38摘要探讨三维设计软件在化纤领域多专业协同设计，存在的优势性与必要性。通过CADWorx软件各功能模块与化纤工程各专业的设计举例，展现了跨行业、多层次的协同设计。1. 前言首先阐述下“百度百科”中三维设计的概念：三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础。它是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化，更形象化的一种新兴设计方法。全三维设计能完全解决设计干涉问题，为仿真分析提供可靠的基础数据，提高设计质量。相对于现在已经普遍应用的CAD二维设计方式，三维设计具有明显的优势：1）设计时更加直观，可以更加高效的表达设计人员的设计意图；2）对于多专业布置而言，能够检查各设计单元之间是否干涉、碰撞，是否方便安装；3）转换成技术资料时，如安装图，位置关系更加清晰，如做成动画则更能生动体现；4）技术交流时，对工程图纸不太了解的人员看到三维模型就能够形象的理解实物造型，方便交流；5）设计能力的体现，虽说现在三维很普遍，但是部分设计单位还是由于某种原因仍在沿用二维设计软件，这就凸显了使用三维设计软件单位的优势。并且现在要求应用有限元分析的也多起来，三维正好符合这个趋势。除以上所述外，还能够缩短设计周期，保证数据源的唯一有效性。有助于缩短施工周期，更有利于现场施工人员施工，不必花大量时间解读设备的管口方位、装配关系及管路走向，直接应用三维信息模型和相关文档便可开展相关工作。三维协同设计是CAD设计领域的最新技术趋势，其以三维CAD设计软件为载体，是一个由不同设计人员、不同软件为一个共同的设计目标开展工作的过程。简单点来说，三维协同设计就是在三维设计架构中对资源实现更优化配置的工程。曲鹏（大连合成纤维研究设计院股份有限公司）三维设计软件在化纤领域多专业协同设计的探讨关于大连合成纤维研究所股份有限公司：大连合成纤维研究所成立于1953年，2003年整体转制为大连合成纤维研究所股份有限公司。五十多年来，以技术创新为主题，以科技成果产业化为核心，致力于合成纤维工业技术进步与发展。主要从事精细化工、高分子化工、化学纤维、分析检验等专业的工程承包、工程技术研究、工程技术咨询、工程技术转让、技术人员培训；化纤原料和化学纤维专业的工厂设计、装备设计、设备制造、设备安装、软件提供、开车服务、产品开发、质量保证；化纤原料、化学纤维专业工程技术咨询、工程技术服务、技术与装备进出口等业务，是国家合成纤维技术发展的重点研究机构和装备制造骨干企业，研发能力、技术水平、装备水平居世界同行业先进行列。大连合成纤维研究所股份有限公司现有职工265人，其中中国工程设计大师1人，具有研究员职称14人、高级工程师职称45人、中级职称55人、初级职称19人。国家相关专业的执业资格注册工程师24人。从事工程研究及技术开发163人，占总数的61.5%。自1988年以来，大连合成纤维研究所股份有限公司主要提供聚酯、聚酰胺及其纤维、助剂等专业的工程技术与装备开发及承包，具有Ⅰ、Ⅱ类压力容器、有机热载体锅炉设计与制造资格证；化纤工程咨询甲级资格证；化纤专项设计甲级资格证；化纤工程承包甲级资格证及科学技术与产品自营进出口权；并通过ISO9001：2000质量体系认证证书。建所以来共取得国家、省、市级科研成果及专利一百多项。1990年率先在国内应用嫁接技术建设化纤生产线，先后承建了切片纺涤纶、锦纶短丝、长丝（POY、FDY、TCS、HOY），复合纺（涤锦法、海岛法）、锦纶与涤纶工业丝等数百条生产线，并于2000年成为国内首家熔体直纺长、短丝生产线的工程承包商，作为中国首席纤维技术创新与技术承包科研单位而享誉国内外。所属行业：化工涉及的鹰图产品：■CADWorx

392. 三维协同设计的必要性三维协同设计重在解决三维设计中的信息沟通、知识共享等问题。开展三维协同设计有助于提高设计效率，降低设计成本，是未来CAD设计的发展趋势。三维协同设计之所以在近几年成为业界关注的焦点，正是因为设计行业出现了很多新的需求——工程复杂程度越来越高，大型工程数量日益增多，设计周期逐渐缩短，这些都对CAD软件提出了更高的要求。在这种情况下，如果还是局限于采用二维设计的方式，很难达到最优的效果。正因为如此，三维协同设计成为了未来设计的必然趋势。3. 三维设计软件在化纤领域多专业协同设计应用在此设计趋势下，我院于2010年采购了CADWorx2010三维工厂设计软件。该软件不仅具有多专业设计模块，强大的数据库，高质量的自动控制，模型漫游功能，并且在该行业内首先实现了3D管道模型与管道应力分析之间的双向接口。软件接口还可发现模型设计中的错、漏、碰、缺，以保证设计质量。三维模型设计在计算机上可动态直观地展示出工厂或单元装置建成后的实际情景，有利于业主更客观准确地作出决策，进行施工控制及生产维护。目前国外大型工程公司已广泛采用此软件。我院常用的设计模块见图1。下面分步介绍一下化纤设计中与CADWorx各模块的结合实例。图13.1 钢结构模块该模块内置各国型钢库文件，设计人员可以通过模板定制不同的结构框架和管架，用户定义结构的位置，方便快捷生成3D钢结构、混凝土模型。可以建立直梯、斜梯、平台踏步、护栏、平台等。对结构梁、柱可以进行切割处理，以满足业主节点定义、精确材料统计目的。化纤工程设计时多数情况会遇到通过钢结构对设备支撑操作问题，一个典型的项目就是我院2011年设计的，烟台华润锦纶有限公司，《48部位锦纶6-FDY生产线工程》。该项目纺丝部分全部为钢结构设计，具体产品方案为：生产线配置：4条线，每线12部位，共48部位。主要设备：纺丝设备、螺杆挤出机、纺丝箱、计量泵、纺丝组件、喷丝板等。在引进三维协同设计以前我们使用普通的二维CAD软件，出图效率较低，准确度不高。通过使用CADWorx 后：设计时更加直观如图2，可以更加高效的表达自己的设计思想；能够检查部件之间是否干涉，碰撞，是否方便安装；在现场施工中可以向安装公司人员直观的展示，对工人的准确安装、部分设计问题的提前发现修改起到很大的作用；材料表的统计准确、为购买材料节省了费用和时间，得到业主的肯定和赞扬。总体来说三维设计软件CADWorx的应用对整个设计、施工、验收、竣工都起到了巨大的作用。图2 搭建的钢结构模型3.2 设备模块使用数据驱动图形的理念，可随心搭建各种立、卧式设备和机泵等设备，如图3。软件内置有丰富的管嘴库供用户选择，软件提供完善的管嘴定位调整工具，满足管嘴的不同定位要求。CADWorx设备模块与PV Elite压力容器设计软件有双向接口，用户建立的设备模型可以导出到PV Elite中，也可将PV Elite建立的分析模型导入到CADworx中，且在任何一个软件中的修改，都可以同步体现到另外一个软件中来。图3 通过设备模块生成的化纤设备三维设计软件在化纤领域多专业协同设计的探讨

403.3 空调风道电缆桥架模块该模块提供各种方、圆、椭圆风管和电缆桥架元件，建立HVAC通风管道、电缆桥架。电缆桥架作为路径可以导入到电缆敷设软件中，用来进行电缆敷设工作。典型的项目实例为空调模块在印度SARLA项目中的应用，因该项目为土建结构内的钢结构设计，柱网密度高，部分设备陈旧且国外客户与国内设计理念不同。如果用普通的二维设计软件很难表达清楚，存在沟通不畅，设计意图表达不明等问题。三维设计软件CADWorx的出现就很好的解决了该问题。运用空调风道电缆桥架模块使风管设计思路清晰、走向一目了然，在语言沟通不畅的情况下，轻松的展示出了设计结果，达到所见即所得的目的见图4。得到外方业主的好评，设计联络会议也缩短了时间，提高了工作效率，为后续工程的进行打下了坚实的基础。图4 空调机组及空调风管3.4 三维管道模块首先在搭建模型前要根据项目要求建立管道等级标准库，构建设计中需要的各种类型的管道，如对焊、丝扣、承插焊、法兰连接等管道，随后建立阀门库和法兰库。CADWorx提供快捷智能的配管功能，设计人员可以采用搭积木法建立管道模型，也可以使用中心线方法建立管道中心线，然后自动添加弯头，插入其它元件。管道模块强大的智能性允许任意拖拽管道、三通、阀门、法兰等元件；允许修改管道模型的管径和等级，且管道模型会自动更新和在适当位置自动添加或修改大小头、三通等元件；设计时可以对管道通过管号进行孤立、拷贝、删除、复制、旋转等所有AutoCAD的命令操作。CADWorx软件内置有详细的保温模块，设计人员可以对管道进行保温处理，定义保温厚度和保温材料等信息，并且可以统计保温材料数量（体积、重量），保温厚度可以参与管道碰撞检查，并且将其视为软碰撞。管道模块还内置有支吊架建模模块，可以建立各种支吊架和弹簧架3D模型，该支吊架还可以直接输出到CAEARII管道应力分析模型中。CADWorx与管道应力分析软件CAESAR II有双向接口，可实现管道模型的双向导入导出。这样配管工程师可以直接将3D管道模型传输给管道应力分析软件CAESARII自动建立管道分析模型，包含管道走向、尺寸、温度、压力、各点的约束形式等。如果应力分析需要对管道走向和支架做出调整和修改，修改后的内容还可以自动呈现到CADWorx中。这样可以确保设计模型和分析模型的一致性，确保设计工作的准确，并且可以节约大量的条件提供时间。3.5 各模块协同设计生成图纸通过CADWorx各模块与化纤各专业的协同设计，最终生成单线图和平立面图。软件还可以对管道材料自动统计，可以按业主的不同需要，生成各种材料报告。CADWorx中内置了模型剖切功能，在生成平立面图时，可在3D模型中任意定义平、立面剖切范围和视看方向。在图纸空间定义好视图后，可选择软件命令标注尺寸、管号、标高、设备位号等信息。最后用软件的图纸生成功能生成平立面图。4. 结束语三维设计软件在化纤领域多专业协同设计的应用是未来设计的趋势，CADWorx实现了真实的三维协调操作。CADWorx也可将CADWorx中创建的三维模型生成文件很小的漫游文件，可方便传送给管理者和业主。CADWorx漫游软件提供的可视化的动画模型包含了三维模型中所有设备、钢结构、管道模型的所有信息，因此既满足了设计者快捷和直观地漫游检查三维工厂模型的要求，管理者、业主也可审阅校核三维设计模型和添加设计注释和红线标识等信息。实现了跨行业、多层次的协同设计。从长远角度来看，三维协同设计是非常有发展前景的技术方向，也是众设计企业争夺技术高地的选择。而短期来看，也正是由于三维协同设计是一个非常新的概念，所以其在应用上面临很多困难的概念。一方面，无论是三维软件还是协同设计软件得到的应用都较少，很多设计人员并没有接触过，所以概念很难得到实际应用。另一方面，现在的二维设计能够满足大部分的设计需求，这导致我们的设计产业缺乏从二维向三维转变的动力，这也使三维协同设计更多地体现在未来的技术储备上。我们希望，三维协同设计在近几年能够更快的提升其实际应用的价值，完善功能，更好的为工业及工程设计服务。