基于三维立体化的纺织工程设计和实施效果

朱园园

摘 要：工程设计是人们运用科学技术的知识和方法，有目标地创造工程产品构思和计划的过程。本文介绍的纺织工程主要包括厂房布局、暖通、给排水、钢结构、供配电、桥架、电缆敷设等规划，采用二维、三维一体化进行设计。二维、三维一体化纺织工程设计是工程设计的发展方向，将取代纯二维工程设计的模式，成为工程设计的主流模式。

关键词：纺织工程;三维设计;实施效果

中图分类号：TS941.26 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）05-0064-03

Abstract： Engineering design is a process in which people use the knowledge and methods of science and technology to create the conception and plan of Engineering products. The textile engineering was introduced in this paper mainly included the layout of workshop， HVAC， water supply and drainage， steel structure， power supply and distribution， bridge， cable laying and other planning， using two-dimensional and three-dimensional integration design. Two-dimensional and three-dimensional integrated textile engineering design is the development direction of Engineering design. It will replace the pure two-dimensional engineering design mode and become the mainstream mode of Engineering design.

Keywords： textile engineering;3D design;implementation effect

工程設计是人们运用科学技术的知识和方法，有目的地创造工程产品构思和计划的过程，几乎涉及人类活动的全部领域。虽然工程设计的费用往往只占最终产品成本的一小部分（8%～15%），然而它对产品的先进性和竞争能力具有决定性的影响，并往往决定70%～80%的制造成本和营销服务成本。三维立体化设计是纺织工程设计全生命周期最主要的部分。

1 纺织工程设计的发展状况

纺织工程设计是指对纺织工程项目的建设提供有技术依据的设计文件和图纸的整个活动过程，是建设项目生命期中的重要环节，是纺织工程项目进行整体规划、体现具体实施意图的重要过程，是科学技术转化为生产力的纽带，是处理技术与经济关系的关键性环节，是确定与控制工程造价的重要阶段。纺织工程设计是否经济合理，对纺织工程建设项目造价的确定与控制具有十分重要的意义。因此，一个良好的设计途径对整个工程的实施具有决定性作用。经过长期的工作实践，以及各种制图软件的发展，纺织工程设计的方法和途径也与时俱进，越来越符合纺织工程设计的需求。

以往的纺织工程设计均采用二维CAD平面设计，对于复杂的设备流程、管道和桥架的布局，很难精确地表达其走向和确定精确的安装位置，导致设计提供的数据不准确，造成施工材料的浪费，以至于施工周期延长。更有甚者，在施工过程中会发现设备、管道及桥架在施工时发生干涉、碰撞，造成物力、人力的浪费和设计的更改，增加制造成本。在设计阶段，若要表达清楚每一个细节，往往需要大量的图纸篇幅，增加了设计难度和绘图的工作量。三维设计表达的方式是通过各色各样带参数化实体高度有机的集合，通过潜心研究，分别在无纺布项目及涤纶项目上，采用二维、三维一体化进行厂房布局、管道、暖通、电缆桥架和电缆自动敷设、供配电等纺织工程设计，再现一个逼真、直观的立体数字化实体。将传统的二维CAD设计与三维立体设计有机结合在一起，实现了三维下多系统的干涉、碰撞检查、电缆自动铺设、材料自动统计，有效地提高了设计效率、缩短了设计周期、提高了设计的准确性、节省了设计费用，为用户节约了成本，真正实现了将科学技术转化为生产力，使科学技术与经济建立了良好的关系。三维设计较之二维设计更具有创造性、现实性和系统完整性。

2 纺织工程三维设计实施

2.1 纺织工程三维设计总体思路

随着三维技术的不断发展，三维设计在工程设计中的应用也有了飞跃式发展，工程设计软件和参数化三维设计软件得到更广泛的应用。三维工程设计手段和方式目的有三：①结合设计和技术水平寻求一种可实施的三维设计方法;②为销售和市场推广工作提供可演示的三维立体模型（设备、管道、电气、桥架等）;③为三维工程设计和设计过程管理的持续强化提供支撑。

在纺织工程设计过程中，充分发挥Pro/E三维设计工作平台的作用，建立三维立体模型。将设备工艺流程、钢结构转换为三维立体模型，并将设备对外接口（水、电、气）精确地反映在三维立体模型上，方便各个介质间的接口对接，使设计工作不再枯燥，且简单易行，更好地激发了设计工作者的兴趣，使纺织工程设计进入良性循环[1]。三维工程设计的目的是提高工程设计质量，提供更加直观的演示方案及相似工程设计的快速变形设计。因此，对于三维模型尤其是设备应在保留外形尺寸、接口尺寸的情况下尽量简化模型。简化模型可以减少在设计过程中图纸的冗余量，减少多余的图纸信息，方便施工方简单、快捷地施工。

采用天正软件（试用版、基于CAD平台下的工程设计软件）进行工程设计。纺织工程设计始终以模型为中心展开，设计过程服务于模型，设计结果出之于模型。三维模型能实现各专业成果的高度集合，设计意图更为明确，设计精度明显提高，为顺利采购和施工提供了保障。考虑到设计环境不同，为了能够同时展现出各个系统，需将设备三维立体模型导入天正软件（试用版）中，在三维视窗下观察工程与设备的连接情况以及相对位置，并进行全方位的干涉、碰撞检查，彻底消除干涉、碰撞的隐患。如图1所示。调整每一条公用工程管道与桥架、电缆，使其处于最佳安装位置。为了使厂房布局更加合理，在CAD二维图中插入多个三维立体视口，将难以分辨的区域，以三维视图的形式，通过不同的视角显示在二维图纸上，使施工者直观、轻松地了解管道、桥架的去向与连接情况[1-2]，如图2所示。同时，为设计工作者节约了大量的生产服务时间，提高了工作效率，间接降低了生产成本。通过天正软件自动铺设电缆、自动生成工程材料清单精确明了、无一疏漏。

2.2 实施过程

①设备、钢结构三维立体建模。

②天正软件进行工程设计（管道、暖通、桥架、供配电等）。

③导入设备、钢结构立体模型进行设备工艺流程排布。

④多系统三维检查干涉、碰撞。

⑤自动电缆铺设、自动材料汇总[3-6]。

⑥平面图纸中插入三维视口。

2.3 三维设计实施效果

三维立体纺织工程设计已在无纺布和化纤两个项目上实施，与前期工程设计相比，设计周期大为缩短，图纸量明显减少，而且工程设计、厂房布局更为合理，无干涉、無碰撞，数据精准、图纸简单明了，满足了工程和客户的需求。

2.4 应用、推广情况

三维工程设计已在无纺布工程项目与化纤工程项目上完成应用，受到了领导和专家们的一致好评。

3 结语

三维工程设计是一种设计手段，必须与自身工程设计项目有机结合，如果仅仅研究而不能在实际设计中使用将失去研究三维工程设计的意义。三维工程设计更是一种设计流程的组织管理模式，将大幅降低工程设计差错率，提供精准工程预算，提高工作效率，缩短工程设计周期，为售前、售后服务提供更有利的支撑。

三维工程设计是对纺织工程项目的建设提供有技术依据的设计文件和图纸的过程，是对纺织工程项目的整体规划，是提供具体实施意图的重要过程。纺织工程设计，对纺织工程建设项目造价的确定与控制具有十分重要的意义。所以说，纺织工程设计是现代社会纺织工业文明最重要的支柱，是纺织工业创新的核心环节。工程设计的水平和能力是一个国家和地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素之一，研究并在纺织工程上采用二维、三维一体化进行纺织工程设计，明显提高了设计水平、缩短了设计周期，同时为用户节约了开支。在市场竞争激烈、产品日趋复杂、个性化要求日趋增多的今天，高效率、高质量、创新性的设计是企业的唯一生存之道。二维、三维一体化纺织工程设计是工程设计的发展方向，将取代纯二维纺织工程设计的模式，成为纺织工程设计的主流模式。

参考文献：

[1]谭雪松，胡谨，郑平.Pro/ENGINEERWildfire4.0中文版基础教程[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[2]胡仁喜，方跃春，王瑞.AUTOCAD2009中文版标准教程[M].北京：科学出版社，2008.

[3]北京天正软件股份有限公司.天正软件-暖通系统T-Hvac2013使用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[4]北京天正软件股份有限公司.天正软件-电气系统T-Elec2013使用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[5]北京天正软件股份有限公司.天正软件-给排水系统T-WT2013使用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[6]云海科技.TArch2013天正建筑设计从入门到精通[M].北京：机械工业出版社，2015.