三维协同设计在水利水电工程设计中的应用

1、三维协同设计在水利水电工程设计中的应用陈亚军 何文波 王浩民(黑龙江省水利水电勘测设计研究院 哈尔滨 150080摘 要 :工程勘测设计是水利水电工程建设中的重要环节和依据 , 设计手段的变迁共经历了三个时代,即手 工绘图时代 -电脑绘图时代 -三维协同设计时代,目前三维设计手段已经成为工程设计技术的发展方向与趋 势。三维协同设计之所以能迅速成为 CAD 技术的主流,是因为它有许多传统的平面二维设计所无法比拟的 优越性,本文论述了三维协同设计与二维设计的强大优势,并把三维协同设计手段运用到实际水利水电工 程设计中。关键词 :三维协同设计;水利水电; Bentley中图分类号 :文献标识码 :A

2、 文章编号 :1 引言随着计算机及信息技术的迅速发展和日趋完善, 三维技术在机械、 电子、 航 空、 航天以及建筑等行业得到了广泛的应用, 但在水利水电行业却鲜有涉及。 为 了全面提高水利水电工程设计质量、效率和水平 , 优化设计流程 , 提高设计信息的 共享与复用性, 适应水利行业信息化、 数字化发展趋势的客观需要, 满足客户或 业主对设计成果可视化、直观化的基本要求,提高勘测设计市场的综合竞争力, 黑龙江省水利水电勘测设计研究院引进国际上先进的 BENTLEY 三维设计软件 平台, 在消化吸收的基础上, 结合水利水电工程的特点, 深入研究了三维设计的 方法和工作模式, 初步掌握了该平台在水

3、利水电工程设计中的应用方法, 积累了 应用经验。2 三维协同设计的优势三维协同设计之所以能迅速成为 CAD 技术的主流,是因为它有许多传统的 平面二维设计所无法比拟的优越性。其主要作用是使参与项目的各专业相互交 流、 相互沟通、 相互协调, 以最大程度将设计中因为协调不畅而产生的问题最小 化和最少化,大大提高设计团队的效率和设计产品的质量。表 -1对二维、 三维设计从性能、 效率等诸多方面进行了比较, 三维设计显示 了其对结构描述更真实、 更准确、 更全面的强大优势, 克服了二维设计中可想而不可见的缺点,是技术进步的必然趋势。笔者认为“三维设计”是设计的终极手 段。表 -1 二维设计与三维设计

4、的比较 注:CAD (计算机辅助设计 /CAE(计算机辅助工程 /CAM(计算机辅助制造三维协同设计的优势还体现在 :(1直观、形象三维设计生成的三维模型直观形象, 可使各级行政领导一目了然, 了解模型 内容,为成果汇报提供丰富的素材,提升设计大院的整体形象。(2空间布置问题易解决二维图许多难以实现的空间布置问题,在三维设计时可以轻易得到解决。 (3提高设计效率三维设计手段可很大程度地提高设计效率, 尤其是团队效率, 通过协同设计, 可大量减少或缩短专业间配合环节, 通过三维模型可进行二维出图、 工程量自动 统计等,减少设计工作量,提高标准化程度,通过建立建全参数化原件库,使设 计效率大幅度提

5、高。(4提高设计产品质量三维设计更加精确:带信息的三维模型, 其数据是唯一性的, 具有复用性 工程量统计相当精准利用三维模型可提高设计的合理性, 优化设计通过碰 撞检查和模型校验,可减少结构内部布置的错、漏、碰现象。(5实现可视化校审可视化校审可大幅减少会审时间, 通过自动化批注跟踪管理, 提高校审效率、 减少校审工作量;提高校审意见的管理水平,减少错误遗漏。3 设计实施方案高效协同是需要标准化对其进行保障的, 在复杂条件下的多专业三维协同尤 其是如此。 在标准化的前提下, 专业间资料互提的数据接口问题以及数据的重复 利用问题均可以得到很好的解决。利用 Bentley 三维协同设计解决方案标准

6、化 布署容易的特点, 可根据三维设计技术标准, 建立三维设计标准资源文件包 (包 含种子文件、 字体、 图层、 线型、 标准配置文件、 各种模板、 模型划分、 ProjectWise 上组织结构、人员权限等内容 ,建立标准化三维环境,即标准化 Worksapce 。 在设计项目开始前, 在标准工作环境的基础上, 建立项目统一坐标系统、 项 目标准库,并将此信息通知相关参与专业。同时, 项目开始前, 在标准工作环境下进行任务分解, 将任务分派至专业或 个人。若有必要可结合项目的文件命名规则在 ProjectWise 环境中将分解后的 任务直接建立对应的设计文件。 设计人员在工作中只需打开文件即可

7、, 无需再自 行创建文件。利用 ProjectWise 独特的文件名与文件说明的替代显示技术,可 以保障既能让设计人员看到熟悉的、 可读的中英文文件名, 又可在后台实现符合编码规则的文件存储名。 各专业在标准环境下进行个专业三维协同设计, 各专业 可根据权限调用、 查看相关专业的设计资料。 各相关专业完成设计后 (或设计的 节点阶段 ,进行模型的总装和综合检查,如有问题则反馈信息至相关专业进行 修改, 然后再次进行综合检查, 直至没有问题检出。 对确认无误地综合模型进行 固化,以此为基础进行二维图纸的抽取和工程数量的统计。工作流程见下图。 4 实际应用2011年底龙江院把三维设计协同设计手段应

8、用到实际工程,以穆棱市奋斗 水库为依托,以 Bentley 软件为平台,实现了设计手段的全新突破。奋斗水库是中国黑龙江省十二五规划重点推荐项目, 奋斗水库具有以城镇供 水为主, 结合防洪, 兼顾灌溉和发电等综合利用任务, 是黑龙江新能源和可再生 能源产业重点项目。龙江院“奋斗水库设计团队”基于 Bentley 产品,借助 PW 协同可控的三维 环境进行工程模型集成。表 -2列出了奋斗水库工程设计相关主要专业应用的软件模块。表 -2 工程设计相关主要专业及应用软件模块对应表 由于三维设计手段的强大优势, 使各专业工程设计人员及参与各合作方之间 展开了有效沟通, 营造了一种浓厚的创新文化氛围。 可

9、视化的三维模型和高清视 频可清晰呈现复杂区域, 使专业之间的对接更加简单、 快速, 从而加快了项目进 度,提高了设计质量和设计效率。利用三维设计手段进行的奋斗水库工程设计共获得以下五大项成果:奋斗水库工程三维协同设计报告书奋斗水库工程三维协同设计图集 奋斗水库工程三维协同设计汇报系统 三维协同设计解决方案评价报告 个人总结及日志汇编 同时，借助 Bentley 产品奋斗水库工程项目设计周期缩短了 30%，节约人员 成本 125 万元，设计图纸的一次校审通过率由 60%提高至 90%，利用碰撞检查 工具 BentleyNavigator 使碰撞发生的可能性降低了 90%。 参考文献 1 李 斌,宗志坚,郑会春 水利水电工程三维设计方法引进与研究J 人民黄河 2011(5:136-137 2 黑龙江省水利水电勘测设计研究院三维协同设计试点项目组.奋斗水库工程三维协同设计试点项目