集成环境下二三维关联与属性同步解决方案

■ 华陆工程科技有限责任公司 胡波 李晨

随着信息技术的飞速发展，集成化的设计平台日趋完善，多专业协同设计已经成为发展趋势。如何能让多专业更好地协同合作，已成为设计工作的重中之重。随着科技革命的到来，工程建设行业亟待转型，工程项目的数字化交付是大势所趋，如何运用智能工具快速完成数据校核与传递尤为重要。

在现有的工作模式下，三维模型作为数字化工程设计的重要组成部分，所接收的条件主要来自工艺专业。但由于国内多数设计变更频繁，工期要求紧，即便Smart 3D中可以使用关联模块实现二三维关联及属性值的传递，但在实际项目执行过程中仍存在模型自动关联匹配度低、后期属性值传递修改量大的问题。

本文结合SmartPlant®Foundation （SPF）的使用情况，针对在集成环境下Intergraph Smart®P&ID与Intergraph Smart 3D二三维关联耗时、属性修改繁琐的现状，通过规范Smart P&ID与Smart 3D工作流程，开发各阶段工具软件校验报告及属性批量修改工具，并给出解决方案，以实现二三维关联及属性的批量传输。

1.集成设计环境下属性传递现状与存在的问题

1.1 属性传递现状

集成设计软件能够提供强大的数据传递平台，但由于国内项目工期太紧，往往无法发挥其最大优势。按照规范的工作流程，在Smart 3D中进行建模之前，应当先使用Smart P&ID完成图纸绘制，然后将P&ID图纸发布到SPF平台，Smart 3D接收图纸后通过抓取P&ID图面信息来搭建三维模型，即“二维指导三维建模”，完成管道属性的传递。但由于实际项目的各种原因，经常需要后期对项目进行二三维关联，此时，Smart 3D同时为用户提供了手动关联和自动关联两种功能。

手动关联模式下，用户需要在三维模型中逐个选取需要关联的三维模型，完成二三维的关联工作，此种模式工作量大，仅适合处理个别模型。

当用户选择自动关联模式时，用户进入的界面被划分为三个区域，分别为：Ambiguours Objects、Not Correlated Object、Correlated Objects。

Ambiguours Objects：系统认为 P&ID与Smart 3D模型间有一定关联关系的对象，需要用户来确定匹配的正确性，同时提供了批量进行关联的功能。

Not Correlated Object：3D中无法在 P&ID图中找到有对应关系的一些对象，对这些内容，需要对P&ID图纸进一步完善后再做关联。

Correlated Objects：系统已完成自动关联的对象。

在完成自动关联操作后，可以通过View P&ID来查看图纸关联状态。如图1所示，图中不同颜色代表不同的关联状态，对于已经做了关联的对象，我们需要进一步逐个处理数据的不一致性。

如图2所示，系统对模型中存在的“元件缺失”“数据不一致”及“拓扑关系”进行检查，对存在问题的内容以红色背景高亮显示，自动关联后，手动处理完这些数据不一致性，二三维关联及校验的工作才算完成。

1.2 存在的问题

按照国内工程公司的设计习惯，很多项目多是进行后期关联。通过实际项目的关联实践发现，后期关联存在大量问题，导致关联难度大，需要消耗巨大的人工时来完成。例如，P&ID绘图人员对对象属性的填写不规范；在做关联和校验的过程中，Smart 3D模型员无法及时将信息反馈给P&ID绘图员，严重影响数据校验的过程；在做数据校验的过程中，二维图纸到三维模型数据传递效率低，需要逐个模型进行处理等问题。

此外，如何在集成项目后期关联时减少数据流转，提高二三维数据的正确性及传递效率，同样是需要迫切解决的问题。

图1 图纸关联状态图

图2 关联界面图

图3 从Smart P&ID到Smart 3D的工作流

2.解决方案

根据对项目过程中问题的收集、归纳与总结，我们发现通过制定规范的操作流程，在集成的各个环节开发相应的辅助工具能够有效地避免上述问题，并且可以大幅提高后期关联的工作效率（图3）。

在Smart P&ID设计人员完成P&ID图纸绘图工作后，对P&ID数据进行校验可以降低数据的错误率。如表1所示，检测的依据是项目工厂对象表中的必填和选填项。要进行项目数字化集成设计并最终实现数字化交付，就必须严格按照项目前期制定的《工厂对象分类及属性内容规定》执行项目。

表1 数字化交付项目工厂对象表

表2 自动关联阶段具体属性

针对必填和选填属性，在Smart P&ID的Drawing Manager中利用Report模块对各类型的Object进行报表定制与输入，那么输出的依旧是《工厂对象分类及属性内容规定》中定义的属性。对于输出的报表，再通过Excel VBA开发了校验程序，由工艺专业完成前期自行校验工作。

如果说项目正处于基础设计阶段，那么也可以只针对和二三维关联的基础数据进行校验，等数据校验完成后，将图纸发布到SPF，随后Smart 3D进行图纸接收。

同样对于三维模型，在做自动关联之前，模型员也需要对数据进行校验，其中在自动关联阶段具体属性校验的依据，见表2中相关属性。

以上数据是否正确匹配，直接决定Smart 3D端是否可以完成自动关联的工作。通过Smart 3D中Drawing and report模块对以上模型定制校验报告，等数据校验完成并进行相应的整改之后，为进一步提高自动关联的效率，建议严格按照以下操作顺序依次对Smart 3D模型进行二三维关联，这里使用自动关联的方式来完成。

自动关联完成后，模型员对3D中存在的“元件缺失”“数据不一致”及“拓扑关系”进行检查，对存在问题的内容以红色背景高亮显示。用户可以根据提示对选中的属性进行“Update”操作，完成对三维模型的数据更新。对于“元件缺失”和“拓扑关系”的错误，则需要修改三维模型来处理。

图4 各类型对象P&ID-＞SPF，SPF-＞S3D对应Mapping以及逻辑关系图

图5 集成环境中Equipment/Nozzle/Pipeline/PipeRun/Piping Component的类型对应关系图

图6 PipeRun的Mapping属性对应关系图

图7 各类型Mapping传递属性汇总图

执行完以上工作后，二三维关联工作已经完成，下面再通过Automation程序的开发，解决工艺专业与管道专业数据不一致批量反馈的问题，同时实现3D模型中属性的批量修改。

在Schema Editor中我们可以查看各种类型对象P&ID-＞SPF，SPF-＞S3D对应 Mapping以及逻辑关系（图4）。整理出集成环境中Equipment/Nozzle/Pipeline/PipeRun/Piping Component 的类型对应关系（图5）。

根据以上对象分类，利用Schema Editor导出P&ID-＞S3D的传递属性，得出PipeRun的Mapping属性对应关系（图6）；导出Excel，最终进行各类型所有Mapping传递属性的汇总（图7）。

开发Automation程序，在Smart 3D端同时获取Design Basic和Smart 3D数据，将P&ID中存在的问题生成统一报表返给P&ID模型员。

为了提高数据的校验效率，我们开发的数据校验程序是以P&ID图纸为单位，依据P&ID的PAU结构找到图纸目录，然后针对图纸进行Objects数据检查，以方便用户更好地进行数据校验。

我们公司实际项目根据3D建模需求，汇总了P&ID到3D的常用修改属性，并针对此类属性开发了Automation程序对其进行批量修改。此二三校验工具不仅可以进行属性的批量修改，而且能够快速定义到相关三维模型，提高了模型人员同步数据的工作效率。

3.总结

通过测试我们发现，制定符合项目执行的工作流，规范数据输入，加强数据集成过程中各个环节的数据校验，开发辅助工具，能大大提高设计人员的工作效率，提升数据的准确度，为数字化交付积累更丰富的经验。同时我们深知，数据集成是一个庞大且复杂的过程，需要不断深入挖掘需求，从点滴入手，最终才能实现理想的结果。

数字化交付已经逐渐从口号到落地生根，越来越多业主关注交付，渴望通过数字化交付实现数据的有效利用。如何保证数据的同源性，需要工程公司重点关注。全新的设计理念必然带来不一样的流程和工作模式，而随着项目经验的不断积累、应用深度的不断加大，我们也将会面临更多的问题。各类智能设计软件只是辅助设计的工具，如何让智能软件真正做到“智能化”，从而大幅提高工作效率，才是最终目的。显然，我们还有很长的路要走。