客戶化定制及數據交互提高設計精度

文｜徐文杰 李華鋒

隨著設計技術的不斷發展，各方面的要求不斷的提高，數字化技術已經廣泛的應用到工廠設計之中。數字化設計的優勢是數據化的模型，以工程的設計數據為基礎對工程的設計、建造、運營、維護等過程進行掌控，完成整個工程的全生命周期管理。OpenPlant 系列軟件是Bentley公司推出的全新工廠數字化設計系統，它包含 OpenPlant PowerPID（OPPID）、OpenPlant Modeler（OPM）、OpenPlant Isometrics Manager（OPIM）等軟件及模塊。這些軟件都遵循ISO15926的標準，使得二維及三維工廠設計工程實現真正的數據互用，其開放式數據架構還可與其他使用ISO15926的設計系統進行數據互用。

客戶化定制

OpenPlant Modeler V8i軟件是首款基于ISO15926的三維CAD工廠建模軟件，并包含電氣及HVAC模塊，與現有的“三維管道”應用軟件相比，功能更多，效率更高。在OPM軟件原有功能的基礎上進行的客戶化定制，可以使其功能更加符合工廠設計的實際需求。

OPM軟件自帶部分參數化設備，使用時非常方便，只需要點擊相關參數化設備按鈕，輸入相應設備控制參數，即可生成參數化設備模型。工程設計時，設備種類較多，形狀變化較大，采用參數化設備模型很難全部實現，因此在軟件的使用過程中，需要根據工程需要，定制相應設備。

設備定制的主要工作集中在修改軟件schema，添加新的設備類及屬性。新建設備類分為兩種情況：一是軟件中已有的設備類，如泵、罐體、換熱器、風機等，該類設備可在原有設備下新建子類；二是軟件中不存在的設備類，如汽輪機、除塵器、煙囪等，而這些設備則需完全新建。定制成果如圖1所示。

圖1 客戶化定制設備成果

圖2 管道等級庫定制成果

管道的等級（SPEC）劃分是工廠設計的基礎工作，對管道的設計、施工及工程造價具有重要意義。SPEC碼為管道的等級代碼，依據材料代碼、壓力等級代碼、最大壓力代碼、介質代碼四個代碼編制。根據《火力發電廠汽水管道零件及部件典型設計手冊》（GD2000），完成了汽水管道的等級庫的開發，每個等級生成單獨的.mdb文件供程序調用。汽水管道等級庫的定制成果如圖2所示。

表1 閥門類型及型號

閥門庫也是管道元件庫的一個重要組成部分，根據湖北省電力勘測設計院火力發電廠數字化設計的實際需求，在OpenPlant 軟件原有閥門的基礎上增加了火力發電廠熱機專業常用的閥門庫，通過編寫dll動態庫對閥門外形進行精細的描述，并建立了與閥門相對應的ISO圖例。為方便對閥門數據管理及后期設計時用戶調用方便，將閥門進行歸類，截至目前，已開發完成主要閥門類型和型號如表1所示。

OpenPlant PowerPID V8i軟件是唯一一款工廠與儀表(P&ID)軟件，它也是基于開放式的ISO15926標準，功能強大、易于使用。

OPPID的定制步驟為，首先修改項目文件夾下的.cel文件，將工廠系統設計時常用的圖例符號存放于.cel文件中，然后修改相應的schema，實現繪制P&ID圖時對定制圖例符號的調用。考慮到OPPID與OPM之間數據交互的問題，需要把OPM中新建的設備、閥門類在OPPID的schema中進行創建，保持一一對應。

OpenPlant Isometrics Manager軟件是對OPM所建立的數字化模型實時提取和整合相關信息的軸測圖（ISO圖）生成工具，它有兩種工作模式：單機模式和服務器模式。在單機模式下，數字化管線模型應先由OPM轉成i-model格式文件，再將生成的i-model文件導入到OPIM生成軸測圖；在服務器工作模式下，通過與ProjectWise集成，OPIM可實現自動抽取ISO圖，并且還可實現對ISO圖的發布和版本管理。

OPIM的客戶化定制主要為ISO圖圖例定制及管道零部件屬性調用定制。ISO圖調用的圖例存放于圖例庫（Cell libraries）中，OPIM允許用戶依據出圖習慣自定義圖例，ISO圖例存放在兩個.cel文件中，其中custom.cel中存放的是用戶自定義的圖例庫，程序優先調用此庫，如果沒有找到相應的圖例，則搜索lisocomp.cel。管道零部件屬性的調用則需要修改種子文件及配置文件，從而保證抽取的ISO圖表達的完整性。

數據交互

i-model是Bentley公司開發的對基礎設施信息進行開放式交換的文件格式，幾乎所有Bentley軟件之間的數據信息傳遞都可通過i-model來實現，（其他平臺的數據也可以用i-model來交互）包括OPPID與OPM之間的數據交互。OPPID與OPM數據交互的主要功能為：以設計人員繪制的P&ID圖為基礎，對二三維對象之間的對象基本屬性和連接關系進行繼承，對可能出現的工程設計問題及人為建模錯誤等進行標示，便于設計人員做出判斷和更改。

設計人員在OPPID軟件中根據本單位出圖習慣的要求及工程需求完成P&ID圖繪制，繪制完成后，需要對系統圖進行檢查，檢查無誤后，即可將P&ID圖發布成i-model，然后將i-model參考到OPM。Items目錄樹會一一列出i-model中存在設備、管道、閥門等各種元件，OPM與OPPID數據交互如圖3所示。

要實現OPPID軟件與OPM軟件的數據交互，兩款軟件必須使用完全相同的數據庫，可以將OPM軟件Specs Databases文件夾下定制好的.mdb文件直接復制OPPID軟件相應文件夾下。

OPPID與OPM數據交互流程如圖4所示，OPM在參考i-model并確認信息無誤后，就可以在OPM中新建元件。OPM提供了兩種方式新建元件：

1）對于管帶管道、閥門等零部件，直接在目錄樹管件節點點擊右鍵，選擇相應標準及類型進行創建。

圖3 OPM與OPPID數據交互

圖4 OPPID與OPM數據交互流程

2）對于用基本體搭建出元件模型（主要為設備模型），需使用自定義設備（Create Custom Component）功能定義設備，通過Browse獲取i-model中的數據。

在使用用方法2）創建過程中會出現黃色警告標識，表示二三維校驗失敗。其原因是，該設備在OPM和OPPID中的屬性信息不完全吻合。當在OPPID中創建設備，設備會自動新建一個GUID（Globally Unique Identifier，全局唯一標識符，只讀屬性）。而后在OPM中自定義該設備，會生成一個新的GUID。通過Browser獲取并寫入i-model信息時，無法寫入GUID（該元件在OPPID中生成的GUID）信息，從而導致校驗失敗。現階段可以通過修改schema，將OPM中GUID只讀屬性改為可寫屬性，可以解決上述問題。

從上述問題中可以看出OpenPlant的思想：在整個設計過程中，所有元件都是唯一的，其對應的屬性信息也是唯一的，而且每個元件的屬性信息均應在PID繪制階段輸入。

OpenPlant系列軟件為工廠設計提供了一套完整的解決方案，在使用過程中需要根據實際需求對軟件進行客戶化定制。結合湖北省電力勘測設計院實際情況，筆者重點介紹了Bentley工廠設計系統各軟件客戶化定制，同時探討了系統設計軟件與布置設計軟件的數據交互問題。通過對軟件的客戶化定制，可有效提高軟件的適用性及設計人員的工作效率；不同軟件之間的數據交互功能可保證工藝系統圖與三維模型之間的邏輯關系一致，提高了設計的精度。