可視化云協同系統在新疆油田某項目審圖過程中的應用

馬赟 王乙福 雷江輝 王傳平

1中國石油新疆油田分公司工程技術研究院

2中國石油新疆油田分公司

3中國石油新疆油田分公司采氣一廠

新疆油田作為中國乃至世界矚目的石油生產企業[1]，在油田設計建設階段，多個專業齊頭并進，涉及大量的圖紙審核、會簽等工作。隨著2018年3月新疆油田某深冷改造工程項目的啟動，在面對項目參與方多、工程量大、涉及面廣、工藝流程復雜等難點，為打破各專業孤立、協同效率低的局面，設計并研發了可視化云協同系統，該系統在提高新疆油田設計建設環節中審圖效率與質量方面具有重要意義。

在該項目的設計建設過程中，累積了大量設計、施工等不同階段的數據和文檔，這些數據和文檔來自于不同的參與方、不同的應用工具。例如：智能工藝流程圖設計系統P&ID的數據和圖紙源于Intergraph Smart P&ID、Autodesk P&ID等；三維配管專業的建模工具包括Intergraph Smart 3D、AVEVA PDMS或者是Autodesk Revit；設備專業的建模系統包括達索的CATIA或者是Autodesk Inventor等[2]。而作為參與方的業主方、施工單位都沒有工程公司專屬的設計系統和工具，導致無法打開和查看工程公司的成果，且存在圖紙資料零散、版本不統一、查找不方便等問題，嚴重影響圖紙資料的可持續應用[3]。

隨著可視化、協同化技術的逐步成熟，該項目建設過程中以可視化技術為載體、協同化技術為手段，通過三維模型審查，可以對各模塊間進行對接檢查，主要包括結構布局與工藝設備、管線、容器、控制系統、物資采購、質量監理等的對接[4]。通過對接檢查，及時修改設計模型及數據資料，有效降低施工風險，提高施工效率，解決以往審查過程中因施工單位不參與審查而導致后續施工返工的問題。

1 可視化云協同的關鍵技術

（1）三維模型解析：設計單位使用專業的三維設計軟件進行模型設計，其軟件及模型不適合業主使用，因此需要將模型轉換成統一的格式，以便于業主在建設期進行協同審查工作，同時也可以在運維期進行可視化運維工作。

（2）模型輕量化處理：設計單位創建的三維模型一般都比較大，不利于在業主系統中使用，因此需要對模型進行輕量化處理，在保證數據不丟失的前提下盡可能地壓縮模型大小；可視化云協同平臺內置eZWalker輕量化三維可視化引擎，支持超大模型瀏覽，擁有良好的擴充性和壓縮比，核心分層傳輸技術與流式加載的方式能夠保障在瀏覽器上流暢展示三維場景，支持多人共享同一三維場景。

（3）模型動態加載：三維模型進行輕量化處理后仍還有一定的大小，為保證網頁的瀏覽速度，需要在加載模型時使用動態加載，以組件化的方式實現業務功能的集成；平臺采用RESTFUL架構，提供相比于SOAP更輕量級的WEB服務，看到的模型加載，未看到的不加載，使平臺響應效率更高。

2 可視化云協同的設計與實現

2.1 項目管理

實現以項目為單元管理工程成員、計劃、任務和權限等。圖紙資料管理采用“項目—類型”模式，即圖紙資料根據所產生的項目歸檔并按照類型歸類，方便統一管理，奠定審圖標準化與規范性操作基礎。

2.2 三維模型、審查文檔的上傳

為達到跨部門、跨專業的多方協同目的，項目的各參與方首先將需要進行協同和審查的文檔上傳到可視化云協同系統，具體內容包括：

（1）對于三維模型，需要通過轉換工具將其轉換成WLKX格式，該工具會對原始模型進行輕量化處理，可以在保證數據不丟失的前提下盡可能地壓縮模型大小；并且該模型上傳到協同系統后可以通過瀏覽器加載，以避免業主對設計工具的依賴。

（2）電子文檔以OFFICE主格式為主，包括WORD、EXCEL、PDF、TXT及多類圖片格式，可直接上傳到可視化云協同系統，實現瀏覽器上的在線加載。

2.3 三維模型與圖紙文檔的關聯

實現協同過程中“所見即所得”的管理效果[5]，即建立所有相關的圖紙資料與對應三維模型的雙向關聯：通過三維模型可檢索、查看與之關聯的圖紙資料，亦可調取、查看圖紙所對應的三維模型。該功能點的目的為加強圖紙資料的使用性，方便用戶能夠從3D場景中根據模型快速查詢到相關圖紙資料，降低圖紙資料的使用難度及維護難度（圖1）。

圖1 可視化云協同平臺圖紙與三維模型關聯Fig.1 Correlation between visualization cloud collaboration platform drawing and three-dimensional model

2.4 三維模型、文檔的在線批注

在可視化云協同平臺中，具有權限的工作人員可在圖紙中添加說明標注、尺寸標注等，方便圖紙信息共享。此外，可查看該圖紙基本信息，如設計單位、審核日期、上傳日期、最近更新時間等，進一步改進圖紙管理與共享信息。平臺允許對三維模型添加紅線批注，增加評論并將評論轉換成任務，以供設計人員修改模型或進一步溝通。平臺提供常用的模型操作功能，包括隱藏、隔離、透明、剖切、變色、測量等，便于用戶在校審時對模型內部進行檢查。

2.5 三維模型、圖紙的會審

在項目建設期間會發生大量的工程變更，如何驗證改造方案的可行性，優化改造方案是保證改造工程可行、安全、高效、低成本的關鍵。在可視化云協同平臺中，可在三維場景中測量兩個三維模型空間距離，如管道與管道、管道與墻體的間距，并可移動三維模型，為空間改造、管道改造、設備遷移等項目提供驗證支持。三維模型及圖紙的會審流程如圖2所示。

圖2 可視化云協同平臺三維模型及圖紙的會審流程Fig.2 Flow of three-dimensional model and drawing joint review in visualization collaboration platform

2.6 任務協同

根據專業任務的優先級，為每個參與協同的專業分配對應的權限。不同的權限具有不同的優先級，此優先級直接決定了專業任務在所有協同活動中的優先關系。在可視化云協同平臺中采用RBAC訪問控制技術[6]，從根本上防止專業間越權行為的發生，并能最低程度降低權限分配消耗。在允許任務分配的同時進行狀態跟蹤直至任務關閉。

3 結論

在新疆油田某深冷改造工程項目上，應用可視化技術解決了項目設計建設過程中遇到的各專業孤立、協同效率低的問題。在可視化云協同平臺中以項目為管理單元，采用可視化空間分層管理模式，三維模型與圖紙雙向關聯，支持快速查詢與快速定位，促進項目管理質量標準化工作；實現圖紙與模型的一體化管理，為相關人員決策、管理、操作提供圖紙支持，滿足項目工程管理的需要，解決圖紙零散、管理不便等問題；并以權限管理為基礎，通過對三維模型與圖紙的在線批注、會審，以及任務協同等功能，在提高圖紙、模型會審的質量與效率的同時，確保圖紙、模型的集中統一管理及圖紙資料的可持續應用，改變原業主無法全程參與設計階段的局面，減少了施工返工現象。