数字化设计纵向管理及应用专题.docx
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数字化设计纵向管理及应用专题
数字化设计纵向管理及应用专题
1三维数字化设计简介
1.1变电站三维数字化设计的意义
变电站设计在中国已经走过了多半个世纪的历程,其中大部分时间都是在最初的图板设计模式上进行的。
那时每一张蓝图都是设计人员手工绘制,里然承担了近半个世纪的中国电网设计的仟务,但是这种方式存在劳动效率低、设计成果利用效率低的缺点。
在上个世纪末计算机辅助制图迎来了全面普及,计算机技术也大幅进步,工程设计全面进入计算机二维设计的时期,由于微机绘图能够很便捷的套用图纸,日常设计工作的出图速度得到提高,可以较大的压缩项目设计的耗时,极大地促进了电力建设事业的快速发展。
但是,计算机二维设计仍然是以图纸为基木单元的设计,图纸与图纸之间无法进行设备信息的关联,信息利用效率低,重复程度高。
新时期以三维模型展现为基础的自动化、集成化设计平台的应用,是技术进步的综合产物。
目前我国电源类设计的三维集成设计应用已较多,对设计提升帮助很大。
而输变电项目三维集成设计还处于探索起步阶段。
由于变电站三维数字化设计属于新兴的设计手段,虽然近几年设计企业对三维数字化设计的重要性认识不断加强,但是总体上处于起步阶段。
变电站三维设计的应用,设计实现了变电站三维协同设计平台,基于该软件,开发设计了企业级图形库、三维模型库,通过研究变电站三维设计成品需求、规范和设计流程,创建了一整套企业级的三维设计标准,实现了变电站的三维设计、安全碰撞检测、平立面图纸抽取等功能,有效提升工作效率和设计质量。
1.2三维数字化设计现状分析
2017年2月8日到9日国家电网公司副总经理刘泽洪在张北柔直电网示范工程设计会议上强调国网各单位要高度重视并做好组织协调,加大资源投入,做好科研对设计的支撑,确保科研成果推动工程建设,通过工程建设推动科技进步,从设计源头上提高工程质量,抓好三维数字化设计,全力以赴确保实现工程设计的目标。
国家电网公司目前已明确提出开展数字电网建设及输变电工程开展数字化三维设计,作为电网全寿期的龙头阶段,对于输变电工程数字化基础数据的积累,要求满足国网公司“四统一”要求,深化应用“通用设计、通用设备”;满足数字化移交要求。
设计阶段所产生的输变电工程的数字化成果,一定要在输变电工程全寿期得到应用才可以发挥其价值。
但是目前输变电工程的评审、施工与运维阶段,往往采用传统的信息化手段进行管理,无法应用设计阶段所产生的数字化三维成果。
因此,开展数字化电网建设推广应用尤为必要。
1.2三维数字化设计的优势及效益
1.2.1三维设计的优势
数字化三维变电设计平台以工程数据为核心、以数据驱动和BIM技术为手段,实现电气、建筑、结构、水暖、总图全专业数字化协同设计。
通过数据驱动实现设计过程的自动化和智能化,通过三维技术实现设计成果的精细化和可视化,借助工程载体实现设计知识管理体系的标准化,并通过数字化设计产生的源头数据为电网工程全生命周期的建设提供强有力的数据支撑。
平台涵盖变电设计全部专业,通过大型网络数据库为核心,以三维技术为手段,创造性地采用设计对象映射、属性细分、图形比较等机制,实现统一工程概念下的全专业协同设计,满足国网“四统一”和数字化移交要求。
其主要优势有:
1.碰撞检查
极大的体现了三维协同设计的效益价值,将变电工程中有可能发生的软硬碰撞问题解决在设计阶段,大幅度的提高设计质量和设计效率。
该功能基于一个准确的三维信息模型,涵盖所有专业(电气、建筑、结构、暖通、水工、场地)的设计模型,利用方便的结果校验分析工具,自动生成干涉校验报表(含截图和关键说明)。
2.安全净距校验
引进三维设计技术后,设计企业可以实现很多二维设计技术不能实现的校验功能,如带点间隙校验,风偏校验等。
布置设计是变电工程设计的重点,而带电安全距离校验技术更是布置设计的重中之重。
三维设计技术等同于计算系统上的真实变电站,可以方便准确的完成出线集中、空间受限条件下的关键区域的设计,而这些关键区域的设计往往是一个变电工程布置方案优劣的瓶颈。
三维技术可以准确模拟出实际的情况,结合参数化模型信息,就可以快速的完成静态和动态下的安全距离校验。
3.数据关联
依据数据库,设计数据在不同图纸间可实现动态同步,可以实现设备数据在三维布置图、间隔断面图、设备安装图之间共享和同步。
基于通用设备模型库的建立,项目设计更趋向于施工图深度的典型设计,在新项目设计时,可通过对设备型号的快速修改,由软件工具自动修改主接线、布置图、间隔断面图中的设备信息,从而达到标准化、智能化设计的目标。
4.投标动画制作、施工进度模拟
三维技术的最大特点就是表达直观,引进三维设计技术后,可以对设计成果进行相应的查询、浏览操作以方便方案介绍或者设计交流,可实现基于变电站三维模型的分类和分区域可视化浏览查询。
依据设计完成的三维模型,可进行三维动画制作,能够更加直观的表达变电站设计的特点及优势。
同时,三维设计模型也可与其他等软件结合,动态模拟施工进度,方便了对于施工过程的整体把控。
5.出图方式的提升
引进三维设计技术后,二维施工图纸可以从三维布置设计中剖切出来,获得的二维图纸与三维的布置设计间保持整体同步关联,如果三维布置设计进行了调整,则相应的二维图纸也会自动的进行同步,避免了漏改、忘改的情况出现,极大的方便了设计人员,既能提高了设计质量,又保障了设计效率的提高。
6.精准的成本预算
随着精细化设计要求的提出,精准的材料统计功能成为了设计过程中必要的需求。
本方案基于三维信息模型与项目数据库,可以方便的实现精准的材料统计。
可以按照整个项目、不同电压等级配电装置区域、某个间隔等为选择范围来进行相应的材料统计,完全能够满足不同设计精度及深度的要求。
7.数字化移交
三维信息模型不仅仅是单纯的几何模型,同时还带有完整的设计数据信息,而且与数据库具有逻辑关联,可方便的实现数字化移交。
本方案目前已帮助多家电力设计院完成了国家电网内多个变电工程项目的数字化移交工作。
8.多专业协同设计
大型项目的设计工作要求各设计专业间能够实现协同设计,以便提高设计效率,并能及时的发现专业间的配合问题,提高设计的质量。
三维设计技术使专业间协同变得更加方便和直观,尤其是布置设计部分,可以将很多的专业内部及专业间的设计问题解决在设计阶段。
项目设计时,各专业基于同一个项目基准点,可同步开展本专业的内容设计,设计过程中若发生干涉或配合问题,可以及时被发现并提前进行处理或进行沟通协调。
9.标准统一的数据管理及设计人员标准管理
平台涵盖工程数据库,通过合理的数据结构设计管理各种版本的设备资料、过程和成品文档以及各类技术资料。
通过使用用户管理:
达到用户信息建立,设计权限设置;工程管理:
工程信息建立,工程卷册建立;库管理:
方案库、设备库、组件库、符号库的建立与维护;标准化管理:
统一设置出图风格和标准,统一设置设计规则。
1.2.2三维设计收益
变电站三维设计解决方案针对的是变电设计项目整体,而不是单纯的某个专业。
对应于电气、土建、结构,水暖,场地等专业,变电站三维设计设计解决方案都有对应的智能辅助设计软件与之配合,能够保证在整个项目设计过程中设计数据的共享及继承,能够真正的为用户带来增值效益。
变电站三维设计解决方案以项目为工作核心,提升整体的设计效率和质量。
通过核心的优势技术及流程优化理念,为用户带来的收益主要有如下几点:
1.以项目数据库为核心,可实现数据一次录入,多次应用。
减少数据转换过程,提升设计质量。
2.通过多专业三维可视化协同设计模式,提升变电站项目设计效率及质量。
3.通过设计成果的数字化移交过程,提升设计数据在项目施工、运维等阶段的增值效益。
4.通过快速的实景建模,获得准确的设计数据,极大的提高了变电站改扩建项目的三维设计效率。
2三维设计工作工作流程管理
2.1三维工作组织形式
我单位三维工作由分管院领导主持,由信息中心负责三维平台的技术支持和服务商的对外沟通,三维设计以输变电工程为单位,由各个专业的设计人员组成三维工程组,开展工程项目的三维设计应用。
1.启动阶段
根据工程规模确定三维实施方案,由各个专业的设计人员组成三维设计工程组,在三维平台中对参与设计的人员进行职责、权限和工作内容的设置。
2.准备阶段
在现有三维数据库中选择本项目需要的数据模型,生成工程数据库。
对于缺少的设备模型需要重新建模,在完成校审后录入通用模型数据库,既可在本工程中使用,也可以在其他需要的工程中任意调用。
3.设计阶段
根据既定的设计方案开展专业协同三维设计,该阶段由不同专业的设计人员同时进行,通过平台内的协同提资,交互各自的设计成果,实现专业间协同作业。
4.校核阶段
对完成的全站三维设计成品进行安全距离、碰撞检查、相序校验等一系列校核流程,以上流程均由三维平台自动完成。
5.出图阶段
根据不同设计深度要求,通过在三维平台中设置图纸信息内容,生成满足不同设计阶段的图纸成品。
2.2三维设计流程分析
数字化设计以三维可视化模型为基础,借助设计平台,通过图纸和数据的智能参考机制,实现同一工程下的多专业协同设计。
为进一步推动三维设计的高效发展,我单位明确了相关岗位职责及分工,结合工程不同设计阶段需求,制定了合理的各专业设计流程和协同、配合机制,采取了与传统设计工作流程相区别的差异化措施。
制定了本工程的详细三维设计实施细则,包括项目策划、专业策划、协同设计、方案会审、碰撞检查、模型确认、工程出图等。
图1三维设计流程
2.3三维设计人力资源情况
输变电三维小组是一个伴随甘肃院三维设计平台建设成立的优秀集体,由变电电气、变电土建、送电、勘测、信息等主管领导和分管领导及相关专业人员组成。
在甘肃院三维平台引进、学习和推广使用方面作出了大量工作和重要贡献。
长期以来,输变电三维小组群策群力,始终活跃在电力建设和数字化三维设计的第一线。
图2三维设计工作组织
3三维设计的全过程应用分析
3.1提升变电站设计准确性
变电站数字化三维变电站设计平台是以一个开放性网络公共数据库为底层,以二维、三维设计一体化为手段,将所有变电专业(电气一次、电气二次、总图、建筑、结构、给排水、暖通等)整合起来的大型综合专业设计平台。
该平台应能实现各专业的共同协作设计,避免由于传统互提文件资料方式带来的信息不一致的问题,能提高设计精细化水平,在三维下进行准确的安全静距校核与材料统计,并满足电子化移交的要求。
数字化三维平台具有三项技术特征:
1.数字化技术
平台由工程数据库支持,二维图纸和三维模型设备,以及各类材料的详细参数,通过图形与参数识别,结合计算程序、规程规范,智能化精细设计,可以全面提高变电设计的质量水平。
通过相互关联的设计数据驱动,实现变电设计过程的自动化,通过数据共享实现一处修改多处相关图纸的联动。
全面提高了设计效率,杜绝设计差错。
设计派生的工程数据库通过数字化移交,为智能电网的ERP、GIS、物流采购、资产管理等所有信息系统提供基础信息,帮助系统更加高效准确地运行。
2.三维可视化技术
变电设计注重解决空间位置关系和布置设计,通过不断优化方设计案,确保安全的原则下尽量减少占地。
二维设计无法满足空间设计等的复杂要求,只有三维设计解决了这个难题。
三维设计实现了二维设计不能涉及到的精细化成果。
变电站三维模型不仅可以用于效果展示,还是一个集计算、校验、统计材料、提取施工图和多专业协同设计于一体的智能模型;是一个贯穿方案设计、初步设计、施工图和竣工图全部设计周期的设计模型;还是一个贯穿设计、施工和运行管理全生命周期的移交模型,为工程数据中心的建设提供了强大的技术支撑。
3.标准化知识管理系统
设计企业的核心技术在于多年的知识积累,将分散在“个人”头脑及其计算机中的知识成果以标准化的方法提取出来,结合国网的典设,就可以建立设计企业的核心知识库。
变电设计平台就是知识库的载体和应用工具,这使得设计企业的知识成为可以共享的成果,并通过权限控制保证知识的安全性。
平台不仅能够以三维模型效果图和动画形式,细腻逼真、多角度生动表现变电站真实情景,使所有设备、导线、电缆沟、构支架基础等的空间关系一目了然,在三维模型下实现真实的电气带电距离校核、防雷保护校核等。
序号
软件平台名称
技术架构
数据接口现状
多专业协同能力
1
GSSTD“数字化三维设计平台”
以各专业设计软件为基础,以大型网络数据库(SQLSERVER)为后台数据支撑,以AutoCAD作为前端图形支撑,利用三维可视化、二三维一体化、计算出图一体化等技术,实现“智能化”设计与协同设计,并满足数字化移交。
支持天正、PKPM、AUTOCAD、revit等主流平台软件的数据导入导出。
能够实现变电电气、土建各专业间的协同设计
3.2提高基建过程管控水平
1.依托设计单位三维数字化成果,将移动互联、物联网和三维数字化技术应用在电网工程建设领域,将三维数字化成果与现场施工进行有效融合,反映现场实际进度,以可视化方式实现对施工进度的模拟和可视化展示。
将移动互联技术应用于电网工程建设施工现场管理中,以移动终端替代图纸、文档,实现施工现场无纸化办公,对现场工作效率的提升有极大的促进作用。
利用物联网技术连接工程设备与虚拟模型,保障数据填报的及时性和准确性,有效提升现场管理的技术水平,强化对建设项目的现场管控能力。
将标准工艺进行可视化固化,提高施工质量管理水平。
现场临时设施的快速搭设,提高施工安全管理水平。
二维码技术应用施工现场减少进度填报、照片上传的时间。
开展竣工数字化成果移交,可为电网工程全寿命周期的可视化应用提供基础数据。
2.采用新型培训方式提升电网施工技术水平,实现三维数字化技术在施工培训管理过程中的可视化应用,采用标准工艺三维培训,减少传统培训次数,增强培训效果,节省培训费用;移动端解决现场施工人员培训场次受时间和空间限制问题,提高培训效率。
可大幅度降低新工艺施工方案推广和培训难度,缩短培训时间,节省培训人力成本投入。
施工人员通过虚拟施工培训,深化掌握培训内容,从而大幅提高自身的技能水平和安全意识,降低安全风险。
同时结合考试评定,提供了对培训人员的技能进行公平判断依据。
在提升施工人员技术水平的基础上,进一步提升施工培训规范化建设水平,辅助施工管理和培训。
3.打通电网工程数据在全过程的“信息孤岛”,通过建立电网数字化交互机制和框架,有效解决各系统间信息孤岛问题,并通过完备的移交机制,保证数据完整、准确,避免因数据不一致、错误、遗漏而导致的工程返工、建设延期等情况的出现,降低建设成本。
其次,利用三维数据技术所提供的全息展示手段,能够加强工程建设全局统筹管理工作,及时规避建设过程中的风险,有利于利用综合手段实现电网工程建设的降本增效。
再次,通过将典型施工工序组织方案内置于系统中,施工人员在现场可快速查阅施工方案,加快理解施工技术要求,重点提醒相关施工要点信息,提升施工技术交底工作效率和沟通质量。
最后,通过向电网工程数字化服务平台传递全过程数据,避免了数据的重复建设和成本浪费。
积极贯彻“用数据管理企业、用信息驱动业务”理念,提高数据管理与应用能力。
图3三维设计成果在施工上的运用-4D虚拟施工
3.3提供详细运检基础数据
向外提供电网工程建设阶段全面的数据服务,对于电网工程数据的有效管理,为电网数据分析提供可靠的基础数据服务,助力电网大数据建设,为电网建设、电网运维提供智能化分析手段。
利用大数据技术、可视化展现手段建立“数字电网”,为电网规划提供更有效的技术手段和数据服务。
以标准化数据服务向运维提交数据,实现电网工程数据价值的最大化应用,为运维提供准确完整的基础数据,避免数据在运维期的重复录入,为“智能电网”建设提供基础性支撑。
以标准化数据接口向财务部门提供电网建设进度信息和竣工数据,为财务开展工程结算和决算提供支撑。
将有效提升电网工程数据管理能力,夯实数据服务基础,提升数据服务能力。
实现用数据管理企业、用数据产生价值,助力信息化企业的建设,从而为公司带来良好的经济效益及社会效益。
4下阶段开展三维设计工作意见和建议
1.积极推广使用,并在工作过程中不断积累完善数据
数据是系统能高效使用的灵魂,应建立日常的更新维护机制,及时更新电网工程数据和三维模型数据,根据工作需求和实际工程情况及时更新基础地理信息数据和前期数据,以保持数据库的正确性、时效性和完整性。
面向用户,广泛收集问题和建议,分析、归纳、整理。
2.持续完善设计平台开发,不断推出新版本。
结合实际需要和项目情况,分阶段、分步骤进行局部设计、开发和测试,不断推出新的变电站三维设计版本的软件程序,形成一个有生命力的软件系统。
增加对更多精细三维模型的支持研究增加对接地极、间隔棒、拉线等更多精细三维模型的支持,使三维输电线路更加形象、真实。
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