三維軟件在核電工程造價中的應用及發展趨勢

趙路

摘要：本文介紹了三維軟件的工作原理、工作思路和操作流程。由于三代核電工程圖紙的特殊性，三維軟件大幅提升了核電站的工程造價工作效率，通過和傳統手工算量方式比較，闡述了依托三維軟件進行核電站工程造價的必要性。通過和專業造價算量軟件對比，指出了當前三維軟件在計算工程量過程中的不足，提出了相應的解決方案，并對其在日后的應用做了展望。

Abstract： This article introduces the working principle， working ideas and operation flow of 3D software. Due to the particularity of the three-generation nuclear power engineering drawings， the 3D software has greatly improved the efficiency of the engineering cost of the nuclear power plant. Compared with the traditional manual calculation method， the necessity of relying on 3D software for the construction cost of the nuclear power plant is described. Through comparison with professional cost calculation software， the deficiency of the current 3D software in the calculation of engineering quantity is pointed out， the corresponding solution is proposed， and its application in the future is forecasted.

關鍵詞：三維軟件；核電；工程造價；AP1000

Key words： 3D software；nuclear power；project cost；AP1000

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）26-0101-03

0 引言

隨著科技的發展，計算機技術在工程造價的應用也日益廣泛，計價軟件已經基本全面實現了電算化[1]。而工程量計算方式經歷了從手工算量到計算機輔助的表格法算量，二維圖形法算量，一直到近兩年發展起來的三維圖形法算量[2]。但由于三代核電AP1000核電站的特殊性，目前沒有軟件可以對其工程圖紙直接進行算量工作，這給工程造價人員帶來了極大的困難。由于三代核電AP1000核電站目前采用了PDS軟件建模，因此可以借助PDS軟件的相關功能，調用相關材料屬性進行工程量計算。

1 PDS軟件簡介

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，PDS是英文Plant Design System（工廠設計系統）的簡稱。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[3]。

1.1 PDS軟件的結構

PDS是一套復雜的軟件系統，它的應用結合了圖形學和關系數據庫兩大計算機應用成果，其總體結構見圖1。

Microstation是Bentley公司開發的三維計算機圖形平臺，PDS就是通過Microstation的“MDL”模塊進行圖形操縱的，同時，設計數據通過“RIS”數據庫連接管道傳送到大型關系數據庫管理系統，例如MSSQL或ORACLE，進行存儲和管理。

1.2 PDS軟件工作流程

PDS的主界面集成了所有PDS的主要功能模塊，包括設備、配管、結構和儀表電器（儀電）四個主要專業的建模模塊，管道應力分析、支吊架等輔助配管模塊，平面圖、ISO圖等圖形管理模塊，設計檢查、碰撞檢查等檢查管理模塊，報告管理模塊，以及PDS項目的系統管理、參考數據庫管理等十六個主要功能模塊。其中有一個叫做“SmartPlant Review”的工具軟件，它的主要功能是模擬一個人在整個工廠中“穿行”，以檢查設計中的不合理成分。這一模塊雖然沒有出現在PDS的集成環境中，但它的強大仿真功能，已經讓它融入到PDS系統中，成為PDS不可或缺的一部分[4]。

2 工程量計算

利用PDS軟件報告管理（PD REPORT）可以生成有關管道和設備模型的材料清單（MTO），而生成材料清單的方法就是通過采用指定模型中的圖形數據并參照設計數據庫、參考數據庫、項目數據庫、材料總說明數據庫等形成材料報告。這些數據包括隱含的材料，如螺栓、墊圈、焊口等，這些通常在模型中沒有給出，但的確為相互連接所必需的。報告管理（PD Report）也用于保持那些規定格式、內容的數據和報告的審批狀態。三代核電核島安裝工程抽取工程量的流程如圖2所示。

報告管理（PD REPORT）所需要的文件分為三個文件夾分別是：DISCRIMINATION、FORMAT、MTO，分別用于放置描述類、格式類和結果文件，它們都是用ASCII文本編輯程序在接口程序外生成，并存儲在相應項目的REPORT文件夾下。

2.1 報告文件的屬性定義

由于最后的MTO統計結果文件每一行只有130個字節的容量，無法包括所有的材料屬性，因此需要選擇對工程造價具有意義的屬性，通修改過格式文件夾FORMAT下的compmto.fmt以及pipemto.fmt 分別來選取直管段和其他材料所需要的屬性。

目前核島系統安裝工程預算套用的是由核工業工程造價定額管理站編寫的《核工業安裝工程預算定額（2015版）》，所要抽取的工程量需要與核工業定額相匹配。以排水、工藝管道相關系統為例，需要從三維模型中抽取的管道屬性為：①管道：總長度、連接方式等；②各種管件：個數、連接方式等；③各種閥門：個數、連接方式等；④各種支吊架：重量、連接方式等。

2.2 報告文件的生成

在定義完所需要的屬性后，使用PDS的REPORT FORMAT功能選取剛才修改的compmto.fmt以及pipemto.fmt文件，最后使用PDS的REPORT DISCRIMINATION DATA功能，來抽取管道及其相關材料的工程量。

經過計算后，PDS軟件在MTO統計結果文件夾中生成compmto.txt以及pipemto. txt兩個文本文件，分別記錄前面所定義的直管段和其他管件的屬性，由于REPORT DISCRIMINATION DATA所生成的文本文件中含有換行符以及一些報告描述等多余信息，這些信息對計算工程量并沒有幫助，使用文本編輯器把這些信息刪除。

3 PDS與其他算量軟件的對比

在目前的幾款算量軟件中，比較主流的三款軟件分別是魯班、廣聯達和清華斯維爾，這三種軟件都在CAD 平臺上進行開發。這三種算量軟件都可以實現將CAD格式的工程圖紙直接導入，然后進行工程量計算。

作為造價領域專用的算量軟件，這些軟件具有人性化。界面友好，鼠標點進輸入框，提示欄會有輸入提示，比如格式，數字的輸入范圍等等優勢。

而PDS進行工程量計算的界面設計不夠人性化，需要有專業的計算機知識并且進行一定的培訓。在定義需要導出的工程屬性時，要使用ASCII文本編輯程序進行操作，并在最后形成excel文件后進行由人工進行工程量的匯總。

但由于三代核電使用PDS進行了三維設計，這使得使用PDS軟件進行算量具有統一的平臺優勢，在設計變更后，使用PDS計算的工程量能以較快速度相應設計變更，而如果采用其他算量軟件進行工程量計算，需要通過PDS的Microstation模塊轉化成CAD文件，再倒入到算量軟件中進行工程量計算，其過程相當繁復，而且如果設計發生變更，造價人員要得到工程量的變化情況不如從PDS直接導出來得快速準確，工作效率也會降低。

4 PDS的現階段存在問題及解決方案

由于PDS軟件并不是專業的工程量計算軟件，在工程造價中的應用還存在著一些不便和缺陷。經過實際應用，發現采用PDS算量主要存在著軟件本身缺陷、人為操作缺陷兩大缺陷，但針對這些缺陷也有相應的措施予以修正。

4.1 人為操作缺陷

①PDS軟件報告文件MTO中所能顯示的屬性是由設計人員填寫的，很多情況下，造價人員需要的屬性往往填寫的并不完整，甚至會有錯誤發生。

這就要求設計人員對造價專業需要的屬性進行了解，建議可以通過造價專業人員向提供設計人員提供需要的屬性，讓設計人員在三維建模時就填入這些屬性，來解決這個問題。這樣不但規范了三維模型的設計，也提高了造價專業的準確性和效率。我們院可以對PDS軟件進行一定的改進，可以模仿廣聯達等算量軟件，把造價人員需要的屬性設定為必填屬性，即需要填寫完整這些屬性才能生成或者保存相應的三維模型，這樣可以使設計人員不漏填相關的屬性。

②由于PDS軟件在計算工程量時不太直觀造成的，計算過程都是在通過代碼操作在后臺進行，而廣聯達等軟件是在CAD圖形界面直接進行算量操作。這就需要設計人員向造價專業人員提供清晰的邊界劃分圖表來解決這個問題。建議設計人員可以向造價人員提供系統接口處的管道號、儀表號、設備編號等等，以便造價人員理清每個系統的系統邊界。PDS軟件也可以進行圖形界面的功能完善，即實現在圖形界面也能實現算量操作，這將徹底解決設計邊界劃分不清問題，提升造價工作的效率。

4.2 軟件本身缺陷

①PDS在計算有工藝管道取風管工程量的過程中，風管的長度會出現負值，以及風管部件彎管等組件無法進行抽取。PDS的通風系統出圖規則，和設計人員并不一致，也造成了與圖紙核對困難等問題；在目前PDS軟件算量中，主要應用于含有管道較多的系統，而一些電纜系統則無法應用，這是因為PDS建電纜模型十分不便，工作效率有一定的降低，以后通過PDS軟件升級有望解決這兩個問題。

②最后得到的工程量MTO結果文件需要人工匯總各個子項工程量，占用了大量工時，降低了效率。這是由于PDS軟件只能根據用戶需要進行工程量的導出計算，并不能進行同類管道、管件等的合并匯總，這也是PDS軟件與專業造價算量軟件的根本區別之一。針對這個問題，日后可以開發相應的軟件包對導出的結果文件直接進行匯總，使得PDS軟件能直接得到工程造價人員所需要的數據，以提高造價工作的效率和準確率。

5 結論與展望

由于PDS軟件的工程量計算功能只是它的輔助功能之一，并不是針對工程造價專業的，現階段的應用仍然存在一些缺陷和操作障礙，但通過PDS軟件進行核島工程量計算，已經大幅加速了三代核電工程算量過程。如采用每張PDF圖紙進行手工工程量計算，每個核島系統僅用于工程量計算的工時就達200小時。采用三維軟件抽取工程量后，平均每個系統算量僅消耗90個小時，減少了55%的工時消耗，使得三代核電工程造價過程的效率得到了很大程度的提高。

PDS是三代核電項目的統一的建模平臺，如果能完善地解決軟件本身缺陷、人為操作缺陷兩大缺陷，并使得PDS軟件能直接得到工程造價人員所需要的數據，這將是三代核電工程造價的發展方向。

參考文獻：

[1]李丹，陳定波.淺談軟件在工程造價中的應用[J].四川建材，2010（2）：245-246.

[2]李艷.建筑工程算量軟件發展建議[J].山西建筑，2009（2）：365-366.

[3]朱明，何瑩.三維工廠設計系統在電力設計工程中的應用特點[J].廣東電力，2002，15（4）：39-44.

[4]李立峰.如何用好PDS三維工廠設計系統軟件[J].煉油技術與工程，2005，35（9）：40-43.