1、三維協(xié)同設(shè)計在水利水電工程設(shè)計中的應(yīng)用陳亞軍 何文波 王浩民(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院 哈爾濱 150080摘 要 :工程勘測設(shè)計是水利水電工程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)和依據(jù) , 設(shè)計手段的變遷共經(jīng)歷了三個時代,即手 工繪圖時代 -電腦繪圖時代 -三維協(xié)同設(shè)計時代,目前三維設(shè)計手段已經(jīng)成為工程設(shè)計技術(shù)的發(fā)展方向與趨 勢。三維協(xié)同設(shè)計之所以能迅速成為 CAD 技術(shù)的主流,是因為它有許多傳統(tǒng)的平面二維設(shè)計所無法比擬的 優(yōu)越性,本文論述了三維協(xié)同設(shè)計與二維設(shè)計的強大優(yōu)勢,并把三維協(xié)同設(shè)計手段運用到實際水利水電工 程設(shè)計中。關(guān)鍵詞 :三維協(xié)同設(shè)計;水利水電; Bentley中圖分類號 :文獻標(biāo)識碼 :A

2、 文章編號 :1 引言隨著計算機及信息技術(shù)的迅速發(fā)展和日趨完善, 三維技術(shù)在機械、 電子、 航 空、 航天以及建筑等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用, 但在水利水電行業(yè)卻鮮有涉及。 為 了全面提高水利水電工程設(shè)計質(zhì)量、效率和水平 , 優(yōu)化設(shè)計流程 , 提高設(shè)計信息的 共享與復(fù)用性, 適應(yīng)水利行業(yè)信息化、 數(shù)字化發(fā)展趨勢的客觀需要, 滿足客戶或 業(yè)主對設(shè)計成果可視化、直觀化的基本要求,提高勘測設(shè)計市場的綜合競爭力, 黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院引進國際上先進的 BENTLEY 三維設(shè)計軟件 平臺, 在消化吸收的基礎(chǔ)上, 結(jié)合水利水電工程的特點, 深入研究了三維設(shè)計的 方法和工作模式, 初步掌握了該平臺在水

3、利水電工程設(shè)計中的應(yīng)用方法, 積累了 應(yīng)用經(jīng)驗。2 三維協(xié)同設(shè)計的優(yōu)勢三維協(xié)同設(shè)計之所以能迅速成為 CAD 技術(shù)的主流,是因為它有許多傳統(tǒng)的 平面二維設(shè)計所無法比擬的優(yōu)越性。其主要作用是使參與項目的各專業(yè)相互交 流、 相互溝通、 相互協(xié)調(diào), 以最大程度將設(shè)計中因為協(xié)調(diào)不暢而產(chǎn)生的問題最小 化和最少化,大大提高設(shè)計團隊的效率和設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量。表 -1對二維、 三維設(shè)計從性能、 效率等諸多方面進行了比較, 三維設(shè)計顯示 了其對結(jié)構(gòu)描述更真實、 更準(zhǔn)確、 更全面的強大優(yōu)勢, 克服了二維設(shè)計中可想而不可見的缺點,是技術(shù)進步的必然趨勢。筆者認為“三維設(shè)計”是設(shè)計的終極手 段。表 -1 二維設(shè)計與三維設(shè)計

4、的比較 注:CAD (計算機輔助設(shè)計 /CAE(計算機輔助工程 /CAM(計算機輔助制造三維協(xié)同設(shè)計的優(yōu)勢還體現(xiàn)在 :(1直觀、形象三維設(shè)計生成的三維模型直觀形象, 可使各級行政領(lǐng)導(dǎo)一目了然, 了解模型 內(nèi)容,為成果匯報提供豐富的素材,提升設(shè)計大院的整體形象。(2空間布置問題易解決二維圖許多難以實現(xiàn)的空間布置問題,在三維設(shè)計時可以輕易得到解決。 (3提高設(shè)計效率三維設(shè)計手段可很大程度地提高設(shè)計效率, 尤其是團隊效率, 通過協(xié)同設(shè)計, 可大量減少或縮短專業(yè)間配合環(huán)節(jié), 通過三維模型可進行二維出圖、 工程量自動 統(tǒng)計等,減少設(shè)計工作量,提高標(biāo)準(zhǔn)化程度,通過建立建全參數(shù)化原件庫,使設(shè) 計效率大幅度提

5、高。(4提高設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量三維設(shè)計更加精確:帶信息的三維模型, 其數(shù)據(jù)是唯一性的, 具有復(fù)用性 工程量統(tǒng)計相當(dāng)精準(zhǔn)利用三維模型可提高設(shè)計的合理性, 優(yōu)化設(shè)計通過碰 撞檢查和模型校驗,可減少結(jié)構(gòu)內(nèi)部布置的錯、漏、碰現(xiàn)象。(5實現(xiàn)可視化校審可視化校審可大幅減少會審時間, 通過自動化批注跟蹤管理, 提高校審效率、 減少校審工作量;提高校審意見的管理水平,減少錯誤遺漏。3 設(shè)計實施方案高效協(xié)同是需要標(biāo)準(zhǔn)化對其進行保障的, 在復(fù)雜條件下的多專業(yè)三維協(xié)同尤 其是如此。 在標(biāo)準(zhǔn)化的前提下, 專業(yè)間資料互提的數(shù)據(jù)接口問題以及數(shù)據(jù)的重復(fù) 利用問題均可以得到很好的解決。利用 Bentley 三維協(xié)同設(shè)計解決方案標(biāo)準(zhǔn)

6、化 布署容易的特點, 可根據(jù)三維設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn), 建立三維設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)資源文件包 (包 含種子文件、 字體、 圖層、 線型、 標(biāo)準(zhǔn)配置文件、 各種模板、 模型劃分、 ProjectWise 上組織結(jié)構(gòu)、人員權(quán)限等內(nèi)容 ,建立標(biāo)準(zhǔn)化三維環(huán)境,即標(biāo)準(zhǔn)化 Worksapce 。 在設(shè)計項目開始前, 在標(biāo)準(zhǔn)工作環(huán)境的基礎(chǔ)上, 建立項目統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)、 項 目標(biāo)準(zhǔn)庫,并將此信息通知相關(guān)參與專業(yè)。同時, 項目開始前, 在標(biāo)準(zhǔn)工作環(huán)境下進行任務(wù)分解, 將任務(wù)分派至專業(yè)或 個人。若有必要可結(jié)合項目的文件命名規(guī)則在 ProjectWise 環(huán)境中將分解后的 任務(wù)直接建立對應(yīng)的設(shè)計文件。 設(shè)計人員在工作中只需打開文件即可

7、, 無需再自 行創(chuàng)建文件。利用 ProjectWise 獨特的文件名與文件說明的替代顯示技術(shù),可 以保障既能讓設(shè)計人員看到熟悉的、 可讀的中英文文件名, 又可在后臺實現(xiàn)符合編碼規(guī)則的文件存儲名。 各專業(yè)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下進行個專業(yè)三維協(xié)同設(shè)計, 各專業(yè) 可根據(jù)權(quán)限調(diào)用、 查看相關(guān)專業(yè)的設(shè)計資料。 各相關(guān)專業(yè)完成設(shè)計后 (或設(shè)計的 節(jié)點階段 ,進行模型的總裝和綜合檢查,如有問題則反饋信息至相關(guān)專業(yè)進行 修改, 然后再次進行綜合檢查, 直至沒有問題檢出。 對確認無誤地綜合模型進行 固化,以此為基礎(chǔ)進行二維圖紙的抽取和工程數(shù)量的統(tǒng)計。工作流程見下圖。 4 實際應(yīng)用2011年底龍江院把三維設(shè)計協(xié)同設(shè)計手段應(yīng)

8、用到實際工程,以穆棱市奮斗 水庫為依托,以 Bentley 軟件為平臺,實現(xiàn)了設(shè)計手段的全新突破。奮斗水庫是中國黑龍江省十二五規(guī)劃重點推薦項目, 奮斗水庫具有以城鎮(zhèn)供 水為主, 結(jié)合防洪, 兼顧灌溉和發(fā)電等綜合利用任務(wù), 是黑龍江新能源和可再生 能源產(chǎn)業(yè)重點項目。龍江院“奮斗水庫設(shè)計團隊”基于 Bentley 產(chǎn)品,借助 PW 協(xié)同可控的三維 環(huán)境進行工程模型集成。表 -2列出了奮斗水庫工程設(shè)計相關(guān)主要專業(yè)應(yīng)用的軟件模塊。表 -2 工程設(shè)計相關(guān)主要專業(yè)及應(yīng)用軟件模塊對應(yīng)表 由于三維設(shè)計手段的強大優(yōu)勢, 使各專業(yè)工程設(shè)計人員及參與各合作方之間 展開了有效溝通, 營造了一種濃厚的創(chuàng)新文化氛圍。 可

9、視化的三維模型和高清視 頻可清晰呈現(xiàn)復(fù)雜區(qū)域, 使專業(yè)之間的對接更加簡單、 快速, 從而加快了項目進 度,提高了設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率。利用三維設(shè)計手段進行的奮斗水庫工程設(shè)計共獲得以下五大項成果:奮斗水庫工程三維協(xié)同設(shè)計報告書奮斗水庫工程三維協(xié)同設(shè)計圖集 奮斗水庫工程三維協(xié)同設(shè)計匯報系統(tǒng) 三維協(xié)同設(shè)計解決方案評價報告 個人總結(jié)及日志匯編 同時，借助 Bentley 產(chǎn)品奮斗水庫工程項目設(shè)計周期縮短了 30%，節(jié)約人員 成本 125 萬元，設(shè)計圖紙的一次校審?fù)ㄟ^率由 60%提高至 90%，利用碰撞檢查 工具 BentleyNavigator 使碰撞發(fā)生的可能性降低了 90%。 參考文獻 1 李 斌,宗志堅,鄭會春 水利水電工程三維設(shè)計方法引進與研究J 人民黃河 2011(5:136-137 2 黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院三維協(xié)同設(shè)計試點項目組.奮斗水庫工程三維協(xié)同設(shè)計試點項