摘要：本文依托实际工程对火电厂平台扶梯三维数字设计技术进行创新。重点介绍三维平台扶梯数字设计技术研发过程，改变传统的设计方式，平台扶梯设计由原有的二维设计，三维建模的方式转变为三维数字设计。改变传统出图方式，实现了平台扶梯三维模型自动生成，材料表自动统计，平、立面图自动抽取标注。充分考虑人性化设计，增加平台扶梯人工检修空间的设置，提升设计质量。
关键词：平台扶梯；三维数字设计
引言：
国家“十三五”时期是信息化引领全面创新，构筑国家竞争新优势的重要战略机遇期，是信息技术从跟跑并跑到并跑领跑抢占战略制高点的激烈竞逐期，也是信息化与经济社会深度融合、新旧动能充分释放的协同迸发期。必须认清形势，树立全球视野，保持战略定义，加强统筹规划，着力补齐短板，主动顺应和引领新一轮信息革命浪潮，在新的历史起点上开创信息化发展新局面。山东院积极开展三维数字设计技术，通过联合与自主开发相结合，完成了多专业系统集成，三维数字设计水平处于国内领先水平。因此，不断优化三维数字设计势在必行。本文重点阐述三维平台扶梯数字设计的技术研发与应用。
一、火电厂平台扶梯设计现状
平台扶梯在传统火力发电厂的设计中，主要采用二维平面设计。随着工程的深入，国内外项目中对平台扶梯的设计提出了更高的要求，而国内现有的设计手段已经无法完全满足设计需要。以往汽机房平台扶梯设计先由设计人进行CAD二维绘图，三维建模检碰，根据碰撞检查报告修改三维模型及相应的CAD图纸，这种”二倒手”的设计模式。该模式不能真正发挥三维协同设计的作用，增加了设计工作量，模型建立繁琐，无法自动生成材料表，材料统计人为因素存在误差，造成材料余量过多，增加工程的成本及现场施工工作量。以往三维平台扶梯设计过程如图1
图1
二、三维平台扶梯数字设计工具的开发
2.1PDMS平台
在“一个平台、一个数据框架、一个模型”的指导原则下，以同时满足可视化的全信息三维模型、三维协同设计、三维精细化设计的要求为目标，深入研究和创新三维平台扶梯数字设计。以2001版《钢制平台扶梯设计手册》为基础，利用PML语言自主开发了三维平台扶梯数字化设计工具，通过输入可变参数，快速生成全信息平台扶梯三维数字精细化模型，实现三维平台直接抽取所需设计图纸，材料自动统计。
2.1 参数化元件库的开发
三维数字设计技术是以元件库为基础，参数化元件库是三维数字设计的重要部分。将常用的梁、柱、边框、板、栏杆等部件做成参数化的元件，形成专业三维参数化数据库。依据规范化的数据库，开展三维数字设计，保证了模型数据的完整性和准确性，减少了设计人员建模的工作量，大大提高了三维数字协同设计的效率和专业设计人员三维数字化设计的积极性。
2.2全信息三维模型开发
将平台栏杆、平台支撑、平台板等杆件进行研究开发。通过确定三个自定义的设计参数，即平台长、平台宽、平台高的输入来建立所需平台大小及标准间距的栏杆。针对模型中的每个最小对象或部件都要带有足够的工程属性，这些属性包括工程设计、施工、采购等各方面需要的信息，既可直接附属在设计的三维模型里，又可以在数据架构里进行管理汇总。操作简捷，生成了全信息三维模型。下图为新开发创建平台栏杆工具（图2）及生成平台栏杆的效果图（图3）
图2：平台栏杆设计工具 图3：平台及栏杆生成效果图
2.3直梯、斜梯工具的开发
传统的直梯、斜梯建立需要人工选择每个杆件的类型、尺寸、拉伸长度等属性，并且直梯的护笼、斜梯扶手间距都为非标准类型。通过创新将《钢制平台扶梯设计手册》中的直梯、斜梯的型号全部写入程序中，设计人只需选取直梯或斜梯的型号，选择好所用杆件等级直接生成所需高度的直梯、斜梯。三维模型一键式生成，有效缩短了设计时间，大大调高了工作效率。
2.4自动生成材料表
传统的二维统计材料全部靠人工计算，布置修改后，材料需重新统计，花费的时间周期长，而且容易出现人为的漏算、错算，给设计人、校核人带来较多的工作量。在创新中将平台杆件材料属性全部设置在程序中，可以直接在PDMS中抽取平台扶梯材料表，保证了在设计方案不断修改的情况下，各种材料统一能够一键式同步更新，而不像现在这样重新建模或重新人工计算。
综上所述，应用该新开发平台扶梯工具，一个平台扶梯设计到出图耗时有原有的8小时缩短到现在约0.8小时，提高工作效率90%。引用标准化的平台栏杆尺寸，模型准确度得以进一步提高，能够自动统计材料、直接抽取平、立面图。经过项目的检验，符合设计人员要求，设计效率提高，取得了良好的效益。
三、优化空间
三维数字设计提供了一个真实的”三维空间”来帮助设计人描述其最初的设计概念或设计原型。采用虚实体相结合的方式，可直观的观察到在平台以上两米的空间范围内阀门、管道、操作人员的空间占位及可能发生的碰撞。能够让相关设计者更好的进行空间占位设计，检修人员更舒适、更安全的去检修操作，有效避免各类空间设计冲突。
四、人性化碰撞检查
碰撞检查是三维精细化设计的重要手段，碰撞信息是否准确，与模型的精细化程度息息相关，模型必须与施工蓝图一致，并且全面，才能保证碰撞信息的准确。在施工图阶段，各个卷册实行实时碰撞检查，平台扶梯在碰撞检查方面进行专项检查。要求平台设置操作、检修所需空间，扶梯、步道设置通行所需空间，统一加入到碰撞检查范围内。这样以来，提高了碰撞检查的准确性，并且与现场施工保持一致。
五、结论
采用三维数字协同设计的平台扶梯，改变原有的三维建模，二维出图的设计模式，建立三维协同数字化集成平台，形成符合国际惯例的三维设计工作流程。改变传统的设计范围和设计深度，精细化水平大幅度提高，使三维数字化模型与现场施工趋于一致，实现“无差错设计、无碰撞施工、无缝隙移交”。
论文作者:王胜男,马永博,郝文婷
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/27
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