楼颖
中国海诚工程科技股份有限公司 上海市
摘 要：这两年来工厂设计系统软件SP3D (Smart Plant 3D)在国内外化工设计领域的应用呈现逐步推广趋势。本文主要介绍SP3D软件的基本功能模块，各重要模块在项目中的应用，着重从项目前期准备、三维建模、碰撞检查、模型审查、管道专业成品文件提取这几个方面对比PDS 软件，阐述管道专业利用 SP3D软件在工程项目中的实际运行效果。
关键词：SP3D，三维软件，工程设计，管道设计
1.SP3D软件概述
SP3D (Smart Plant 3D) ,是美国Intergraph公司推出的工程设计软件，广泛应用于化工、石化、石油和电力等多个行业。[1] 通过图（1），我们可以看到相较于Intergraph公司上一代产品PDS的不同文件格式约束了数据之间的交换，SP3D只用一个数据库，可以方便地读取任意子集的数据。其前台采用微软Microsoft式操作环境，后台采用Oracle数据库技术为
支撑，以规则驱动、是一个真正的数据为中心的三维工厂设计软件。SP3D具有非常开放的接口环境，特别是通过Smart Plant Foundation(数据管理平台)与SP系列的三维系统设计软件、材料管理软件进行数据传输与校验，从而显著提升工作效率和设计质量。[2]
.png)
图（1）
2.SP3D软件功能模块介绍
SP3D主要由以下功能模块组成：
通用模块（Common Task）——为用户提供通用功能；
管道模块（Piping）——管道设计和放置管件及特殊件仪表；
设备模块（Equipment）——可自由建立一个由基本三维体组合而成的设备模型，也可用Catalog提供参数化设备建模；
结构模块（Structural）——用于三维结构框架设计；
暖通模块（HAVC）——布置和模拟HVAC管道；
电缆桥架（Electrical）——布置和模拟电缆托架，线槽，地下电缆槽和管沟；
轴网模块（Grid）——建立轴网及设计坐标系系统；
支吊架模块（Hangers and Supports）——根据管道和结构信息快速建立需要的支吊架模型；
目录（Catalog）——管理所有专业的元件库以及等级信息；
结构分析模块（Structural Analysis）——建立和管理结构载荷信息并用于应力计算；
图纸报告模块（Drawing&Report）——依据创建的三维模型自动生成各种类型的图纸，所有图纸都可根据用户需求，自动标注尺寸；
空间管理模块（Space Management）——用于工厂中空间规划，所生成的空间可以用于指导三维模型布置以及用以管理出图区域；
系统以及等级模块（Systems and Specifications）——管理工厂结构、可用等级信息以及用户权限。
3. SP3D在项目中的具体应用
3.1项目前期准备
在项目初始阶段，管理员根据鹰图公司的要求为每位设计人员进行了客户端电脑的硬件、软件配置，导入System Hierarchy，并分配各System权限组。SP3D自带部分英制元件库，但不能直接调用，因此材料专业在项目初始阶段对数据库进行了扩充、完善工作，规划创建各个标准元件。
3.2三维建模
3.2.1设备及结构建模
和PDS一样，SP3D可以进行参数法和积木法（非参数法）设备建模，除此之外，SP3D还可由常用设备软件Solid Edge生成的.sat及PDS模型中的.dgn文件直接导入模型中。在本项目中，罐区储罐由积木法搭建而成（图2），泵由参数法直接建成（图3）。参数法与非参数法备相比最大的优势在于参数化设备自带关联（relationship）关系，即在将来对相应关联部分进行改变时自动关联原有的规则(rule)。
.png)
管廊的建立利用了SP3D自带的Custom Commands如图（4）,该二次开发命令可一键生成轴网、平台，后期如有修改也可进行相应参数修改，非常便捷。此类的二次开发的命令插件，PDS中是没有的。这些SP3D这个开放的平台，允许插件介入，便于各专业信息共享，显著提高设计人员的沟通和工作效率。
.png)
在PDS中，管道信息的输入只能依赖于设计人员在建管过程中逐个手动输入，而SP3D在这个方面有显著的提升，在本次项目中，管理员运用VB编程，进行SP3D管道自动命名系统开发，自动生成Pipeline及Piping Run名字，输入方式及内容见图（6）
.png)
SP3D可视化程度更高，其实时渲染风格优于PDS的线装风格。Windows通用界面，操作简单方便。许多功能键模块之间可以通用。管道模块由管线、断点、管件、开孔、管道预制、软管连接功能键组成，其中前四个较为常用。
3.3碰撞检查
SP3D的碰撞检查分为服务器和客户端两种，可利用已做好的3D模型自动生成碰撞检查报告。碰撞的位置，元件类型等都可以逐一体现，便于设计人员迅速的查询修改，碰撞类型及范围都可以用户自定义，如是否需要进行软碰撞检查等。
3.4模型审查
SP3D模型可以转化为SPR格式，利用传统的SPR进行模型Review，也可由SP3D通用模块（Common Task）中的Navigate View功能键进行飞行模型的Review，这节省去了管理员生成Review的过程，可实时Review。
3.5管道专业成品定制出图
数字化工厂最终转化为实际物理工厂，需要将三维模型转化为二维图纸，从而生成施工图。SP3D软件单线图（ISO图）和管道平面图的成品定制比PDS软件要复杂，却更为强大。管理员通过放置label的方式进行设置，制定项目级别的图框和出图内容显示。
作为管道设计人员而言的操作就比较方便，只需选取所需的管线，软件就会自动生成单线图。管道平面布置图需要先使用过滤器定义一个所需的Workspace,然后选择该Workspace即可出图。图（8）为该项目的轴侧图实例。
.png)
五.结语
SP3D较与传统PDS的优势在于该平台更智能，便于组织各专业的协同设计，例如工艺人员参与的SPPID可与SP3D进行集成操作，由此可以极大的减少管道专业的工作量，提高工作效率，从而提高经济效益。
参考文献；
[1]. 刘强，浅析数字工厂三维技术[A];第十四届全国工程设计计算机应用学术会议论文集[C].杭州，2008.
[2]. INTERGRAPH公司，SP3D宣传资料[M] .北京：Intergraph，2008.