將傳統(tǒng)的二維CAD設(shè)計與三維立體設(shè)計有機結(jié)合在一起，實現(xiàn)了三維下多系統(tǒng)的干涉、碰撞檢查、電纜自動鋪設(shè)、材料自動統(tǒng)計，有效地提高了設(shè)計效率、縮短了設(shè)計周期、提高了設(shè)計的準確性、節(jié)省了設(shè)計費用，為用戶節(jié)約了成本，真正實現(xiàn)了將科學技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，使科學技術(shù)與經(jīng)濟建立了良好的關(guān)系。三維設(shè)計較之二維設(shè)計更具有創(chuàng)造性、現(xiàn)實性和系統(tǒng)完整性。

2 紡織工程三維設(shè)計實施

2.1 紡織工程三維設(shè)計總體思路

隨著三維技術(shù)的不斷發(fā)展，三維設(shè)計在工程設(shè)計中的應(yīng)用也有了飛躍式發(fā)展，工程設(shè)計軟件和參數(shù)化三維設(shè)計軟件得到更廣泛的應(yīng)用。三維工程設(shè)計手段和方式目的有三：①結(jié)合設(shè)計和技術(shù)水平尋求一種可實施的三維設(shè)計方法;②為銷售和市場推廣工作提供可演示的三維立體模型（設(shè)備、管道、電氣、橋架等）;③為三維工程設(shè)計和設(shè)計過程管理的持續(xù)強化提供支撐。

在紡織工程設(shè)計過程中，充分發(fā)揮Pro/E三維設(shè)計工作平臺的作用，建立三維立體模型。將設(shè)備工藝流程、鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為三維立體模型，并將設(shè)備對外接口（水、電、氣）精確地反映在三維立體模型上，方便各個介質(zhì)間的接口對接，使設(shè)計工作不再枯燥，且簡單易行，更好地激發(fā)了設(shè)計工作者的興趣，使紡織工程設(shè)計進入良性循環(huán)[1]。三維工程設(shè)計的目的是提高工程設(shè)計質(zhì)量，提供更加直觀的演示方案及相似工程設(shè)計的快速變形設(shè)計。因此，對于三維模型尤其是設(shè)備應(yīng)在保留外形尺寸、接口尺寸的情況下盡量簡化模型。簡化模型可以減少在設(shè)計過程中圖紙的冗余量，減少多余的圖紙信息，方便施工方簡單、快捷地施工。

采用天正軟件（試用版、基于CAD平臺下的工程設(shè)計軟件）進行工程設(shè)計。紡織工程設(shè)計始終以模型為中心展開，設(shè)計過程服務(wù)于模型，設(shè)計結(jié)果出之于模型。三維模型能實現(xiàn)各專業(yè)成果的高度集合，設(shè)計意圖更為明確，設(shè)計精度明顯提高，為順利采購和施工提供了保障?？紤]到設(shè)計環(huán)境不同，為了能夠同時展現(xiàn)出各個系統(tǒng)，需將設(shè)備三維立體模型導(dǎo)入天正軟件（試用版）中，在三維視窗下觀察工程與設(shè)備的連接情況以及相對位置，并進行全方位的干涉、碰撞檢查，徹底消除干涉、碰撞的隱患。如圖1所示。調(diào)整每一條公用工程管道與橋架、電纜，使其處于最佳安裝位置。為了使廠房布局更加合理，在CAD二維圖中插入多個三維立體視口，將難以分辨的區(qū)域，以三維視圖的形式，通過不同的視角顯示在二維圖紙上，使施工者直觀、輕松地了解管道、橋架的去向與連接情況[1-2]，如圖2所示。同時，為設(shè)計工作者節(jié)約了大量的生產(chǎn)服務(wù)時間，提高了工作效率，間接降低了生產(chǎn)成本。通過天正軟件自動鋪設(shè)電纜、自動生成工程材料清單精確明了、無一疏漏。

2.2 實施過程

①設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)三維立體建模。

②天正軟件進行工程設(shè)計（管道、暖通、橋架、供配電等）。

③導(dǎo)入設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)立體模型進行設(shè)備工藝流程排布。

④多系統(tǒng)三維檢查干涉、碰撞。

⑤自動電纜鋪設(shè)、自動材料匯總[3-6]。

⑥平面圖紙中插入三維視口。

2.3 三維設(shè)計實施效果

三維立體紡織工程設(shè)計已在無紡布和化纖兩個項目上實施，與前期工程設(shè)計相比，設(shè)計周期大為縮短，圖紙量明顯減少，而且工程設(shè)計、廠房布局更為合理，無干涉、無碰撞，數(shù)據(jù)精準、圖紙簡單明了，滿足了工程和客戶的需求。

2.4 應(yīng)用、推廣情況

三維工程設(shè)計已在無紡布工程項目與化纖工程項目上完成應(yīng)用，受到了領(lǐng)導(dǎo)和專家們的一致好評。

3 結(jié)語

三維工程設(shè)計是一種設(shè)計手段，必須與自身工程設(shè)計項目有機結(jié)合，如果僅僅研究而不能在實際設(shè)計中使用將失去研究三維工程設(shè)計的意義。三維工程設(shè)計更是一種設(shè)計流程的組織管理模式，將大幅降低工程設(shè)計差錯率，提供精準工程預(yù)算，提高工作效率，縮短工程設(shè)計周期，為售前、售后服務(wù)提供更有利的支撐。

三維工程設(shè)計是對紡織工程項目的建設(shè)提供有技術(shù)依據(jù)的設(shè)計文件和圖紙的過程，是對紡織工程項目的整體規(guī)劃，是提供具體實施意圖的重要過程。紡織工程設(shè)計，對紡織工程建設(shè)項目造價的確定與控制具有十分重要的意義。所以說，紡織工程設(shè)計是現(xiàn)代社會紡織工業(yè)文明最重要的支柱，是紡織工業(yè)創(chuàng)新的核心環(huán)節(jié)。工程設(shè)計的水平和能力是一個國家和地區(qū)工業(yè)創(chuàng)新能力和競爭能力的決定性因素之一，研究并在紡織工程上采用二維、三維一體化進行紡織工程設(shè)計，明顯提高了設(shè)計水平、縮短了設(shè)計周期，同時為用戶節(jié)約了開支。在市場競爭激烈、產(chǎn)品日趨復(fù)雜、個性化要求日趨增多的今天，高效率、高質(zhì)量、創(chuàng)新性的設(shè)計是企業(yè)的唯一生存之道。二維、三維一體化紡織工程設(shè)計是工程設(shè)計的發(fā)展方向，將取代純二維紡織工程設(shè)計的模式，成為紡織工程設(shè)計的主流模式。

參考文獻：

[1]譚雪松，胡謹，鄭平.Pro/ENGINEERWildfire4.0中文版基礎(chǔ)教程[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2]胡仁喜，方躍春，王瑞.AUTOCAD2009中文版標準教程[M].北京：科學出版社，2008.

[3]北京天正軟件股份有限公司.天正軟件-暖通系統(tǒng)T-Hvac2013使用手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[4]北京天正軟件股份有限公司.天正軟件-電氣系統(tǒng)T-Elec2013使用手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[5]北京天正軟件股份有限公司.天正軟件-給排水系統(tǒng)T-WT2013使用手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[6]云?？萍?TArch2013天正建筑設(shè)計從入門到精通[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015.