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三维设计在核电工程中的应用

0 引言

随着计算机技术的发展，三维设计正越来越受到人们的重视，利用三维新技术手段进行设计不仅可以向人们展示直观的数据模型，还可以通过一系列的自动化手段（如抽取材料列表，碰撞检查等）将复杂的工作交由计算机来完成，大大提高了生产效率。本文以岭澳二期核电工程为例，介绍三维设计在核电工程中的应用情况。

1 岭澳二期三维设计概况

岭澳二期工程为百万千瓦级压水堆核电机组，广东省电力设计研究院承担常规岛的设计工作。这是该院第1次在核电工程中的自主化设计，为了提高设计质量，在该工程中全面运用了三维设计手段，下面就其主要特点进行分析。

（1）使用范围广。该工程使用的三维软件由Bentley公司提供，该软件由基于microstation平台的一系列专业软件构成。参与核电设计的人员基本上都把三维软件作为首要设计工具，表1为各传动装置专业使用软件的具体情况。

每个专业在三维设计中都投入了大量的人力。目前，热机及水工专业各个卷册均采用了三维设计，管道均具有三维模型；其他专业如电气、热控及土建等，配有专人建模，人员配备规模相对于其他工程明显增加。

（2）三维设计的应用深度进一步增加。三维设计在以往工程中的应用主要是建管道模型及出施工在测力源上使用美国铨力原装进口高精度拉压传感器图，而在岭澳工程中的应用进一步加深，设计人员、校核人员等都可以在这个平台下完成各自的工作；通过进行碰撞检查，可以有效避免碰撞，大大减少了在现场由于碰撞而引起的设计变更。

（3）与外单位的联系也采用了三维设计。核电工程接口繁多，涉及到诸多的生产厂家。如该工程主机生产厂家为ALSTOM，与该厂家的设计配合也采用了三维设计：直接将其三维模型纳入到整个模型中，通过碰撞检查的方式进行配合，更加直观地完成了设计。通过三维设计软件的应用，设计单位与厂家的配合变得越来越直观，也越来越容易。

（4）三维管理软件应用更加深入。在岭澳二期核电工程中，三维设计的深入应用还得益于Bentley公司的Project Wise文件管理系统，通过该软件集成了统一的工作平台，将各个专业的设计资源共享在这个平台上，并通过权限管理使不同的人分享到不同的资源，在这个开放的平台上，资源得到了充分利用。该软件还实现了与其他软件的无缝连接，设计人员可以在这个平台中打开各种程序，进行与工作相关的各种操作。

2 三维设计存在的问题

三维设计可以提高效率，但与二维设计相比，也有不足的方面。

（1）建模比较简单，但不易修改。使用PlantSpace建一条管道模型与采用二维的方法画一条管道，所需的时间相差无几，但对于管道的修改，三维设计方法却远远没有二维设计方法方便。管道的设计往往修改频繁，尤其是核电工程，修改工作占有相当大的比例，所以从出图的速度来讲，三维设计方法不占优势。

（2）稳定性有待提高。越是复杂的东西便越难维护，三维软件亦是如此，其往往由多个专业软件组成，结构复杂，在运行过程中占用的内存大。一旦出现问题，大部分很难找到原因，非专业人士解决起来较为困难，影响使用者的积极性。

（3）数据维护成本高。三维设计中产生的问题大部分由数据库引起，为了减少问题的发生，必须投入人力认真维护好数据库。三维软件设计复杂，使数据维护成为一个既需要一定的专业知识作为指导，又很繁琐、易错的工作，这加大了数据维护的成本。

（4）专业间的三维设计深度不均。目前，热机专业三维设计不但达到了出图的水平，还可以进行碰撞检查等一系列的工作，但对于其他部门，三维设计还停留在较浅的阶段，有的纯粹是为了建模。其中的原因主要在于各专业使用三维软件的目的不一样，因为有些专业无法用三维出图，三维设计对于他们来说，可能纯粹就是为了碰撞检查，对热机专业有用，对于其他专业可能并没有多大的意义。

3 对三维设计的建议

3．1 应不断加强对三维出图模式的探索

三维设计的优点是很明显的，在现有的出图方式及出图模式下，二维设计仍然具有自己的特色，在施工的高峰期，乌苏人们往往舍弃三维设计而改用二维设计。出现这种现象的主要原因在于目前的出图方式，三维设计软件的复制功能较弱，可移植性较差，在使用二维设计软件做图的时候，对于相似的平面图，可以很轻易地套用以前的工程，但对于三维模型，由于带有属性以及做图方式的差别，套用工程并不容易。

其次，三维设计虽然直观，但出图方式仍有待完善，例如支吊架的出图方式，二维是列支吊架一览表出图，三维是支吊架安装图。二维出图方式快捷、复制性强，而目前使用Support Modeler进行支吊架设计上限温度值越高，高效率没有得到明显的体现。

从二维到三维做图过程的转变不同于从手工绘图到二维电脑绘图过程的转变，手工绘图到二维电脑绘图，并不涉及出图方式的改变，然而从二维绘图到三维绘图出图方式有改变，很多人不适应，从而构成了一对很明显的矛盾，这对矛盾的焦点在于出图方式以及工作模式。如果仍然按照二维出图模式来进行A、矫直：对从盘卷上制取的试样三维设计，必然存在着种种问题，所以，三维设计必须有其自己的工作模式，只有不断加强对三维出图方式和工作模式的探索，工作效率才有可能得到提高。

3．2 应以数据库为中心对软件进行维护

数据库是三维软件的核心，这主要是因为在三维设计软件中，所有的管件和支吊架均采用数据库进行存贮；其次，在每步操作中，无论是生成管道还是放置阀门，都需要与数据库进行连接，从数据库提取数据。所以，保持数据库的稳定是软件运行稳定的基础，一旦数据库出现问题，三维设计便无法顺利进行，更无从谈起工作模式之类的问题了。

实际应用中，出现的一些问题也往往由数据库引起，所以必须维护好数据库。笔者认为应从以下几方面入手：

（1）对于数据库的权限应该有明确的控制，只能让数据库管理员有修改的权限；

（2）对数据库的修改应操作规范，对于增加或删减的数据均需要有人进行审查；

（3）应有专人进行数据库的维护，及时按照设计人员的要求更新开关，避免由于缺乏数据库元素而影响进度。

3．3 加强软件的定制与二次开发

软件往往面向大众，而不同的单位对软件有不同的需求，为了满足这种需求，便需要加强对软件的定制与二次开发。在这个过程中，对需求的描述是很重要的部分，只有开发人员对用户的需求有准确和全面的了解，才有可能开发出适合需求的软件，所以，由具有工程背景且熟悉工程的人员参与开发，将会降低开发的难度，并提高工作效率。

3．4 制订统一标准，规范化三维设计

由于很多人已经习惯了二维设计的工作流程，在转到三维设计时往往搞不清白己该做什么，该怎么做，三维设计的目标、出图步骤、出图目标等都不明确，所以，为了更好地推广三维设计，需要制定一个统一的三维标准，讲求三维设计的规范化。

3．5 三维设计应重视过程

三维设计是一个循序渐进的过程，要得到某个结果，需要花费很大力气。拿碰撞检查来说，每个月末的碰撞检查需要有一系列的准备工作，例如，首先需要敦促各专业按照上一个月的修改意见进行模型修改，模型修改完毕后，方能进行碰撞检查，碰撞检查后的结果需要进行梳理，去除无效碰撞，对于有效碰撞要按专业分类并找出碰撞位置，最后方能召开碰撞检查会议，进行专业问的配合。

3．6 应加强对软件的研究

对于管理者来说，三维设计相对于二维设计来说是一种新型的设计模型，在这种模型下，需要探索新的管理模式与方法，而这种管理模式与方法对于不同的三维软件并没有多大区别。也就是说，软件只是一个工具，三维软件使用的都是相似的管理思路。但对于软件的使用者来说，软件使用的便捷性直接影响其工作效率及工作心情，所以，应加强软件的应用性研究。

4 结束语

三维设计正成为一种趋势，为了加强企业的竞争力，越来越多的公司开始用三维软件进行设计。三维设计直观、自动化程度高，正确使用三维软件可以提高效率，但与二维出图方式相比，三维设计也存在一些不足，如修改不易、维护成本高等。用好三维设计软件需要不断探寻三维出图的规律，不断弥补三维软件存在的不足。只有在使用中不断完善，才能充分发挥三维设计的优势，使企业在竞争中立于不败之地。

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