隨著設(shè)計手段的日益更新，各專業(yè)、各環(huán)節(jié)都在著手實現(xiàn)全面數(shù)字化設(shè)計的目標。數(shù)據(jù)是新一輪改革創(chuàng)新的生產(chǎn)資料，軟件是生產(chǎn)工具。生產(chǎn)工具之間的數(shù)據(jù)壁壘是阻礙數(shù)據(jù)采集應(yīng)用的障礙，也是傳統(tǒng)設(shè)計方式的一個痛點。對于火力發(fā)電廠汽水管道支吊架設(shè)計而言，以往的布置設(shè)計是以初步設(shè)計為基礎(chǔ)，通過在CAESAR Ⅱ中進行管道建模、應(yīng)力分析驗證管道、支吊架布置的合理性。但是，為了實現(xiàn)與各專業(yè)間的實時設(shè)計協(xié)同，勢必要求布置模型必須整合在一個數(shù)字化設(shè)計平臺上，對于管道設(shè)計人員來說，意味著要在數(shù)字化設(shè)計平臺和分析軟件中重復(fù)建模，而且需要保證兩者的一致性。所以，打通分析軟件、支吊架設(shè)計軟件和數(shù)字化平臺之間的數(shù)據(jù)壁壘，是減少反復(fù)建模、反復(fù)錄入數(shù)據(jù)、保證設(shè)計與模型一致性的前提條件。本文將解析如何運用數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)的傳遞與充分利用，組成合理的管道、支吊架數(shù)字化設(shè)計流程，生成完整的設(shè)計圖表和數(shù)據(jù)。

項目目標

第一，通過開發(fā)數(shù)據(jù)接口，打破數(shù)據(jù)壁壘，幫助設(shè)計人員完成設(shè)計數(shù)據(jù)在軟件之間的多次傳遞，減少管道、支吊架反復(fù)建模工作量。

第二，模型和設(shè)計參數(shù)整合到統(tǒng)一的平臺，實現(xiàn)各專業(yè)協(xié)同設(shè)計，實現(xiàn)項目整體數(shù)字化移交。

開發(fā)思路

流程設(shè)計

首先在Smart 3D中完成管道建模，包括管道、管件、閥門、儀表、邏輯支吊點。對于不需要做應(yīng)力分析的管道，直接從Smart 3D中抽取邏輯支吊架的坐標信息、吊架類型，導(dǎo)入Echart軟件進行支吊架結(jié)構(gòu)設(shè)計；對于需要進入CAESAR Ⅱ做應(yīng)力分析的管道，以PCF作為數(shù)據(jù)交換的格式，直接輸出管道的PCF文件導(dǎo)入CAESAR Ⅱ中。通過在CAESAR Ⅱ中做靜態(tài)、動態(tài)應(yīng)力分析，對支吊架點位和支吊形式等參數(shù)進行修改，直至滿足設(shè)計需求。通過插件將邏輯支吊架點位、形式等參數(shù)返回到Smart 3D中，替換原Smart 3D中管道及邏輯支吊架的模型。然后，將三維平臺中的邏輯支吊架坐標、支吊架設(shè)計參數(shù)以PCF文件的格式傳遞給Echart中做支吊架結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過Import Echart 3D Data 和Location Equipment兩個插件把支吊架物理結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果傳遞到三維平臺進行自動組裝、定位物理支吊架的工作，并且應(yīng)用Smart 3D的碰撞檢查功能檢查碰撞。如果驗證方案不可行，則回到起始修改邏輯支吊架重復(fù)以上步驟；驗證方案可行后，在Smart 3D中生成支吊架點位平面圖、支吊架應(yīng)力分析結(jié)果報告、支吊架詳細安裝圖、零部件清冊等。

在整個設(shè)計流程中，最關(guān)鍵的步驟是數(shù)據(jù)傳遞。數(shù)據(jù)傳遞的完整性直接影響了設(shè)計精度和設(shè)計效率。整個流程中有4次數(shù)據(jù)傳遞，Smart 3D與CAESAR Ⅱ之間的模型數(shù)據(jù)雙向傳遞、Smart 3D與Echart之間的數(shù)據(jù)雙向傳遞。

接口設(shè)計

在管道信息從Smart 3D傳遞到管道應(yīng)力分析軟件和支吊架結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件時，采用了PCF數(shù)據(jù)傳遞標準。首先，編譯CAESAR Ⅱ安裝路徑下的PCF配置文件，使Smart 3D中的管件材料、支吊架參數(shù)、單位、SIFs因子信息與CAESAR Ⅱ中的參數(shù)對應(yīng)。生成PCF文件時，通過編輯Iso Stress模板，定制輸出的屬性內(nèi)容，例如，管道材料、通徑、最大運行溫度、最大運行壓力等，見圖1，實際生成的PCF文件中支吊架的參數(shù)信息見圖2。

由于Smart 3D是設(shè)計協(xié)同的核心平臺，在CAESAR Ⅱ中修改過的管道模型和支吊架點位、參數(shù)仍然需要返回到Smart 3D中去更新模型。設(shè)計人員也習(xí)慣直接在CAESAR Ⅱ中修改模型，因此，我們匹配了兩個軟件數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)信息。通過在Smart 3D中運行插件讀取CAESAR Ⅱ生成的mdb文件，給管道模型賦予材料、壓力等mdb文件中沒有的參數(shù)（圖3），程序自動在Smart 3D上組件管道模型、邏輯支吊架模型，并且將支吊架應(yīng)力分析結(jié)果反饋到邏輯支吊架上。自動組件的管道模型具有連接關(guān)系、邏輯支吊架繼承應(yīng)力分析參數(shù)，為后續(xù)設(shè)計出圖提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，效果見圖3、圖4。

在Smart 3D與Echart數(shù)據(jù)互導(dǎo)的過程中，也使用PCF文件格式傳遞數(shù)據(jù)。Echart會根據(jù)PCF文件中Support的數(shù)據(jù)生成支吊架信息。圖5為自動生成支吊架的明細信息，對比圖2發(fā)現(xiàn)，圖5中非零參數(shù)均是從PCF文件中讀取的，減少二次輸入數(shù)據(jù)的工作。

在這個基礎(chǔ)上結(jié)合CAESAR Ⅱ的數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計后，需要在Smart 3D中進行檢查碰撞、生成安裝詳圖等工作。通過程序讀取Echart生成的支吊架3D數(shù)據(jù)表信息，見圖6，數(shù)據(jù)包括支吊架零部件編號（符合發(fā)電廠汽水管道支吊架設(shè)計手冊D-ZD2010）、尺寸信息、支吊架根部坐標、管部坐標、角度等，對應(yīng)插件中不同類型的建模代碼；實現(xiàn)自動組裝，自動定位整體支吊架，免去了支吊架二次建模和定位的工作，為在三維平臺生成設(shè)計圖表提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。圖7為自動組裝定位的支吊架模型，圖8為支吊架安裝詳圖。

圖1 定義Iso Stress模板

圖2 PCF文件中邏輯支吊架的參數(shù)信息

圖3 CAESARⅡ模型導(dǎo)入Smart 3D界面

圖4 CAESARⅡ模型導(dǎo)入Smart 3D效果對比

圖5 Echart中的支吊架明細信息

圖6 Echart生成的3D數(shù)據(jù)表

圖7 自動組裝定位的支吊架零部件

圖8 支吊架安裝詳圖

結(jié)語

Smart 3D擁有更龐大、更開放的數(shù)據(jù)庫，通過定制各種形式的標簽，能定制出符合各種需求的圖表模板，如管道布置圖、ISO圖、支吊架點位圖、支吊架安裝圖、管道材料清冊、支吊架清冊等。甚至可以根據(jù)業(yè)主需求，統(tǒng)計某個型號管件的個數(shù)、凈重、管系、坐標等參數(shù)。

完整、強大的數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)應(yīng)用提供了無限的可能性，但同時也要求設(shè)計人員錄入更加龐大、精確的數(shù)據(jù)。遵守數(shù)據(jù)復(fù)用的原則，通過無損的數(shù)據(jù)接口，可以最大程度地減少設(shè)計人員的數(shù)據(jù)錄入量和錄入次數(shù)。例如，管道的模型信息和邏輯支吊架信息在Smart 3D、CAESAR Ⅱ和Echart中如果能實現(xiàn)實時同步的話，就能減少設(shè)計人員的數(shù)據(jù)手動同步工作。

通過模型數(shù)據(jù)傳遞協(xié)議、自定義開發(fā)接口，將管道設(shè)計過程中產(chǎn)生的林林總總的各個階段的數(shù)據(jù)匯總到一個開放的數(shù)據(jù)平臺上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的便捷查看、反復(fù)調(diào)取，延長了數(shù)據(jù)的生命周期。未來，我們將會繼續(xù)以數(shù)據(jù)為起點，通過數(shù)據(jù)接口把更多工具軟件整合起來，打通傳統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)換數(shù)字化設(shè)計時產(chǎn)生的痛點，使數(shù)據(jù)在設(shè)計中發(fā)揮更大的作用。