三维配管软件在医药化工设计中的应用

王文鑫 颜虎 许启超

1. 山东省医药工业设计院有限公司 山东 济南 250000

2. 上海汉智工程设计与顾问有限公司 上海 200000

引言

医药化工行业我国经济体系中的重要一员，更是保障人民身体健康、改善各类疾病患者身体问题，提升人民群众生活品质，确保社会和谐发展的重中之重。医药化工行业更代表着一个国家的科技力量和医学药学实力。由此可见，医药化工相关的工程设计，其重要性不言而喻。在科技不断进步的当下时代，三维配管软件自诞生以来不断更新发展，在医药化工工程设计领域得到了广泛的应用，得到无数学者和设计人员的认可，大幅度提升了设计的精准度、效率和整体质量，为医药化工的发展提供着源源不断的动力。

1 三维配管软件介绍

目前世界领先的三维工程设计类软件开发商，其产品种类丰富繁多，较为常见的有：

英国AVEVA公司开发的PDMS软件、瑞典鹰图公司开发的SmartPlant 3D软件、CAD worx Plant Professional软件、美国Autodesk公司开发的AutoCAD Plant 3D、3DS MAX、德国Bentley公司开发的Auto Plant Piping。

以上三维配管软件彼此之间都有着自己的优势和特点，供各个行业、不同深度设计人员的使用。

1.1 PDSoft 3DPiping简介

北京中科辅龙计算机技术股份有限公司是国内最早研发三维配管软件的公司，PDSoft 3DPiping是其打造的三维工厂管道设计与管理系统。由于是国内开发的，更加注重本土化，对使用者更有亲和力。研发之初就是基于国人的设计标准和习惯，软件操作符合国内客户的设计习惯，用户易于掌握。

PDSoft是一个较为全面且智能化的电子计算机设计、工程设计软件，通过PDSoft软件的合理应用，能够实现设计成果的最优化，该软件可以大幅度缩减工程设计的成本造价，减少费用，提升产值。同时，也能有效缩减风险，达到风险的有效防范，保留各项具备价值的数据。

PDSoft能够创建流程工厂中的建筑、结构、设备、管道、仪表、电缆桥架等可视化、信息化三维模型，同时提供强大的只能化的三维模型编辑、碰撞检查、设计规则检查、数据一致性检查等功能，自动生成并自动标注平立剖面图、ISO图以及客户个性化的材料报表，胜任管道专业的设计要求。

PDSoft共有3个子系统和6个功能模块，其中3个子系统有工程数据库管理（EDB）、图形库管理（Gmanager）及表格模板定制（TempEdit）；6个功能模块有三维建模（Model）、ISO图自动生成（ISOGEN）、平立剖面图生成（PlanGEN）、材料统计（BOMGEN）、消隐（Hiding）、渲染（Shading）。

1.2 PDSoft数据库

PDSoft软件当中的核心是对管道的设计，而PDSoft的数据库又是实施管道设计的前提与基础，数据中心的合理设置是确保软件可以正常运行工作的保障，关乎整个医疗化工项目设计，乃至项目整体的成功与失败。其融括项目的全部规范及标准，包含所有管道材料等级表当中的管道材料、配件、阀门等等元件。数据中心构建的准确性能够以最直接的形式影响模型建立的质量，也会影响材料汇总的精准度。

2 PDSoft在医药化工设计中的合理运用

2.1 数据库的构建

对于医药化工工程的设计工作来说，设计人员必须充分明确具体工程的设计规范及标准，继而构建管道等级库与管道元件库[1]。PDSoft软件具备相对健全完善的规范元件库与管道等级文件，包含了GB、HG、SY等一系列的国内规范标准，及ASME、ANSI、DIN、JIS等欧美主流标准。对于特殊要求或非标准件，设计人员可进行增加和修改，自定义工程项目管道等级文件及元件中心。

材料等级库方面，主要包括两点。第一，材料等级文件定义每一种材料等级的具体名称、代码、温度临界表、压力临界表、腐蚀裕度等一系列内容；第二，管道配件材料定义文件可以定义一种材料等级所需要用到的全部管件属性。

管件物理尺寸库方面，可以定义所有管道配件，例如阀门的长度和宽度等等。每一个管件所需的格式与表格均能够在相关参考书籍当中查询到。在组合管件程序库方面，这一数据库对连续放置多个管件的程序进行了定义。例如，放置阀组能够定义一个放置阀组组合管件程序，输入命令便能够将阀组整体放置完成。

PDSoft根据设计温度、设计压力、介质性质来确定材料、管道壁厚、法兰类型、阀门及附件类型，并将其分类成不同等级[2]。编入同一等级的管道使用相同材质、型号或形式的管子、阀门和附件，这样可以统一各种管道的设计要求，而且可以用简洁的方式在图纸上表达各种必要的信息。

2.2 数据库数据的管理

相对机械等领域，PDSoft属于规模较大的工程项目设计的软件，因此必须要确保数据的完整和安全。依照每一个项目的差异性要求，把各种不同的等级文件存储在同一项目指定的文件夹里面。在需要进行一个全新的项目设计的时候，设计人员能够依照项目基本要求，合理选择与之相应的等级文件储存在指定的文件夹里面，继而有效避免由于人员操作问题而导致的全部等级文件损坏。全部等级库的文件存储在服务器的另外一个逻辑盘当中，只有软件管理员才可以对其进行访问。

2.3 设备的模型建立

PDSoft软件当中配有建模模块，设计人员能够利用搭积木形式生成设计所需的各类容器与设备，如换热器、泵、管道等等。设计人员对设备尺寸的定义，比如设备筒身的宽度、长度，设备管道的半径和方位，设备支架的高度等等的定义，均能够高质量、高速率的对工程项目所需设备实施模型建立。通过PDSoft软件设计完成的各类设备，可以该软件独特的形式储存为扩展名为GLE的电子文档，在接下来的结构模型建立完成之后，能够以参照的形式把各个不同的设备导入到模型设计文件当中。设计人员在PDSoft中对设备模型文件实施更改，修改完成以后的设备在接下来的管道建模过程中便可以生成。

容器、反应釜、换热器、塔器等当代医药化工领域非常常用的设备。PDSoft软件自带了非常多的设备模型，设计人员可以根据项目中设备的具体尺寸要求，通过简单的几个参数的调整来得到所需尺寸的设备模型并快速导入到模型设计文件中。

2.4 管道的模型建立

不同于国外软件烦冗的导入程序（管道模型建立以前，需要把项目前期构建的数据文件全部导入到该项目的项目文件当中），在设备模型的基础之上，设计人员可随时进行管道模型的建立[3]。设计人员在建立管道数据库，对相应管道的等级、壁厚等基本数据实施准确的定义之后，便可以通过搭积木的形式开始绘制，生成准确的管道模型。在管道拐弯的时候，软件能够自动增添弯头、法兰等一系列必备元件，整个模型的构建非常方便、快捷，对于复杂管道线路设计绘制来说具有较大价值，能够提升管道设计的质量和效率，省去大量人工成本，也能减少人工设计的遗漏和失误，更加准确地统计工程建设的整体成本费用。

2.5 建筑物等其他相关模型的建立

医药化工项目的建筑物设计分两部分：一部分是土建专业根据设备及管道的荷载要求设计的建筑和结构组件，另一部分是管道安装所需要考虑的一些支吊架、平台、楼梯。建筑物设计需要体现的其他一些元素，PDSoft软件也均能满足，包括轴网、框架结构、楼板及开孔、楼梯、栏杆、墙及门窗等。

由于建构筑物是为完成工艺目的来进行配套的，因此以上组件模型与设备模型、管道模型不在同一层，而是在做完模型后通过插入的方式引入后者的模型。另一方面，我们也可以将别的软件制作的建筑模型、暖通风管模型等（如天正建筑、天正暖通做出的模型）插入到我们的设备管道模型中，即提升了工作效率，也体现了专业软件做专业工作的精神。

2.6 碰撞检测

医药化工工程设计的特点是，建筑、结构模型复杂，工艺、给排水、电气、暖通等各专业管道相对烦琐复杂，管道线路繁多且长度较大。故其配管工作必须详细且精准，不可以有任何差错，必须尽可能地防止非必要的碰撞出现，反之则会影响整个工程的设计质量，延误工期、提高成本[4]。PDSoft软件针对设计人员的上述需求，配备了智能化的碰撞检验模块，在设备和各专业管道线路模型构建完成之后，可以以动态化、实时化的形式自动实时进行管道/设备、管道/结构等的碰撞检测，在检测工作完成以后，如果存在非必要性碰撞，便会自动弹出碰撞警示，便于工程设计人员及时发现错误，并对错误采取相应的整改措施，提升其工作质量和效率。

2.7 出图

在医药化工工程的管道模型构建完毕后，PDSoft软件可以自动为设计人员生成轴测图、立面图与剖面图。设计人员可以依据生成内容的差异性，选择PDSoft软件当中不同大小的图框[5]。对于较长管道的轴侧图，PDSoft还可以自动将管道分段呈现在多张图纸中并分别进行材料统计，从而避免图纸描述不清的问题。不过，因为医药化工工程普遍设计难度较大，管道线路烦琐复杂，其所生成的管道平面图相对于实际的出图标准可能仍然存在一些差距，不可避免的需要设计人员进行后续一系列的图纸优化处理工作。

2.8 材料报告

在一个工程项目的管道模型建立完毕以后，设计人员可以在PDSoft软件的材料统计模块中进行材料的汇总与统计，软件可以依照设计数据库的具体数据，并按照材料报告格式文件的基本要求，以自动化的方式快速生成文本形式的材料统计报告[6]。材料汇总的过程当中，可以依照本工程项目的实际需求生成全装置、分模型、分区的材料统计。甚至单根管道的材料也可以独立呈现。设计人员可以根据本单位或业主方的具体要求调整材料统计表格模板并按其要求生成相应表格。其方式极为灵活快捷，汇总材料的整体工作简单便捷。

3 结束语

综上所述，三维软模型设计方法是当今世界流程工厂设计领域的一种趋势，其优点已在实际工程中得到体现。在众多三维配管设计软件当中，PDSoft整体性能虽然算不上最优秀，但是特点显著：界面友好、操作便捷简单、易于掌握、灵活多样、本土性强；工程数据库标准齐全；编辑功能强大；表格定制灵活。因此越来越多医药化工工程设计领域人员开始使用PDSoft。通过PDSoft软件，能够有效提升医药化工工程设计的质量和效率，减少不必要的成本与人力资源浪费，确保工期，为设计人员提供便捷的服务。