一种Intergraph Smart® 3D仪表件批量校验及更新的解决方案

张松 华陆工程科技有限责任公司

摘 要： 三维工厂设计过程中，仪表件三维模型的更新通常需要占用较多的时间，仪表件三维模型的准确程度直接影响现场施工的可行性。如何更加快捷、准确的对仪表件三维模型进行校验和更新，是工程设计面临的一个重要课题。

关键词：仪表件；批量校验；批量更新；校验报告；数据模板

涉及的海克斯康PPM产品：Intergraph Smart® 3D

1. 项目介绍

仪表件是三维工厂设计过程中必不可少的内容，常用的仪表件有调节阀、流量计、温度计、压力表、液位计、角阀等。受项目周期及定货周期的影响，仪表件的最终数据通常在项目后期才能收到，在设计初期，管道工程师需要预估仪表件参数进行管道设计工作，并在收到仪表件的数据后手工在模型中逐个完成仪表件的更新，工作量大且易出错。

针对Intergraph Smart 3D三维工厂设计软件，作者通过二次开发，实现了仪表件批量校验及更新的需求。

2. 技术准备

在Smart 3D中，准确表示一个仪表件，需要考虑对以下内容进行定义：

（1）符号（以下简称Symbol）

符号用来将仪表进行归类处理，将外形或者特征一致的仪表件用统一的符号进行抽象，比如调节阀、流量计、液位计等，在Smart 3D中分别对应了不同的Symbol。

（2）外形尺寸

在Symbol的基础上，通过定义外形尺寸属性，即可实现对仪表件物理外形的建模。

（3）连接点（以下简称Port）参数仪表件通常与管道连接，Port参数需要与Smart 3D数据库匹配，才能保证模型的正确性。

在Smart 3D中，仪表件的外形尺寸、连接点的参数会直接影响管道工程师的设计工作。本文探讨的解决方案，也是从以上三个方面入手，利用Smart 3D的软件开发接口（以下简称API）进行开发，实现对Smart 3D模型中仪表件的批量校验及更新。

3. 技术难点

3.1 仪表类型的多样性

实际工厂中，仪表的种类有成百上千种，在模型中完全还原实际仪表，建模和维护的工作量将是巨大的，应用起来会有很大难度，这也不符合工程设计的逻辑。Symbol概念的引入，大大降低了仪表类型数量。同时，设计统一规定和建模统一规定对仪表件的建模方式也有明确的规定，工程设计中，实际用到的Symbol并不是很多，这就为实现批量校验及更新提供了可能。

3.2 供货厂商返资条件格式差异较大

要想实现批量校验及更新，仪表件返资数据的规范性是另一个难点。不同的供货厂商，其返资方式不尽相同，为保证实现批量更新且能适应各供货厂商，需要对返资模板进行统一规划及定制。

3.3 返资数据与模型中的仪表件对应

批量校验及更新的实现，前提是要实现返资数据与模型的点

到点对应，考虑到供货厂商通常以仪表位号作为唯一标识，本解决方案采用仪表位号一致性原则。

3.4 Port参数的匹配（以下简称Mapping）

Smart 3D中描述一个Port，需要通过管径、管径单位、连接形式、执行标准、压力等级等多个参数才可以唯一确定。连接形式又分多个Class，各参数与执行标准有内在的对应关系，并最终以CodeList值的方式进行储存。仪表供货厂家并不清楚这些规则，这就需要有一套完整的参数Mapping关系来支撑程序的执行。

3.5 更新逻辑

对于仪表件校验来说，可以针对所有参数进行校验，因为并不进行写入操作，只是对比数据的一致性。而对于更新来说，不能粗放的将所有数据写入模型，某些情况直接更新将

导致模型发生损坏，如仪表件前后直管段不足时或仪表管径发生变化时，这就要求在更新前对仪表件在模型中的连接状态进行分析，判断是否可以进行更新操作。

3.6 多平台数据整合

本解决方案需要在Smart 3D、EXCEL、用户界面三个层面对数据进行整合与互通，保证数据的一致性也是一个重要的课题。

4, 解决方案

4.1 明确数据流转主线

通过对以上内容的分析，结合软件的开发要求，梳理出本解决方案的流程图，如图1：

图1 仪表件批量校验及更新流程图

4.2 定制返资条件模板

针对调节阀（两种Symbol）、流量计（三种Symbol）、压力表、温度计、液位计、角阀，分别定制对应的数据模板，考虑到供货厂家数据录入的规范性，对表格进行了下拉设置，有效控制数据的格式，保证数据提取的正确性。如图2：

图2 仪表调节阀数据模板示例

4.3 定制参数Mapping规则

根据Smart 3D的Port属性及CodeList要求，匹配数据表格的录入参数，分别对端部连接形式、执行标准、压力等级建立各参数Mapping对应关系表，如图3，为批量更新奠定基础。

图3 端部连接形式Mapping示例

Mapping表格在本解决方案中起到配置文件的作用，好处在于可以应对各工程公司在Smart 3D数据库定制层面的差异，在不修改程序代码的基础上，仅需要调整Mapping文件，即可实现解决方案的快速部署和拓展。

4.4 定制更新规则

通过API进行二次开发，基于位号一致的原则，将数据文件和模型中位号一致的仪表件参数提取到用户界面，并通过程序的逻辑判断完成校验工作。

在完成校验后，从管径、端部形式、执行标准、压力等级、面到面尺寸、执行机构直径、执行机构高度、前后直管段长度、Symbol是否一致等10个维度定制更新规则，通过各维度数据的匹配度，筛选出可进行更新操作的仪表件，并在用户界面以不同的颜色进行标识，以调节阀（膜头式）为例，如图4：

图4 调节阀（膜头式）更新规则

对于满足更新规则的仪表件，将在下一步的更新操作中批量完成数据的更新。考虑到更新过程中可能由于等级不全或其它不可预见的错误导致更新失败，程序将记录所有更新失败的仪表件位号，输出到校验报告中，方便设计人员查阅。对于不满足更新规则的仪表件，也会将仪表件位号记录在校验报告中。

更新过程一键完成，无需用户干预。

更新完成后，重新从模型中提取修改后的数据，再次与数据表格进行比对，并更新校验状态，以可视化的界面显示更新的结果。同时，为了方便设计人员更快捷的查阅，对每个位号的仪表件设置了跳转功能，通过用户界面的位号，即可迅速跳转到模型的对应位置。

4.5 校验报告

校验报告用于输出不满足更新规则的仪表件和在更新过程出现问题的仪表件，并将错误原因记录在文档中，作为后续检查的依据。

5. 工程应用

Smart 3D仪表件批量校核及更新的解决方案在多个项目中进行了推广应用，以一个中等规模的装置为例，仪表数量约400个。在开发前，完成所有仪表的校验及更新，需要一个设计人员花费3个有效工作日（约24个人工时）。开发后，在20分钟内，可以完成超过 95% 以上的校验，超过 70% 仪表模型的更新。考虑其它不可控因素，对于仪表件更新这项工作来说，综合效率提升超过 90% 。

6. 拓展

工程设计过程中，还有很多环节是基于外部数据或外部文件的，如管道特殊件、定型设备等，如何能从这些文件中解析出所需的数据并高效利用，将会大幅提高三维设计的效率和质量。跨专业数据的流转，跨平台数据的互通，跨系统数据的集成，都将大幅提升工程设计的质量和效率。

7. 结语

Smart 3D仪表件批量校验及更新的解决方案从数据源头、更新前判断、过程校验及更新、更新后处理等多个环节系统性解决了在三维工厂设计过程中的实际问题，提升了模型的质量，提高了模型更新的效率，为设计人员释放了更多的时间来优化设计方案。

当然，本文提出的解决方案也存在一些局限性，主要有以下几项：

当模型中的Symbol与订货资料的仪表形式不一致时，对于Symbol替换的处理逻辑。
当模型中或订货资料中存在位号重复或位号填写不规范时的处理逻辑。
当数据量较大时，程序效率的优化及其它不可预见的异常处理逻辑。

数字化技术的发展正在逐步改变传统的设计模式，以更加便捷和高效的方式为工厂设计提供支撑。专业数据、工程经验、标准规范、设计原则的数字化转型，将有效降低人力成本，带来更多的经济效益和社会效益。

关于华陆工程科技有限责任公司

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