论文部分内容阅读
[摘 要]通过对二维与三维设计方式的比较分析，阐述了二维设计与三维设计的特点以及三维设计的优越性。通过对三维设计现状的分析，指出了当前在三维设计中存在的普遍问题，最终提出了三维设计亟需改进之处和发展方向。
[关键词]二维设计 三维设计 发展趋势
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）23-0341-01
1 前言
为适应市场竞争的需求，设计单位对设计质量、方案优化、设计工期提出了更高的要求，传统的二维设计显得越来越力不从心。将三维设计引入工程设计中已经有十几年的时间了，经过时间的检验，各大设计公司逐渐将自己的设计定位在三维设计系统上。三维设计系统的引进对设计建设行业追赶国际先进水平，参与国际市场竞争，具有极其重要的意义。
2 二维设计的特点
传统的二维设计具有简单、方便、上手快的优点，尤其适用于技改技措项目，它所耗费的人力少，设计周期短，出图快捷，便于现场施工。现有的CAD技术主要应用于二维设计，与过去的手工方式比较，虽然有了很大的提高，但缺点也很明显：设计者必须在大脑中把三维的形体抽象出平面的三向视图来表达，难免出现表达差错和缺漏；图形和工程数据的联系，基本上靠人脑实现；设计的正确性要靠经验和主观判断来决定，许多可以在设计阶段纠正的差错，常常出现在施工阶段，施工人员不得不先将平面信息想象成三维的形体才能付诸实施，表达和理解的差异往往带来差错。
3 三维设计的特点
三维设计技术将现实虚拟化，形成了图形与工程数据的统一、主观与客观的统一、理论与现实的统一，真正将工厂建到了“纸”上；设计的修改，在三维模型上进行，所有的设计成品都是从经过修改后的模型中抽取，保证了设计成品的一致性，可以随意的实现二维出图和抽取轴测图，使得出图质量和速度大大提高；三维设计软件自带的REVIEW功能可以直观真实的展示出设计方案，通过碰撞检查等手段可以提前发现专业内外的配合问题，使施工阶段的差错大大减少。
4 三维设计的现状及存在问题
4.1 数据库及材料编码体系还不完善
数据库主要包含元件库和等级库。元件库就是一个数据海，各个工程公司根据自己的业务情况，以ANSI、ASME、GB等各类标准为依据，把项目需要的各种原件做成各种三维的实体，比如一个DN100的等径三通就是一个元件，该元件由软件自带的基本体组合而成，在建立元件时，需要给元件编写一个唯一的编码用来区分不同元件，然后根据管道等级规定，把指定的元件加入管道等级，设计人员在设计时通过等级选择元件建模。
在生成等级的时候，需要根据管道规格书中对管道材料的描述在软件里给各个等级元件编写详细的材料描述，这样在模型出图时，才能正确的把管道材料的详细描述列出来。目前的主要问题是，很多管道材料描述的编写工作是由数据库人员来完成，由于缺少统一的规定和规则，材料描述编写就具有明显的个人习惯和无规律性，对于同一个管道材料，在同一个项目的不同等级可能会有不同的描述。
4.2 各专业协同工作还停留在起步阶段
当前的三维设计软件都是以配管为主导专业的多专业协同设计系统，在设计过程中，不仅管道专业进行三维管道设计，其他专业包括设备、结构、土建、电气、仪表、给排水专业等都需要在三维设计平台上建立三维实体模型，从而实现管道与管道之间、管道与钢结构之间、给排水管道与设备基础之间、电气仪表桥架与管道之间等的协同设计，解决了管道专业与结构等各个专业之间的碰撞问题，从而大大提高了设计品质。
但是由于各专业间的软件应用水平不同，传统设计观念与现代设计方式的冲突等因素影响，国内的项目一般只有配管和少数其他专业应用三维模型进行设计，多数专业基本没有参与协同设计，很多时候都是由配管工程师完成设备和结构专业的建模，使得建立三维模型的优势和效果大打折扣。
4.3 三维设计软件二次开发不足
三维设计软件本身的适应性很强，在多个行业都有应用，为了更好的使用三维设计软件，应该有一个二次开发的过程，使得软件更切合本公司的实际使用，从而实现事半功倍。从目前国内的实际情况来看，三维设计软件厂商会进行一些二次开发，并通过免费或者付费的方式提供给用户，这些推动了三维设计软件在国内的普及和应用。但是每个公司的情况各不相同，为了更好的使用三维设计软件，还需要针对公司本身的特点进行二次开发，经过二次开发的三维设计软件能更好的优化设计流程，降低设计人员劳动强度。但从目前的情况来看，国内做三维软件二次开发的公司不多，在二次开发上投入的不足，使得设计人员对软件使用感觉费时、费工。另外，对其他专业如结构、电气等专业出图方面的开发也存在不足，以至其它专业使用三维设计软件的积极性不高。
5 三维设计软件的发展趋势
5.1 建立公司级的材料编码体系及数据库，为实现三维协同设计打基础
要想实现优秀的三维设计，必须要有优秀的数据库做前提。在现阶段，以管道专业材料组为龙头，加入其它专业的材料人员，建立在同一平台下的材料编码体系，并在编码体系的基础上，对各专业的设计元件建立元件库，并根据各专业以及项目特点，建立起给各专业使用的数据库以及统一的项目工作平台，这是三维协同设计的重中之重。这个过程需要将现有的模型材料组扩充为一个包含各专业材料人员的材料组，并针对各专业特点进行相应数据库建设，创造各专业协同工作的平台。
5.2 统一三维设计平台，使得各專业在统一设计平台下真正实现三维协同设计
在三维设计过程中，配管专业开始使用三维设计比较早，但是其他多数专业还是基于二维平面设计，没有真正参与到三维协同设计中来，纠其原因，就是由于各专业间的三维设计软件应用水平不同，传统设计观念与现代设计方式的冲突以及认为使用三维模型增加了工作量等因素。从三维设计的长远发展来看，需要由公司级的领导在公司内逐步推动三维协同设计，这样才能破除各专业原有的设计习惯和思路，统一到真正的三维设计平台上，从而实现整个公司的整体三维设计。
总的来说，三维设计的发展是多专业共同参与的三维协同设计，这是未来的发展趋势。作为三维协同设计的数据库以及设计制度的建立，要各专业改变观念，更要在上层的推动下才能实现。三维协同设计追求的是项目整体效益最大化，同时也给各专业带来效率的提升。
多专业三维协同设计对于工程公司来说，不仅是公司整体设计水平的飞跃，而且会带来设计品质的全面提升。同时，多专业三维协同设计也是工程公司与国际接轨的标志之一，是我们需要努力的方向。
参考文献
[1] 于玲菊等，三维工厂模型设计与CAD技术在工程中的应用，用户论文集
[2] 杨桃，陈守强等，三维设计中的设计思想与意图体现，现代制造工程，2010，33（10）：77-80.
[3] 王毅，国外项目PDMS三维设计及模型进展检测，当代石油石化，2011，19（3）：39-42
[4] 朱春田，石油化工多专业三维协同设计与设计模式变革，石油化工设计，2006，23（2）：13-16.
[关键词]二维设计 三维设计 发展趋势
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）23-0341-01
1 前言
为适应市场竞争的需求，设计单位对设计质量、方案优化、设计工期提出了更高的要求，传统的二维设计显得越来越力不从心。将三维设计引入工程设计中已经有十几年的时间了，经过时间的检验，各大设计公司逐渐将自己的设计定位在三维设计系统上。三维设计系统的引进对设计建设行业追赶国际先进水平，参与国际市场竞争，具有极其重要的意义。
2 二维设计的特点
传统的二维设计具有简单、方便、上手快的优点，尤其适用于技改技措项目，它所耗费的人力少，设计周期短，出图快捷，便于现场施工。现有的CAD技术主要应用于二维设计，与过去的手工方式比较，虽然有了很大的提高，但缺点也很明显：设计者必须在大脑中把三维的形体抽象出平面的三向视图来表达，难免出现表达差错和缺漏；图形和工程数据的联系，基本上靠人脑实现；设计的正确性要靠经验和主观判断来决定，许多可以在设计阶段纠正的差错，常常出现在施工阶段，施工人员不得不先将平面信息想象成三维的形体才能付诸实施，表达和理解的差异往往带来差错。
3 三维设计的特点
三维设计技术将现实虚拟化，形成了图形与工程数据的统一、主观与客观的统一、理论与现实的统一，真正将工厂建到了“纸”上；设计的修改，在三维模型上进行，所有的设计成品都是从经过修改后的模型中抽取，保证了设计成品的一致性，可以随意的实现二维出图和抽取轴测图，使得出图质量和速度大大提高；三维设计软件自带的REVIEW功能可以直观真实的展示出设计方案，通过碰撞检查等手段可以提前发现专业内外的配合问题，使施工阶段的差错大大减少。
4 三维设计的现状及存在问题
4.1 数据库及材料编码体系还不完善
数据库主要包含元件库和等级库。元件库就是一个数据海，各个工程公司根据自己的业务情况，以ANSI、ASME、GB等各类标准为依据，把项目需要的各种原件做成各种三维的实体，比如一个DN100的等径三通就是一个元件，该元件由软件自带的基本体组合而成，在建立元件时，需要给元件编写一个唯一的编码用来区分不同元件，然后根据管道等级规定，把指定的元件加入管道等级，设计人员在设计时通过等级选择元件建模。
在生成等级的时候，需要根据管道规格书中对管道材料的描述在软件里给各个等级元件编写详细的材料描述，这样在模型出图时，才能正确的把管道材料的详细描述列出来。目前的主要问题是，很多管道材料描述的编写工作是由数据库人员来完成，由于缺少统一的规定和规则，材料描述编写就具有明显的个人习惯和无规律性，对于同一个管道材料，在同一个项目的不同等级可能会有不同的描述。
4.2 各专业协同工作还停留在起步阶段
当前的三维设计软件都是以配管为主导专业的多专业协同设计系统，在设计过程中，不仅管道专业进行三维管道设计，其他专业包括设备、结构、土建、电气、仪表、给排水专业等都需要在三维设计平台上建立三维实体模型，从而实现管道与管道之间、管道与钢结构之间、给排水管道与设备基础之间、电气仪表桥架与管道之间等的协同设计，解决了管道专业与结构等各个专业之间的碰撞问题，从而大大提高了设计品质。
但是由于各专业间的软件应用水平不同，传统设计观念与现代设计方式的冲突等因素影响，国内的项目一般只有配管和少数其他专业应用三维模型进行设计，多数专业基本没有参与协同设计，很多时候都是由配管工程师完成设备和结构专业的建模，使得建立三维模型的优势和效果大打折扣。
4.3 三维设计软件二次开发不足
三维设计软件本身的适应性很强，在多个行业都有应用，为了更好的使用三维设计软件，应该有一个二次开发的过程，使得软件更切合本公司的实际使用，从而实现事半功倍。从目前国内的实际情况来看，三维设计软件厂商会进行一些二次开发，并通过免费或者付费的方式提供给用户，这些推动了三维设计软件在国内的普及和应用。但是每个公司的情况各不相同，为了更好的使用三维设计软件，还需要针对公司本身的特点进行二次开发，经过二次开发的三维设计软件能更好的优化设计流程，降低设计人员劳动强度。但从目前的情况来看，国内做三维软件二次开发的公司不多，在二次开发上投入的不足，使得设计人员对软件使用感觉费时、费工。另外，对其他专业如结构、电气等专业出图方面的开发也存在不足，以至其它专业使用三维设计软件的积极性不高。
5 三维设计软件的发展趋势
5.1 建立公司级的材料编码体系及数据库，为实现三维协同设计打基础
要想实现优秀的三维设计，必须要有优秀的数据库做前提。在现阶段，以管道专业材料组为龙头，加入其它专业的材料人员，建立在同一平台下的材料编码体系，并在编码体系的基础上，对各专业的设计元件建立元件库，并根据各专业以及项目特点，建立起给各专业使用的数据库以及统一的项目工作平台，这是三维协同设计的重中之重。这个过程需要将现有的模型材料组扩充为一个包含各专业材料人员的材料组，并针对各专业特点进行相应数据库建设，创造各专业协同工作的平台。
5.2 统一三维设计平台，使得各專业在统一设计平台下真正实现三维协同设计
在三维设计过程中，配管专业开始使用三维设计比较早，但是其他多数专业还是基于二维平面设计，没有真正参与到三维协同设计中来，纠其原因，就是由于各专业间的三维设计软件应用水平不同，传统设计观念与现代设计方式的冲突以及认为使用三维模型增加了工作量等因素。从三维设计的长远发展来看，需要由公司级的领导在公司内逐步推动三维协同设计，这样才能破除各专业原有的设计习惯和思路，统一到真正的三维设计平台上，从而实现整个公司的整体三维设计。
总的来说，三维设计的发展是多专业共同参与的三维协同设计，这是未来的发展趋势。作为三维协同设计的数据库以及设计制度的建立，要各专业改变观念，更要在上层的推动下才能实现。三维协同设计追求的是项目整体效益最大化，同时也给各专业带来效率的提升。
多专业三维协同设计对于工程公司来说，不仅是公司整体设计水平的飞跃，而且会带来设计品质的全面提升。同时，多专业三维协同设计也是工程公司与国际接轨的标志之一，是我们需要努力的方向。
参考文献
[1] 于玲菊等，三维工厂模型设计与CAD技术在工程中的应用，用户论文集
[2] 杨桃，陈守强等，三维设计中的设计思想与意图体现，现代制造工程，2010，33（10）：77-80.
[3] 王毅，国外项目PDMS三维设计及模型进展检测，当代石油石化，2011，19（3）：39-42
[4] 朱春田，石油化工多专业三维协同设计与设计模式变革，石油化工设计，2006，23（2）：13-16.