成果内容

一、概述

1.1.工程简介

宁夏枣泉电厂一期工程位于宁夏回族自治区灵武市境内，一期建设2×660MW，同步建设脱硫装置和脱硝设施。本工程是西北电网规划建设的“西电东送”的重要电源点，工程的建设可将宁东地区的优质丰富的煤炭资源转变为电源，变输煤为输电，将能源优势转化为经济优势，符合国家能源产业政策，对促进宁夏煤炭资源的开发、全国能源资源的优化配置、自治区的经济开发和促进民族的安定团结将起到重要的作用。

本项目从可研阶段就开始采用数字化设计手段，并且确定从初步设计阶段开始全面采用数字化设计，项目设计计划中明确了数字化设计的具体要求。数字化设计涵盖了可行性研究阶段、初步设计阶段、司令图阶段、施工图设计阶段、现场服务和竣工图设计阶段。其中可行性研究阶段主要是配合审查、动画漫游为主，而从初步设计阶段开始逐步深化本项目的数字化设计。

本项目数字化设计内容和范围主要是：主厂房区域数字化模型，包含区域内机械和电气设备、工艺管道、电气桥架、土建结构、建筑等各专业的设计内容数字化设计方案。

本数字化设计成果采用AVEVA的一体化解决方案开展本工程数字化设计。

AVEVA的一体化解决方案针对工厂设计，主要包括了两大部分AVEVA Plant系列和AVEVA Enterpris系列。AVEVA Plant系列有块内容Engineer、Design、Manage，而AVEVA Enterpris系列主要包含有AVEVA NET、AVEVA VPRM和AVEVA ERM。

Design系列产品主要是PDMS、E3D和相关的接口程序。PDMS是一体化多专业协同布置设计平台，实现设备、管道、结构、暖通、电缆桥架、支吊架、平台扶梯等多专业的详细设计，并直接生成自动标注的各类布置图、单管图、配管图等，抽取材料报表。

Engineer系列产品主要有Diagrams、Instrumentation、Electrical、P&ID和engineering等，Engineer系列产品主要是系统设计平台，其中Diagrams和P&ID为P&ID系统图绘制平台，Instrumentation、Electrical分别为仪表和电气的专业设计平台，engineering为设计数据管理平台，实现系统设计数据和布置设计数据的关联和管理。系统设计采用与布置设计一致的数据库，数据传递更加快捷、准确。

该解决方案有以下的技术特点：

?图数合一。由数据库驱动图形，实现真正的图形和数据的统一。

?工程对象为核心。以工程对象为共享资料，数据交流更及时、更准确。

?协同设计。实现多专业、多用户、异地同步设计。

?实时碰撞。实现实时碰撞检查，空间检查方便、直观。

?等级驱动。采用元件等级的方式实现设计模型和数据库间的关联。

?图纸自动更新。通过UPDATE方式实现二维图纸和标注的自动更新。

AVEVA数字化设计平台在国内工厂设计行业占有领先的市场份额，而在电力行业中绝大部分设计单位采用该设计平台。AVEVA一体化解决方案具有很强的开发性，开发语言不仅有开发性很强的PML，而且还兼容.NET技术。数据格式开放，能很方便的与其他设计软件集成和数据的传递。

我院在AVEVA数字化设计平台上进行了集成开发，实现了PDMS多专业协同设计平台与其他专业软件的数据集成，形成从系统设计布置设计计算的集成设计平台。

枣泉一期项目数字化设计的总体方案为：

a)工艺管道布置后，通过GLIF和PSI接口，导出进行应力计算。

b)应力计算结果返回PDMS，采用开发的支吊架设计工具，开展支吊架设计。

c)采用三维平台提资系统，进行孔洞/埋件/荷载的提资，并在PDMS平台上处理。

d)采用结构分析接口，导出带有荷载信息的模型，进行结构分析。

e)采用我院开发的基于PDMS的保温/油漆设计软件，开展保温油漆设计。

f)完成各专业的详细设计，出图、报料、成册。

g)实时漫游，应于用现场施工服务，模拟安装和指导施工组织。

本项目采用的数字化设计总体方案具有以下的优点：

1)系统集成。形成了以AVEVA协同系统为中心的多专业集成系统，各软件间数据无缝链接。

2)内容完整。数字化设计范围涵盖了电厂各专业设计内容，设计内容完整，使得数字化三维的优势能更好的体现。

3)三维提资。采用三维平台的专业提资，数据通过接口传递，达到提资信息与三维对象的一致，有效保证提资准确和提资效率。

4)仿真漫游与虚拟现实。有效加强现场施工服务，模拟安装和指导施工组织。

1.2.数字化设计平台软硬件配置

数字化设计平台采用网络端+客户端方式进行组建。网络端部署两台服务器，其中一台为项目数据文件服务器，一台为软件授权服务器。客户端仅安装AVEVA平台软件，通过软件授权服务器授权用户使用软件平台，各用户在该软件平台上操作所产生的所有数据均存储于网络文件服务器，客户端不保存任何项目数据信息，保证项目数据的同步，完整与一致性。

二、工程应用情况

2.1.工程应用范围及深度

宁夏枣泉电厂一期工程从项目可研开始就开展了数字化设计，一直延伸至施工图设计和现场服务的设计后阶段。本成果的各阶段应用具体情况如下：

2.1.1.可研阶段

本阶段数字化设计主要配合工程可研需要，以动画、漫游宣传为主，辅助工程的立项的需要，建立简单的三维模型，以达到项目可视化的效果。因此本阶段数字化模型以总图模型为主。参与专业主要是数字化三维专业。

2.1.2.初步设计和施工图设计阶段

本工程从初步设计阶段开始一直到后续的施工图阶段，为保持数字化设计的延续性，在初步设计项目计划中就明确了数字化设计的要求，并且制定了相应的三维数字化设计规定。

A.数字化设计范围和要求

1)系统设计

?本工程汽机专业工艺系统采用P&ID方式开展系统设计。

?P&ID系统图由工艺专业和热控专业联合设计、双签出图，各专业系统图汇总成册，由工艺专业归口。

2)布置设计

?主厂房区域：设备（机械设备、电气设备等）布置、管道布置、桥架布置、暖通风道布置、支吊架设计和检修设施通道布置和土建结构、地下设施、桩位、建筑布置等；

B.数字化设计应用情况

其中由于初步设计阶段和施工设计阶段的内容和深度的不同，数字化设计也各有侧重点。

1)初步设计阶段

本阶段数字化设计主要是依据“初步设计文件内容深度规定（DL/T5427-2009）”，完成汽机专业的P&ID系统图、主推方案的主厂房布置三维模型。并且为配合初步设计审查需要，制作了相关的动画漫游，向审查专家提供可视化的设计成果供审查用。

初步设计数字化深度和开展方式较可研阶段有较大的变化。三维模型更加细致，内容更加齐全。

本阶段数字化设计成果主要有：

?二维系统图：汽机专业P&ID系统图。

?三维模型：主推方案的主厂房模型；和从模型提取的主厂房布置图。

?其他：三维REVIEW漫游、图册。

2)施工图设计阶段

本阶段是数字化设计的主要阶段，是详细设计的阶段。在初步设计方案阶段基础上进一步细化数字化设计，设计内容和深度更加深入和完善。

本工程三维设计区域范围为：主厂房区域。

?主厂房区域： 机械设备根据厂家设备资料，建立相应的外形模型、接口信息和相关的安装要求，为管道的安装布置提供设计依据。管道、桥架、风道和结构等按设计要求真实建模，各模型均附有详细的参数，为后续的出图等打下坚实基础。

本工程采用了基于PDMS协同设计平台新开发的很多工具，其中实体支吊架设计工具就是其中之一。以往三维设计中，虽然管道、结构、桥架等很多主要设计内容建立了三维模型，但是现场还是存现了很多碰撞，支吊架没有进入三维模型有很多的原因，特别是支吊架根部间的碰撞问题尤为突出，本工程全面采用支吊架实体真实模型，并结合相应的应力计算接口，将管道应力计算导出、导入与三维模型无缝连接，快速、准确实现数据链的传递。同时从三维模型中提取支吊架明细表或详图。

 主厂房基础、桩位

2.1.3.现场施工服务阶段

本项目在现场施工服务期间，现场工代配置有一台公用的REVIEW漫游计算机，三维模型实时更新，为现场施工提供指导。

通过现场三维漫游的浏览，业主和施工方能及时查看全厂总体情况，特别是现场安装单位多，工种施工交叉，难免会出现一些配合上的问题，REVIEW为现场施工提供了指导，通过REVIEW三维漫游的查询，更全面、直观的了解厂房整体情况，特别是为现场安装的小管道的布置提供了参考，减少了现场施工的返工问题，降低了相应的人工、材料费用，有效的保障了施工进度。

同时，现场通过三维漫游可以指导现场施工的工序，模拟安装过程，特别是在一些管道密集、或者大型设备等地方，通过工序的模拟，合理安排施工工序，特别是土建和安装间的配合问题。本项目提供的现场三维漫游对此提供了大量的现场服务。

我院采用在数字化设计平台上建立相应的冲管的布置方案。通过完整的数字化设计模型，我们能更清晰的观察周边的已安装的和未安装的情况，进行合理的布置，并通过计算接口，与永久的管道进行联合计算，确保了后续在冲管试验的安全。

三、数字化设计平台应用情况

3.1.系统平台构建

我院于80年代末开始进行CALMA三维系统的研究， 1999年引进了PDS三维设计系统，应用于长兴四期（2×300MW）技改工程。为拓展三维设计能力，持续提高实际应用水平，于2003年4月引进了英国AVEVA公司的VANTAGE PDMS工厂设计管理系统软件。2004年编制了《三维设计管理规定》和相关细则。为适应国内电力需要的发展，增强自身的市场竞争力，进一步提高浙江院的三维设计能力，2006年，浙江院牵头其他7家省院联合成立了电力设计集成系统开发联合体，与英国AVEVA公司建立战略合作关系，共同开发PDMS三维设计集成系统。

我院三维设计平台有美国的INTERGRAPH公司的PDS系统和英国AVEVA公司的工厂设计系统，目前我院发电项目设计平台以AVEVA设计系统为主。我院拥有AVEVA一体化解决系统的四大产品：AVEVA PE 、AVEVA PDMS、AVEVA PRM和AVEVA VNET。

其中AVEVA PE包括P&ID（工艺流程图）、WB（系统协同设计）等系统设计工具；AVEVA PDMS为一体化多专业集成布置设计数据库平台，实现设备、管道、结构、暖通、电缆桥架、支吊架、平台扶梯等多专业的详细设计，各专业间充分联动，并直接生成自动标注的各类布置图、单管图、配管图等，抽取材料报表；AVEVA PRM涵盖了材料及采购控制、进度控制、成本控制等方面；AVEVA VNET 是基于XML技术，集成PE和PDMS设计数据库和用户系统数据库，通过Internet浏览器进行查询和交流。

随着工程应用的积累，浙江院数字化设计技术不仅在可研、初步设计、施工图、施工服务等发电厂设计的各阶段发挥作用，也为工厂全寿命周期的管理带来全新的革命。在进一步提高三维协同设计能力的基础上，积极开展数字化设计和数字化电厂的创建工作，逐步与国际接轨，为业主实现电厂全寿命周期数据管理提供全方位服务。形成具有我院特色的、具体市场竞争力的数字化设计系统。

3.1.1.

3.2.系统平台介绍

1.二维系统设计

电厂工艺系统采用AVEVA P&ID设计平台开展二维系统设计。P&ID系统图同时表示工艺系统的流程信息和相应控制信息，系统表达更加完整、全面，价值更大。而且P&ID系统图是国际惯用的表达方式。

将P&ID系统图导入PDMS12版的逻辑数据库，可生成相应的阀门清册、I/O清册等等。同时，在PDMS多专业协同设计平台上可以浏览P&ID图，并可进行二维指导三维设计，传递系统设计数据至布置设计中，使得系统设计和布置设计数据一致。

P&ID系统图 导入PDMS12版的逻辑数据库

2.三维模型设计

我院采用AVEVA的PDMS开展三维设计。数字化三维设计区域覆盖到全厂范围，包括主厂房和辅助工艺厂房，厂区总平道路和地形，地下沟道和管网部分，厂区综合管架等。涵盖内容有：

?厂房内各占位模型

各类设备（机械设备、电气设备等），土建框架结构与建筑、管道、锅炉六道、暖通风道桥架等。 

?实体支吊架

实体支吊架模型，真实反映各零件和连接件。

?检修空间和维护通道

检修通道的模拟充分考虑今后运行检修的需要，在设计中就预留相应的检修空间，避免管道布置等占用。

?地下设施

地下部分需要建立完整的模型，其中包括主厂房结构基础、地梁、地沟和设备基础等，厂区的地下所有的管道、地沟和基础等等。

?厂区综合管架

各专业根据规划的管廊，由总交专业统一规划建立相应的管道、桥架等，并最终根据工艺专业的布置要求，优化综合管架的方案，经济、合理布置管架，达到减少投资的目的。

?厂区总平：

厂区道路、各构筑物、地形等。厂区总平主要按设计图纸建立相应的模型，主要以配合地下管网、基础和综合管架进行建模，为其他工艺专业布置提供依据。模型主要包括厂区道路、各建筑物基本外形，地形等等。

3.3.数字化平台技术特点

我院的数字化设计平台具有以下的技术特点：

A.多系统集成

形成了以AVEVA协同系统为中心的多专业集成系统。集成系统涵盖了系统设计平台（包括Diagrams、Instrumentation、Electrical、P&ID、engineering和Promis-E等 ）、布置设计（包括PDMS等）、专业计算软件（包括GILF、CII、STAAD、PKPM、探索者、鸿业暖通计算、博超电缆敷设等），同时还在PDMS平台上开发了支吊架设计软件、流体阻力计算软件（专有技术号：DSZY2011B10）、送粉管道阻力平衡计算软件（专有技术号：DSZY2011B11）和保温油漆一体化设计软件（专有技术号：DSZY2013B29）等，实现各软件间数据无缝链接，形成我院特色的、有竞争力的数字化设计平台系统。

B.设计内容完整

数字化设计范围涵盖了电厂各专业设计内容，设计内容包括了机械设备、工艺管道、电气模型、结构模型、建筑模型、总平模型和通道规划、保护空间等，而且采用实体支吊架设计、保温一体化设计，使得模型内容更加完整，更好的体现数字化三维的优势。避免以往出现的部分专业、部分内容未进入模型后，三维数字化模型误导设计的问题。

C.三维平台提资

数字化设计平台采用三维平台的专业提资，并且与生产管理系统关联。荷载、位移信息通过应力计算接口返回模型，采用汽水支吊架软件开展支吊架设计，支吊架根部带有相关的荷载、埋件信息，使得设计信息与提资信息一一对应和关联，并且更新提资信息和可追溯提资信息，三维提资平台有效保证提资的准确性和关联性，同时通过三维提资可大大减少机械的输入，提高设计质量和效率。

3.4.数字化平台行业应用优势

我院的数字化设计平台在本项目工程应用中具有以下的行业优势：

?三维漫游与数字仿真技术

利用虚拟现实与数字化仿真应用技术，我们可以提前提供给业主一个虚拟的电厂。通过REVIEW三维漫游的查询，业主和施工方能更全面、直观的了解厂房整体情况，同时，现场还可以通过三维漫游指导现场施工的工序，模拟安装过程，特别是在一些管道密集、或者大型设备等地方，通过工序的模拟，合理安排施工工序，减少了现场施工的返工问题，降低了相应的人工、材料费用，有效的保障了施工进度。

?数字化移交

使用PDMS进行全厂三维模型的创建，主要包含结构、土建、设备、管道及管道支吊架、暖通、电缆桥架、地下设施、厂区总平、道路及地形等。根据完成的三维模型抽取碰撞检查、数据一致性检查等报告，抽取管道布置图，ISO施工图等各类图纸，进行各类材料清单数据统计等。

?碰撞检查

碰撞检查是非常有价值的三维平台功能，设计阶段提前对碰撞进行检查，有效的避免了后期因各专业之间碰撞带来的返工，将有效降低施工成本，同时大量减少了设计院因设计变更产生工作量。

?布置协同设计

传统工作模式由于组织结构的原因导致协同数据（模型、图纸、图文图档）来源不一，会出现一定程度的数据不一致，导致数据错误或者浪费。使用数字化设计平台可以友好统一数据来源，保证数据传递的效率及时准确，用户不必花大量时间进行数据溯源，从而提高工作效率。

?工艺布置协同-工艺设计数据与三维布置设计数据双向传递。

?协同设计提资-可实现三维工厂多专业设计提资。

?二三维数据校验-校验模型与对象数据的正确性、一致性、完整性。

?三维提资配合

采用三维设计平台进行专业间的协同设计和提资配合。各专业在同一设计平台上同步设计，实现布置方案的提资。主厂房区域内要求各工艺专业、电控专业在三维设计平台上向土建专业进行荷载、埋件、孔洞等提资。

在此协同平台上开展专业间的提资配合工作。如孔洞的提资，根据管道布置情况，由工艺专业在楼板位置建立相应的逻辑孔洞，土建专业根据逻辑孔洞上的相关信息在楼板上建立相应的真实孔洞、并出图，确保了工艺提资与土建接收的一致性，也保证了人工接收时的遗漏等差错。

而埋件在以往工程设计中很是一个大的问题，往往在现场施工时会发生埋件的遗漏或多于的情况，这种情况通过三维提资，可以得到极大的解决。埋件提资根据支吊架的布置情况进行，而所有的支吊架生根在混凝土上的根部均带有相应的埋件，工艺专业根据支吊架设计情况，发布埋件提资要求，土建亦根据工艺提资要求，在三维平台上接收，并在结构梁上生成相应的埋件，每块埋件均按支吊架编号进行编号，做到一块埋件均对应到相应的支吊架根部。

?支吊架设计集成

包括汽水支吊架和多专业支吊架设计。汽水支吊架分逻辑和真实支吊架进行支吊架设计，支吊架根部有埋件和逻辑荷载信息，实现同步快速建立逻辑埋件和逻辑荷载。已有西北院和华东院支吊架库，目前经过升级和完善，已经完成2010版支吊架手册数据的升级，可实现支吊架的设计和出表、材料统计，采用ABA按比例出详图。

支吊架设计模块

支吊架明细表 支吊架详图

?探索者软件的接口集成

利用探索者软件与数字化平台之间的接口集成，可以方便的完成图纸与模型之间的数据交互与转换。

在TSPT中导入的PDMS模型除了画图之外，还可以对PDMS模型进行结构计算，可以生成多种形式的计算接口，包括PKPM、STAAD PRO、Midas、盈建科、广厦、SAP等。

也可通过探索者软件完成平面图纸后，通过集成接口转换成三维模型。

?结构计算软件的接口集成

PKPM和MIDAS、STAAD-PRO接口能按约定导出简化模型结构模型，包括截面的连接、荷载等信息，并有创建简化结构刚性杆、牛腿刚性杆等功能，能导出模型、荷载等信息并能计算分析。

PDMS-Stadd.pro接口 PDMS-MIDAS接口 PDMS-PKPM接口

3.5.数字化设计产品质量

3.5.1.数字化设计模型情况

本成果三维项目按我院标准的三维项目管理建立和配置，确保三维设计和模型的完整、正确、规范和安全。

1)合规、准确的数字化模型保障措施

本项目数字化三维设计按我院的‘发电数字化三维设计技术规定’的相关要求，严格建立相应的三维模型，保障数字化模型工程属性数据完整、正确。

?完善的后台元件库

我院采用的两级数据库构架，即企业级数据库主要包含了：GD2000汽水管道典设、LD2000六道典设、汽水管道支吊架手册（包括华东院、西北院、2010版等）、电站阀门手册、工业阀门手册、通用电缆桥架库、通用混凝土截面库、国标钢结构截面库、国标建筑门窗库和我院企标的预埋件图集库、混凝土和钢结构牛腿库等等。涵盖了7个专业、58个规范，共计93045个元件。

而项目级数据库中也同样包括有元件数据库，主要是针对本项目非标的元件建立的，例如特殊订货的四大管道等，根据项目需要建立相应的元件库、等级库和特性库。

通用的典型设计手册、标准图集等均进入我院的企业级数据库，并且经专人校核确保正确，特殊的元件库者进入项目级数据库。因此，完善的设计手册、标准，前台设计可根据设计条件，确保管件、截面选型的正确，保障了三维模型的出图效果和准确性。

?标准化的技术规定

我院建立了‘发电数字化三维设计技术规定’，分工艺专业、土建专业和电控专业的三维建模要求，要求各专业严格按技术规定，建立相关设计模型，并且保证模型属性的正确。

2)完整的数字化模型

本项目数字设计成果囊括了设计的所有内容，主要有：机械和电气设备、工艺管道、暖通风道、电气桥架、支吊架、平台扶梯、土建结构（包括基础、框架、地下设施等）、建筑（包括门窗、楼梯和栏杆等）和总平（包括地形、道路、辅助构筑物等）等。如下图所示：

本项目不仅设计专业齐全完整，而且模型数据也同样完整。 

以工艺管道为例，数字化三维模型不仅包括了管道头尾的通径规格、选用的管道等级和元件情况、相关的设计温度和压力、以及保温计算的情况和数据。另外模型中也加入了保温信息，保证了与其他管道、结构间的碰撞问题。

而通过数字化三维平台设计的支吊架模型，不仅包括了根部、管部、中间连接件和弹簧等，而且还包含了热位移、荷载和安装压缩值等数据，保证了数字化三维支吊架模型的数据完整性和准确性。

在结构模型中不仅截面信息完整，还包括了埋件、荷载等信息。

3)准确的数字化模型

采用PDMS数字化设计平台，依据设计参数，合理选择正确的等级，建立准确的数字化模型。

如建立管道模型的过程中，根据设计参数，合理正确的选择阀门，确保出图的完整和准确，以达到不修改或少修改抽图的目的。结构模型则根据设计要求进一步细化，数字化模型体现了准确的设计内容，包括了梁加腋、牛腿、挑耳和前面提到的埋件等等信息，而且挑耳根据开孔情况，真实切割。数字化模型完全符合设计深度要求，准确而细致。

4)安全的数字化模型

本项目采用严格的权限控制，确保数字化设计的安全。

项目数据库按专业建立TEAM，根据TEAM建立不同的DB数据库，因此不同的数据库DB隶属于不同的TEAM，而人员配置也按照专业进行配置，不同专业的人员隶属于不同的TEAM，进行项目人员权限的管理。即不同专业人员只能负责相应的TEAM的数据库的设计。

另外本项目权限采用ACR的权限控制。根据设计人的分工，分配不同的设计权限，如管道布置、结构布置、支吊架设计等等。不同设计人员给予不同的设计角色。

再者，还需要通过控制ZONE 层次上的属性进行权限的管理和控制。

通过以上的三重控制，严格控制设计权限，确保设计职责和安全。

3.5.2.数字化设计出图质量和效率

本工程数字化设计出图内容主要包括有：P&ID系统图、管道ISO轴测图、管道平面图、支吊架明细表、材料表和结构埋件图等。

A.出图方法

本工程中工艺专业出图基本以管道ISO图为主，即管道安装的详细信息参见管道ISO图，而管道平面图主要表示管道在厂房的主要定位，减少或不出剖面图。

因此针对此问题，我院详细进行了相关的ISO出图规则定制，ISO轴测图采用PDMS的ISODRAFT模块抽取，基本达到成图的效果，除一些附注外，安装信息不得在二维图上修改。ISO图上的信息主要包括管道各头尾连接信息、各管件定位、放坡要求、关键点与轴网参考标注、管道管件规格、材料表。

而平面图我院也经过DRAFT的出图定制，采用PDMS的DRAFT模块中ADP出图方式，自动提取平面图，自动提取的平面图中主要有轴网信息和管道定位信息。

另外支吊架明细表、材料表等均从PDMS直接提取。其中支吊架明细表采用PDMS的ABA出图模块，根据定制好的出图模板，直接提取明细表。而材料表也通过开发的工具，生产我院相应的材料表格式的EXCL文件，在外部直接转换为DWG格式。

同时，结合三维提资，我院定制了ABA的出图模板，可以快速生成埋件、孔洞和荷载提资图。

B.出图质量和效率

由于本项目严格控制数字化设计的流程，数字化设计采用“忠实模型”的理念，因此出图通过项目定制的模板，有效控制了出图质量，保证二维图纸与三维模型的一致性。同时采用计算机出图的方式，一方面规范了出图方式，使得项目的图面表达一致，另一方面更是有效提高了出图效率，大大解放了机械劳动，使得设计人员能在设计优化上投入更多精力。

3.6.数字化设计的突出作用

枣泉一期项目采用数字化设计，设计范围涵盖了全厂。采用了多专业的协同设计平台，涉及电厂设计的所有专业，数字化模型包括了电厂中的所有内容，包括机械和电气设备、管道、风道、结构、建筑、地形、道路等等各类模型。

3.6.1.解决的关键工程问题

1)设计施工一体化应用

由于本项目是我院承担设计、采购、施工、建造一体化的总承包工程，因此在创建项目之初就充分考虑到数计化设计成果如何更好的为总承包服务的目的。在数字化项目实施过程中严格要求质量与标准，把控数字化设计成果与最终建造成果的一致性。

在现场实施工、建造过程中，我院充分利用数字化设计成果，利用虚拟现实与数字化仿真应用技术，业主与施工方能及时查看全厂总体情况，通过更全面、直观的方式指导现场施工。利用本项目成果最终在材料采购、施工工序安排、降低人工、材料费用，合理安排建造进度等方面取得良好效果，获得总承包项目组一致好评。

2)提高设计效率和质量

我院各专业均在三维平台上开展设计，基本上替代了二维的CAD设计平台，特别在施工图设计阶段，三维设计的重要性愈加明显。碰撞检查是非常有价值的三维平台功能，设计阶段提前对碰撞进行检查，有效的避免了后期因各专业之间碰撞带来的返工，将有效降低施工成本，同时大量减少了设计院因设计变更产生工作量。

3)方案优化

采用数字化三维设计，可以更加直观的、全面的了解项目方案的优缺点。通过三维漫游，虚拟演示未来的电厂情况，改进方案设计。通过三维设计的布局优化，最终本项目主厂房布置在场地中部最北端位置，冷却塔在主厂房屋顶布置，柴油机组布置在主厂房南侧，主功能区集中布置，降低了投资。

综合水泵房、净化站、工业及消防水池、高密度沉淀池等水工设施集中布置在厂区最西端，功能分区明确，便于管理。

3.7.三维协同设计标准化

自2003年引进PDMS在国华宁海发电厂工程（4*600MW）开展数字化三维设计起，我院对于数字化三维设计的标准化工作非常重视，结合工程实际设计情况，不断探索和完善数字化设计的技术标准、管理规定。

我院作为PUCG(PDMS中国电力用户协作组)的组长单位，联合PUCG核心成员单位共八家省院单位，于2005年8月联合编制了《VANTAGE PDMS三维设计管理导则》。本导则的编制工作从2004年7月开始，为加强配合磋商，PUCG核心成员单位召开多次研讨会议，先后确定编制原则、落实分工、研讨管理模式、增补实际应用经验，形成了目前的版本。本导则共包含21项分则文件，集中了各编制单位在实际工程中应用三维设计的经验，侧重于应用模式的操作指导。

2010年，根据电力勘察设计协会文件电规协标[2009]97号文中09-协会2的要求，我院再次参加了《数字化设计（发电）管理导则》的编制。本办法由西南电力设计院和浙江省电力设计院编制。本办法共分总则、术语、数字化设计生产岗位及组织结构、设计流程、数字化模型、数字化内容管理、数字化协同设计、数字化设计校审等八个章节。本导则于2012年5日正式发布。

我院于2011年底启动了标准化良好行为活动，以健全和完善技术标准体系、管理标准体系和工作标准体系。配合该活动，2012年新制定了发电数字化设计的有关工作标准，规定了发电数字化三维设计的特殊岗位的工作标准，主要有：

?《发电三维技术组组长工作标准》（Q/33-331A.201-2012）、

?《发电三维专业规划工程师工作标准》（Q/33-331A.202-2012）

?《发电数字化支撑工程师工作标准》（Q/33-331A.203-2012）

?《发电三维建模员工作标准》（Q/33-331Q.003-2012）。

2013年12月，依据电规协会的《数字化设计（发电）管理导则》重新编制了我院的数字化设计管理和技术规定。分别为：

?《发电数字化三维设计管理规定》（Q/33-223A.016-2013）、

?《发电数字化三维设计技术规定（工艺专业）》（Q/33-123F.F001-2013）、

?《发电数字化三维设计技术规定（土建专业）》（Q/33-123F.F002-2013）、

?《发电数字化三维设计技术规定（电控专业）》（Q/33-123F.F003-2013）、

?《发电数字化三维设计技术规定（系统管理和维护）》（Q/33-123F.F004-2013）、

其中《发电数字化三维设计管理规定》主要内容有：规定职责，规定了三维数字化设计的部门职责和岗位职责；拟定三维设计流程，包括了基本工作流程、工艺系统设计流程和三维布置设计流程等；设计过程控制，规定了三维数字化设计的设计阶段、设计内容和设计成品等；分工和资料交换，明确了分工和资料交换的要求，确定了各专业的职责归口和三维平台开展资料交换的要求；建模通用规定等。《发电数字化三维设计技术规定》主要内容是：针对专业的三维设计技术规定，主要规定了三维建模内容、建模具体要求、模型命名规则、层次管理要求和模型校审要点等。

同时为规范和控制数字化三维设计的质量，在数字化协同平台上开发了相关的工具来辅助三维模型的检查和校审，使得我院的数字化三维设计规定能有效的得到管控。如以下为部分固化在协同平台上质量控制方式。

?管道模型检查和校审。主要包括了设计参数的检查、等级检查、连接检查、碰撞检查报告等，符合我院工艺专业的技术规定中的有关。

?三维平台提资校核流程控制。三维平台提资有严格的设计流程控制，需要通过我院的校审流程控制，并且与提资单关联。

四、技术经济指标与社会经济效益

发电工程数字化三维设计应用的效益可从技术经济运行效益、社会效益和提升企业的形象、竞争力等多方面进行分析。

（1）技术经济运行效益分析

设计过程中采用数字化设计，实现了各专业间和专业内数据的无缝链接和传递，使得设计数据得到极大共享和高效利用，有效减少了大量的人工机械重复劳动。据不完全统计数字化设计可提高设计效率30％以上。

通过数字化三维设计的应用不仅提高了设计效率，设计质量也大大提高。以往工程施工中，由于专业间的配合问题，导致了孔洞、埋件等信息往往会有遗漏或错误，根据现场工代反应，现场通过三维提资配合基本杜绝了此类问题的发生，使得现场设计更改大大降低，减少了现场施工的返工量，使得现场施工可减少50人工。这使得现场发生的返工、浪费材料的现象得到改善，节约了施工成果。

数字化三维设计成果的应用，不仅是设计质量的全面提升，更是设计进度的提升，这为项目的提前竣工打下了基础。这可为发电企业提前发电，创造更多的经济效益。另外，数字化三维设计成果的应用，实现了设计的精细化，这可为项目大大减低造价。

通过以上的分析，对于国内众多的发电项目的建设，应用数字化三维设计成果，可取得具体的经济效益。

（2）提升企业服务形象和核心竞争力

PDMS在国内电力行业中得到推广应用，集成系统的应用将使得国内电力行业的三维设计水平得到本质的提高，实现了各专业间和专业内数据的无缝链接和传递，将电厂设计中各数据得到了融会贯通，使得设计数据得到极大共享和高效利用，为在同一平台上真正实现多专业的协同设计打下基础，使得国内电力行业将在国际上进一步增强核心竞争力，具有很高的社会价值。

（3）社会效益

数字化三维设计的应用，大大减少了人工干预，减少了大量的人工机械重复劳动，可大大降低人工成本，人力资源得到更为合理的利用；而不同专业在PDMS平台上的资料交接和配合，为多专业在同一平台上的协同设计打下基础。为实现无纸化办公和设计的信息化提供依据，实现绿色能源建设提供先决条件。

五、创新应用

本数字化设计成果在项目应用中不断创新，不断摸索各种新的尝试，逐步积累我院的数字化设计能力，拓展数字化设计领域。本项目中应用的创新主要有：

1)虚拟现实与数字化仿真应用

通过数字化设计，实现模拟现实的目标，这是我们开展数字化设计的主要目的之一。通过数字化设计，我们可以提前提供给业主一个虚拟的电厂。如下图所示，数字化的虚拟现实和现场的实际达到了一致，这使得我们与业主间的协调更加方便。通过REVIEW的虚拟现实，我们能更直观的进行方案上的优化，使得我们的设计成果是业主满意的结果。

本项目通过现场三维漫游的浏览，业主和施工方能及时查看全厂总体情况，特别是现场安装单位多，工种施工交叉，难免会出现一些配合上的问题，REVIEW为现场施工提供了指导，通过REVIEW三维漫游的查询，更全面、直观的了解厂房整体情况，特别是为现场安装的小管道的布置提供了参考，减少了现场施工的返工问题，降低了相应的人工、材料费用，有效的保障了施工进度。

2)设计施工一体化应用

我院为更好的服务业主，在现场施工服务期间，主动承担了现场冲管方案的拟定（主要是指布置和计算）。利用我院已经开展的数字化设计成果，进一步拓展数字化设计的应用，使得设计和施工更加紧密，在本数字化设计成果上开展了冲管布置方案的拟定。

我院采用在数字化设计平台上建立相应的冲管的布置方案。通过完整的数字化设计模型，我们能更清晰的观察周边的已安装的和未安装的情况，进行合理的布置，并通过计算接口，与永久的管道进行联合计算，确保了后续在冲管试验的安全。

六、总结与建议

本项目采用数字化三维设计，依据我院的数字化设计标准开展相关设计，设计范围涵盖全厂范围，特别是厂区地下和综合管架等，设计范围内专业齐全、内容完整，设计深度符合相关设计深度要求。

数字化设计成果实现了多专业在统一设计平台上的协同设计，实现了信息的快速共享和配合，集成系统使得各专业设计软件数据贯通，大大减低了数据处理的环节，保证了数据传递的准确性。贯彻‘忠于模型’的设计理念，由三维模型提取各类施工图纸，确保了设计成品的一致性。本项目开展中也涉及了一些创新的应用。冲管方案三维布置和校核，实现了设计与施工的一体化应用，同时数字化三维漫游协助、指导现场施工安装。三维提资，实现了统一平台上的专业资料互提，确保了设计与资料的一致性、唯一性。

本项目开展中也涉及了一些创新的应用。冲管方案三维布置和校核，实现了设计与施工的一体化应用，同时数字化三维漫游协助、指导现场施工安装。三维提资，实现了统一平台上的专业资料互提，确保了设计与资料的一致性、唯一性。

本项目数字化设计成果具有很好的应用前景。数字化设计成果不仅有很高的社会价值和经济效率，数字化设计的应用将大大提高我院的核心竞争力，减低人工成本，大大提高设计效率和质量，同时也为精细化设计打下基础。当然，本项目实施过程中也有些需要改进的地方，如适合数字化三维设计的设计流程和组织的改进，以更进一步促进设计效率的提高。再如数字化设计应用需要进一步拓展，进一步向数字移交和工程全生命周期的管理等领域的延伸等。

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