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摘要：文章结合火力发电行业自身特点，分析了火力发电企业的实际业务需求，对PDMS系统在某设计院的应用进行了研究。同时就PDMS系统目前在国内的应用情况进行总结，对存在的问题提出建议，对国内同类企业的技术更新具有一定的参考价值。
关键词：电力设计；三维设计技术；PDMS；应用研究
引言
三维模型设计是在计算机中建立能真实表现电厂现实的电厂三维模型。电厂三维模型以设计参数、形状特征、材料特征等所描述，附有图形和物理属性，作为设计核心始终贯穿在整个工程项目的生命周期中，与二维设计所产生的平面图形有着本质的区别。早在20世纪90年代初期，一些发达国家的工程公司就已经全面采用三维技术来进行工程项目的设计、施工管理，并取得了较好的经济效益，工程不再是一个孤立事件，而是一个综合的、连续的、协作的、具有生命周期的过程，是一个连续的统一体。国内在工程设计中应用三维设计起步较晚，分为两个阶段，第一阶段的三维模型应用技术主要利用基本图形平台进行三维建模；第二阶段是通过引进国外三维工厂设计系统，进行二次开发和用户化，建立三维模型生成二维施工图，使其满足国内工程设计要求。三维设计的技术特点主要体现在其直观性、协同性、数据贯通以及信息集成四个方面。
本文主要从三维设计的需求分析和三维设计在火力发电厂设计过程中的应用情况进行分析研究，对国内火力发电的三维设计存在的问题提出建议。
三维设计的技术优点分析
三维设计具有比二维设计明显的优势，具体体现在三维设计对设计单位的影响、对工程投资方带来效益和对施工企业带来效益等几个方面。
三维设计对设计单位的影响
首先，三维设计带来设计组织模式的变化。采用三维设计技术进行电厂设计，不仅给设计院带来了先进的设计手段，同时也带来了国际上先进的设计理念，带来的是整个设计模式的变化，设计过程从原来的扁平化运作转变成为流水线作业，设计人员要设计过程从原来的扁平化运作转变成为流水线作业，设计人员要各自精于自己负责的环节；设计组织的协同化,是整个项目的设计人员在统一的平台上协同工作；设计组织的协同化必然带来设计过程的动态化，整个设计的过程从原来相对静态的过程逐步转变为动态的过程，通过这个平台，专业和专业之间，人员和人员之间能够更加便捷、顺畅地沟通。通过这三个改变，设计的成品质量更好，设计的效率得到提高。
其次，设计单位设计效率的提高。生存的根本是设计质量，而设计效率的提高是企业降低成本、提高效益的关键。采用PDMS进行布置设计，比传统的设计手段更缩短工期；根据国内用户近几年的设计经验，采用三维设计初期,从初步设计到施工图结束，整体设计效率提高25%。这种技术变革，不只是给设计院带来效益，而是给工程投资方、设计人员和施工方带来了“三赢”。
三维设计给投资方带来的效益
三维设计进一步提升设计质量、保证了较高的设计效率，从而确保投资方工程的进度和工程质量，同时，采用三维设计可以进一步优化布置方案，节省投资。采用三维设计可以保证不同的布置方案可以通过搭积木的方法来实现，每个设计方案都可以方便地修改和保存，每个方案都存储在三维数据库中。通过数据库，可以非常方便地查询和统计汇总，并作为参考数据指导方案优化。所以，通过三维设计手段的应用，设计人员能够更容易地进行设计方案的优化，从中选择更经济的布置方案。
三维设计给施工企业带来的效益
第一，最大限度地避免碰撞，减少施工中的返工。三维设计是使设计人员在同一个模型中设计，可以很在大程度上避免传统设计中由于版本控制、专业内协同和专业间协同的失误导致的碰撞，大大减少施工单位因为碰撞造成的返工。
第二，更准确地统计管道材料，减少采购的误差。管道零部件和材料用量都从模型中直接统计出来，避免了手工统计的失误，能够减少施工采购部门过去因为“错、漏、缺”造成的采购返工。
第三，轴侧图的出图方式更加有利于管道下料和施工。过去由于设计手段的限制，设计成品通过平断面图来体现,而管道轴测图是被国际上广为接受的管道施工图纸标准，相比于传统的，它表达的管道信息和安装材料的内容更加全面，细致，更有利于管道施工。同时，在管道轴测图的基础上，很容易完成管道下料图，减少了制作下料图的工作量。
发电厂设计工作需求分析以及PDMS说明
发电厂设计需求分析
发电厂设计的三维设计需要主要考虑从工程创建阶段、设计阶段、校审阶段以及出图阶段四个方面来阐述电厂设计的不同阶段的需求。
在工程创建阶段，单位首先确定项目经理及各专业主设人，再由各专业主设人确定参与此工程的设计人员。在进行三维设计时，可设定一台服务器，在此服务器上创建好工程名，如何确定各级参与工程人员的权限是首要问题。设计人员应有相对应读写权限的数据库，同专业的设计人员以及不同专业的设计人员都有读他人数据库的权限，但没有写权限，主设人有读写本专业设计人员数据库的权限，但在写权限时会有后台记录，项目经理及主任工程师有审核权限，但没有修改权限等。此处重点在于权限控制，如何使得各级人员能自主设计、自由查询以及更方便给其他专业提资，这个是工程创建阶段重点考虑的方向。其次,在此阶段还应包含对设计过程中所需元件的创建，这里对元件的基本参数、关联属性等有较高的要求。
在设计阶段，主要有两个问题难点。一是设计人员对自己所属卷册的设计建模工作及布置工作，压力等级的选择、所用元件参数选择以及楼板、梁柱等承重以及设计布置等；二是提资问题，工程中比较繁琐的就是各专业的提资问题，汽机、电气、水工等专业向土建专业方面提资，专业内部的相互提资以及提资后的反馈，任一环节出了问题就容易导致工程中的纸漏，将会导致在施工期间的回馈与工程损耗。
在校审阶段，首先项目经理以及主任工程师要能迅速找到某一需要审核的卷册，并能将此卷册所关联的本专业和其他专业的设计成功显示，还需要在屏幕中显示本卷册的设计思路、设计流程以及布置结果，在这一级校核完毕后输入意见及修改方案，提交的同时信息发布给设计人员，设计人员在得到信息的同时进行修改，修改完毕后再次提交，直到校核通过。这个阶段难点就在于如何能显示卷册的设计思路、设计流程以及布置结果，还能显示此卷册所关联的本专业和其他专业的设计成果，并将其关联属性显示出来。
设计、校审结束后，就是最后的出图阶段，三维设计应体现立体层次的优点，能自动化、智能化出图，三维出图能更方便的从各个角度来截取模型，保持较好的一致性，并能自动在超过多少间距的时候进行距离标识。当然这里还存在一些问题，比如线形的选择，标识的选择以及图框、1090的设定，这些不仅要符合设计单位当前出图风格，也要体现三维出图自身的特点。
发电厂三维设计软件PDMS说明
随着国内各大设计院对三维设计的需求日益迫切，各大设计院纷纷引进PDMS软件作为三维设计平台，图1为典型PDMS系统结构图，下面简要对PDMS系统进行说明。
在工程应用中，为满足设计各个阶段需求，PDMS系统平台以工程对象为核心，关联相对应文档数据、中立XML数据和模型数据以及工程对象，拓展至工程对象管理，辅助以信息访问、数据安全、全球及异地项目协同等方法，这样从工程对象一层层的铺开，所有外部数据及后期管理紧密围绕工程对象，会使设计方式更加有效，管理更加方便。
PDMS设计主体思路的特点包括：针对电厂的数据库和图形技术以提供三维电厂设计模型资料；全国范围内的异地协同设计功能；一体化系统逻辑模型和三维实体模型,提供动态可视化的二维和三维设计集成；兼容大部分主流工程应用软件；以符合15015926框架的中立信息形式，管理项目和电厂全生命周期中由不同应用程序产生的结构化和离散工程信息，包括文件图纸、模型和数据，并实现其基于工程对象的相互关联和协同；对项目和电厂工程信息实现全面基于网络的异地协同工作与信息共享；完整的电厂全生命周期信息管理解决方案，可以实现针对电厂项目工程信息的全面内容管理、审核追踪和变更影响分析，并最终实现电厂项目真正的组态配置管理。
总结及展望
文章通过分析三维设计技术的应用对设计院、业主以及施工单位所带来的影响，指出三维设计在工程项目设计中应用的相关特点，分析设计企业对三维设计过程中的基本需求，同时对现有三维软件PDMS进行了介绍，对目前还没有使用PDMS系统的相关设计企业具有参考价值。
虽然目前PDMS系统在三维设计领域取得了较好的成绩，但这并不是说三维设计仅限于此，今后三维设计工作仍有很多路要走，针对国内目前工程建设实际情况，各大设计院以及PDMS系统开发公司应在工程总承包项目的三维实施进行尝试及开发，同时在数字化电厂方面需要不断进步，为数字化电站的进程奉献力量。
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论文作者:卫小宁,田华娟
论文发表刊物:《科技中国》2016年10期
论文发表时间:2017/1/5
标签：三维设计论文; 工程论文; 电厂论文; 设计人员论文; 模型论文; 阶段论文; 管道论文; 《科技中国》2016年10期论文;