隨著電子科技的發展，計算機技術已經成為各行各業必不可少的工具。就設計行業而言，計算機在工程設計和管理中的應用已經逐步成為衡量工程設計水平的標志之一。雖經十余年的探索和開發，但國內設計單位在整體使用水平上還沒有顯著的突破。 　　隨著硬件技術的迅速發展，近年來一些國際知名的軟件公司逐步開發和完善了一批能夠付之于工廠設計的三維整體設計系統。這些設計系統突破了傳統的在二維平面進行圖紙設計的概念，將工程設計轉化到在一個真正的三維電子空間建立工廠實體模型的實踐。這些工廠設計系統（PDS）由于其多種的優越性，已經廣泛地為西方的一些大型工程和咨詢公司所使用。我們所熟知的一些國際知名的設備供貨集團（如西門子、三菱、ALSTOM等公司）及一些大型的工程公司都在近年裝備了先進的三維工廠設計系統。在我國，石油化工行業的一些設計單位也率先采用這一設計技術，并將其成功應用于國內的設計工程項目中。 　　在我國設計行業不斷面向市場的進程中，電力設計也不能例外，只有盡快與國際接軌，達到和趕上國際先進的設計技術水平，才能最大限度地提高綜合競爭實力。對于機務專業，廣泛應用先進的三維設計技術來提高設計的技術含量，節省項目投資，統一標準化的設計已經成為提高設計技術水平的出路之一。 　　目前，世界上已經有多種功能比較齊全的三維設計系統，INTERGRAPH公司的PDS就是其中的佼佼者，它能夠在計算機中模擬工廠設施，通過集成和利用各種不同的軟件模塊，實現建立工程模型，進行初步設計、施工圖設計和設計審查等各項功能，而且由于其參考數據庫具有標準性及開放性，易于參照各國的標準對數據庫進行開發和維　　護。該公司的PDS已被多家國際工程公司采用。與法國ALSTOM公司進行了設計合作，采用外方的設計管理程序，利用美國PDS軟件和工作站，完成了嶺澳核電站常規島三維模型設計工作。 [b]1　PDS的主要功能 [/b]　　PDS功能強大，能夠滿足二維和三維設計的各項要求。 　　二維設計功能主要是用于制作管道系統流程圖和管道儀表流程圖，并且提取一些相關的報告清單和材料表。由于二維功能可將數據輸入到后來的詳細管道設計中去，所以可以保證流程圖設計與管道布置一致。 　　三維設計功能是整個系統的重心，是實現其工程設計最重要的組成部分。這一部分主要具有建立三維的工廠電子模型、抽取管道施工圖（isometricdrawing）、產生廠房各種布置圖、進行設計碰撞檢查等功能。PDS三維設計的主要模塊有設備模型模塊、鋼結構模塊、管道設計模塊、參考數據庫管理模塊、圖形管理模塊、PDS應力分析接口、碰撞檢查－管理模塊、管道軸側圖接口、報表生成模塊和設計審查模塊等。 2　PDS三維設計技術在核電站設計中的應用 　　與常規的機務設計不同，三維設計技術是一項全新的設計技術，它需要用到龐大的PDS和截然不同的設計管理方式。為此，在嶺澳核電站設計工程中，廣東省電力設計研究院建立了包括30余個設備模型文件、20多個管道模型文件、7個鋼結構模型文件和8個混凝土結構模型文件在內的工廠模型，解決了工作范圍的全部碰撞，生成一批包括管道軸側圖（157張）、平斷面布置圖（14張）和支吊架安裝圖（758張）的施工文件，通過了外方的最終驗收。 [b]3　PDS三維設計技術產生的效益 [/b]　　3．1　更新設計思想 　　3．1．1　設計方式簡潔形象 　　采用三維模型的技術，使得設計由原本在平面圖紙上布置工廠的設備和設施，改為在一個虛擬的三維空間中“建造”一個真正的工廠。PDS全面地將工廠設計的各專業有機地結合到一起。系統允許設計者在三維空間中模擬工廠的各個部分，包括：廠房土建、鋼結構、爬梯及扶梯、電纜通道、電氣表盤、HVAC設備、熱交換器及泵、管道、管道支吊架等等設備和設施。它能夠在整個設計過程中為用戶提供一套全過程的電子模擬工廠，它能夠按照用戶的要求不斷地被更新，并且通過與材料及工程數據庫的聯結，對電廠壽命全過程的設計修改和變更進行控制。 　　3．1．2　工廠設計無碰撞 　　在傳統的設計實踐中，由于各專業和各分冊設計人員不能有效地溝通，且受二維設計空間的局限，設計單位提交的施工圖紙，在現場施工過程中不可避免地存在著這樣和那樣的碰撞，有的甚至會對工期及費用造成較大的影響。PDS的三維設計系統允許用戶在一個共同的三維空間中運用模塊進行碰撞檢查，使得設計的工廠成為一個真正的“無碰撞”工廠。這對降低工程施工成本、縮短施工工期都有重要的意義。 　　3．1．3　自動生成管道施工文件 　　傳統的設計過程中，管道施工文件的設計工作占機務專業的絕大多數工作量，例如一個300 MW機組的發電廠，機務專業管道施工文件上千張，約耗6 000個設計工作日。采用PDS三維設計，建立模型后可自動生成平面布置圖、管道軸側圖、材料報表和材料匯總表等管道施工文件，節省了設計工作量，圖紙文件準確、規范、美觀，有利于減少施工差錯，可節省人力、物力。 　　3．1．4　設計統一、標準 　　由于管道模型必須與參考數據庫中管道的規格相一致，所以在開展工程設計之前，工程項目負責人就可以通過定義參考數據庫的內容來限定設計者在設計中將要用到的管件規格。對一個項目來說，通過參考數據庫統一工程的設計標準具有多方面的優越性。可以使工程項目管理者根據材料市場的變化，有效地控制整個工程選用的材料類型和規格；同時規范了需要采購材料的類別，減輕了采購人員的工作，另外對降低采購價格也具有積極的意義。 　　3．1．5　優化設計，減少設計錯誤 　　三維設計系統具有從初步設計到詳細設計，從二維到三維的全套CAD功能。可以讓設計者將方案設計的有關數據直接輸入到詳細設計中，通過數據庫來控制設計輸入數據，從而在很大程度上減少了設計者在工程執行過程中對數據的輸入和匯總，極大地降低了人為因素對工程設計成品質量影響的可能性。另外，由于各個模塊在一個整體系統中運行，降低了設計文件出現矛盾信息的可能性。 　　3．1．6　提供了材料管理的基礎 　　對于一個大型工程項目，設計與材料采購、材料的現場管理和施工是密不可分。運用PDS進行工程項目設計，可有機地管理控制這幾部分環節。 　　3．2　適應市場經濟，與國際接軌 　　3．2．1　電力工程招、投標中的有力武器 　　在當前國內逐步規范市場，鼓勵競爭的形勢下，作為設計單位也不可避免地面臨走向市場、參加工程投標競爭的局面。用合理的價格，提供優質的服務是宗旨，也是自身生存的根本，采用三維工廠設計技術，與國際接軌是提高設計水平和增強競爭力的必由之路。 　　3．2．2　擴大設計范圍，分包國際大公司承包工程的必備條件 　　當前的國際電力市場，基本上由幾家實力雄厚的國際大公司占領，我國的人力成本低廉，作為一個業務增長點，設計單位尋求與國外工程公司合作，分包和參與部分設計項目，亦是一個新的發展方向。前面已經介紹，國際供貨商目前均已采用三維設計技術，具備三維設計的能力也就成為參與國際大公司承包工程的必備條件。 　　3．3　高新技術導致電力設計的革命 　　3．3．1　數據庫管理 　　三維系統是一個功能齊備、系統龐大的設計體系。在軟件應用方面，掌握其使用技術并運用于工程實踐是開展設計工程項目必不可少的條件，而如何管理和應用數據庫又是應用這項設計技術的關鍵。　　PDS系統中存在三大數據庫，分別是：參考數據庫、工程數據庫和設計數據庫。這三類數據庫集中了工程項目的來源和結論，是整個PDS的心臟所在。正是由于管道模型的設計與參考數據庫息息相關，在這三類數據庫中，參考數據庫又是管道設計的重要來源。在開展設計工程前，首先要確定工程使用的設計標準和要求，用戶需要對參考數據庫進行修改或更新，以填入所需使用的管道設計標準的有關參數，這一過程被稱為“用戶化”。通過近十年的探索和開發，國內電力設計單位在使用國內設計標準進行CAD設計上做了大量的準備工作，完全具備將PDS的參考數據庫進行“國產化”的能力。 　　3．3．2　網絡管理 　　一個工廠模型的建立往往需要積聚十幾甚至幾十個人來共同完成。進行三維設計要求設計者們在一個計算機網絡上共同開展模型設計。如何管理好工作者在網絡中的工作權限，確保大家在網絡中既相互聯系又相互獨立地、安全地工作，亦是使用三維設計技術的一個關鍵。我們認為計算機網絡的用戶化管理及數據資源備份管理都是十分重要。 　　3．3．3　程序管理 　　三維設計體系打破設計單位目前的以“分冊”為基礎的設計管理模式，在設計管理方面，PDS也有著十分鮮明的特點，其主要體現在對設計過程的控制和對設計結論的控制兩方面。 　　過程控制指的是在設計中使用嚴格的設計管理程序來控制模型制作的每一個步驟。三維模型設計如同在電子空間中建立一個工程項目，是一項由眾多設計者參與的集體勞動。在每個模型制作的過程中，需記錄輸入的信息并由設計人和校對人共同確認；在使用碰撞檢查功能進行模型檢查時，需要根據碰撞檢查報告記錄對每個碰撞點的意見和修改信息；對于發生設計修改的情況，需要在設計依據的母本上記載修改的信息和來源等等。有了各種控制手段就基本上可以確保在設計中模型輸入的正確性和設計方案的可追索性。 　　設計結論的控制是指對設計成品的校審程序。三維模型的設計成品一般都是在模型輸入工作結束、設計檢查完成后一次性抽取出來的。雖然在模型輸入后已經由模型校對人對模型進行過核對，但由于與施工有關的一些參數和信息直接關系到管道的施工和定貨，所以對于這些成品，一樣要嚴格遵循校對程序進行核對，以保證其正確性。 [b]4　PDS三維工廠設計技術的普及 [/b]　　三維模型設計的主要優點主要集中于：建立動態的電廠模型；進行碰撞檢查；自動生成設計圖紙和統計表等文件；提供整套電子文件。國外大型的工程公司已經將三維設計技術應用到幾乎所有的大型工業項目，在我國，單機容量300 MW以上的大型發電廠工程采用計算機三維模型設計，也是電力建設的趨勢。 　　利用三維設計系統可以從根本上提高機務專業乃至整個電力設計工程的設計技術水平，為用戶提供現代化的優質的設計成品，以及一套可跟蹤電廠全過程的“電子三維管理工具”，為電廠審查設計方案、控制設計質量、控制材料采購、控制投資成本等提供了先進的手段。它也為電力行業MIS管理系統向生產領域擴大化提供有利的方法的創造性進步，其經濟效益和社會效益都是非常顯著的。伴隨著國家經濟形勢的進一步好轉，電力建設也將面臨著更多的機遇，這些都使電力設計者對將三維設計技術普及應用于電力工程充滿了信心。