三维软件在核电工程造价中的应用及发展趋势

赵路

摘要：本文介绍了三维软件的工作原理、工作思路和操作流程。由于三代核电工程图纸的特殊性，三维软件大幅提升了核电站的工程造价工作效率，通过和传统手工算量方式比较，阐述了依托三维软件进行核电站工程造价的必要性。通过和专业造价算量软件对比，指出了当前三维软件在计算工程量过程中的不足，提出了相应的解决方案，并对其在日后的应用做了展望。

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.

关键词：三维软件；核电；工程造价；AP1000

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

中圖分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）26-0101-03

0 引言

随着科技的发展，计算机技术在工程造价的应用也日益广泛，计价软件已经基本全面实现了电算化[1]。而工程量计算方式经历了从手工算量到计算机辅助的表格法算量，二维图形法算量，一直到近两年发展起来的三维图形法算量[2]。但由于三代核电AP1000核电站的特殊性，目前没有软件可以对其工程图纸直接进行算量工作，这给工程造价人员带来了极大的困难。由于三代核电AP1000核电站目前采用了PDS软件建模，因此可以借助PDS软件的相关功能，调用相关材料属性进行工程量计算。

1 PDS软件简介

目前，世界上已经有多种功能比较齐全的三维设计系统，INTERGRAPH 公司的PDS 就是其中的佼佼者，PDS是英文Plant Design System（工厂设计系统）的简称。它能够在计算机中模拟工厂设施，通过集成和利用各种不同的软件模块，实现建立工程模型，进行初步设计、施工图设计和设计审查等各项功能，而且由于其参考数据库具有标准性及开放性，易于参照各国的标准对数据库进行开发和维护。该公司的PDS 已被多家国际工程公司采用[3]。

1.1 PDS软件的结构

PDS是一套复杂的软件系统，它的应用结合了图形学和关系数据库两大计算机应用成果，其总体结构见图1。

Microstation是Bentley公司开发的三维计算机图形平台，PDS就是通过Microstation的“MDL”模块进行图形操纵的，同时，设计数据通过“RIS”数据库连接管道传送到大型关系数据库管理系统，例如MSSQL或ORACLE，进行存储和管理。

1.2 PDS软件工作流程

PDS的主界面集成了所有PDS的主要功能模块，包括设备、配管、结构和仪表电器（仪电）四个主要专业的建模模块，管道应力分析、支吊架等辅助配管模块，平面图、ISO图等图形管理模块，设计检查、碰撞检查等检查管理模块，报告管理模块，以及PDS项目的系统管理、参考数据库管理等十六个主要功能模块。其中有一个叫做“SmartPlant Review”的工具软件，它的主要功能是模拟一个人在整个工厂中“穿行”，以检查设计中的不合理成分。这一模块虽然没有出现在PDS的集成环境中，但它的强大仿真功能，已经让它融入到PDS系统中，成为PDS不可或缺的一部分[4]。

2 工程量计算

利用PDS软件报告管理（PD REPORT）可以生成有关管道和设备模型的材料清单（MTO），而生成材料清单的方法就是通过采用指定模型中的图形数据并参照设计数据库、参考数据库、项目数据库、材料总说明数据库等形成材料报告。这些数据包括隐含的材料，如螺栓、垫圈、焊口等，这些通常在模型中没有给出，但的确为相互连接所必需的。报告管理（PD Report）也用于保持那些规定格式、内容的数据和报告的审批状态。三代核电核岛安装工程抽取工程量的流程如图2所示。

报告管理（PD REPORT）所需要的文件分为三个文件夹分别是：DISCRIMINATION、FORMAT、MTO，分别用于放置描述类、格式类和结果文件，它们都是用ASCII文本编辑程序在接口程序外生成，并存储在相应项目的REPORT文件夹下。

2.1 报告文件的属性定义

由于最后的MTO统计结果文件每一行只有130个字节的容量，无法包括所有的材料属性，因此需要选择对工程造价具有意义的属性，通修改过格式文件夹FORMAT下的compmto.fmt以及pipemto.fmt 分别来选取直管段和其他材料所需要的属性。

目前核岛系统安装工程预算套用的是由核工业工程造价定额管理站编写的《核工业安装工程预算定额（2015版）》，所要抽取的工程量需要与核工业定额相匹配。以排水、工艺管道相关系统为例，需要从三维模型中抽取的管道属性为：①管道：总长度、连接方式等；②各种管件：个数、连接方式等；③各种阀门：个数、连接方式等；④各种支吊架：重量、连接方式等。

2.2 报告文件的生成

在定义完所需要的属性后，使用PDS的REPORT FORMAT功能选取刚才修改的compmto.fmt以及pipemto.fmt文件，最后使用PDS的REPORT DISCRIMINATION DATA功能，来抽取管道及其相关材料的工程量。

经过计算后，PDS软件在MTO统计结果文件夹中生成compmto.txt以及pipemto. txt两个文本文件，分别记录前面所定义的直管段和其他管件的属性，由于REPORT DISCRIMINATION DATA所生成的文本文件中含有换行符以及一些报告描述等多余信息，这些信息对计算工程量并没有帮助，使用文本编辑器把这些信息删除。

3 PDS与其他算量软件的对比

在目前的几款算量软件中，比较主流的三款软件分别是鲁班、广联达和清华斯维尔，这三种软件都在CAD 平台上进行开发。这三种算量软件都可以实现将CAD格式的工程图纸直接导入，然后进行工程量计算。

作为造价领域专用的算量软件，这些软件具有人性化。界面友好，鼠标点进输入框，提示栏会有输入提示，比如格式，数字的输入范围等等优势。

而PDS进行工程量计算的界面设计不够人性化，需要有专业的计算机知识并且进行一定的培训。在定义需要导出的工程属性时，要使用ASCII文本编辑程序进行操作，并在最后形成excel文件后进行由人工进行工程量的汇总。

但由于三代核电使用PDS进行了三维设计，这使得使用PDS软件进行算量具有统一的平台优势，在设计变更后，使用PDS计算的工程量能以较快速度相应设计变更，而如果采用其他算量软件进行工程量计算，需要通过PDS的Microstation模块转化成CAD文件，再倒入到算量软件中进行工程量计算，其过程相当繁复，而且如果设计发生变更，造价人员要得到工程量的变化情况不如从PDS直接导出来得快速准确，工作效率也会降低。

4 PDS的现阶段存在问题及解决方案

由于PDS软件并不是专业的工程量计算软件，在工程造价中的应用还存在着一些不便和缺陷。经过实际应用，发现采用PDS算量主要存在着软件本身缺陷、人为操作缺陷两大缺陷，但针对这些缺陷也有相应的措施予以修正。

4.1 人为操作缺陷

①PDS软件报告文件MTO中所能显示的属性是由设计人员填写的，很多情况下，造价人员需要的属性往往填写的并不完整，甚至会有错误发生。

这就要求设计人员对造价专业需要的属性进行了解，建议可以通过造价专业人员向提供设计人员提供需要的属性，让设计人员在三维建模时就填入这些属性，来解决这个问题。这样不但规范了三维模型的设计，也提高了造價专业的准确性和效率。我们院可以对PDS软件进行一定的改进，可以模仿广联达等算量软件，把造价人员需要的属性设定为必填属性，即需要填写完整这些属性才能生成或者保存相应的三维模型，这样可以使设计人员不漏填相关的属性。

②由于PDS软件在计算工程量时不太直观造成的，计算过程都是在通过代码操作在后台进行，而广联达等软件是在CAD图形界面直接进行算量操作。这就需要设计人员向造价专业人员提供清晰的边界划分图表来解决这个问题。建议设计人员可以向造价人员提供系统接口处的管道号、仪表号、设备编号等等，以便造价人员理清每个系统的系统边界。PDS软件也可以进行图形界面的功能完善，即实现在图形界面也能实现算量操作，这将彻底解决设计边界划分不清问题，提升造价工作的效率。

4.2 软件本身缺陷

①PDS在计算有工艺管道取风管工程量的过程中，风管的长度会出现负值，以及风管部件弯管等组件无法进行抽取。PDS的通风系统出图规则，和设计人员并不一致，也造成了与图纸核对困难等问题；在目前PDS软件算量中，主要应用于含有管道较多的系统，而一些电缆系统则无法应用，这是因为PDS建电缆模型十分不便，工作效率有一定的降低，以后通过PDS软件升级有望解决这两个问题。

②最后得到的工程量MTO结果文件需要人工汇总各个子项工程量，占用了大量工时，降低了效率。这是由于PDS软件只能根据用户需要进行工程量的导出计算，并不能进行同类管道、管件等的合并汇总，这也是PDS软件与专业造价算量软件的根本区别之一。针对这个问题，日后可以开发相应的软件包对导出的结果文件直接进行汇总，使得PDS软件能直接得到工程造价人员所需要的数据，以提高造价工作的效率和准确率。

5 结论与展望

由于PDS软件的工程量计算功能只是它的辅助功能之一，并不是针对工程造价专业的，现阶段的应用仍然存在一些缺陷和操作障碍，但通过PDS软件进行核岛工程量计算，已经大幅加速了三代核电工程算量过程。如采用每张PDF图纸进行手工工程量计算，每个核岛系统仅用于工程量计算的工时就达200小时。采用三维软件抽取工程量后，平均每个系统算量仅消耗90个小时，减少了55%的工时消耗，使得三代核电工程造价过程的效率得到了很大程度的提高。

PDS是三代核电项目的统一的建模平台，如果能完善地解决软件本身缺陷、人为操作缺陷两大缺陷，并使得PDS软件能直接得到工程造价人员所需要的数据，这将是三代核电工程造价的发展方向。

参考文献：

[1]李丹，陈定波.浅谈软件在工程造价中的应用[J].四川建材，2010（2）：245-246.

[2]李艳.建筑工程算量软件发展建议[J].山西建筑，2009（2）：365-366.

[3]朱明，何莹.三维工厂设计系统在电力设计工程中的应用特点[J].广东电力，2002，15（4）：39-44.

[4]李立峰.如何用好PDS三维工厂设计系统软件[J].炼油技术与工程，2005，35（9）：40-43.