Navisworks在地面工程3D模型审查中的应用

李程

中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司

3D 模型设计作为工程建设设计过程中的重要环节，带来了质量管理理念的变革[1]。模型质量决定了图纸质量，因此，严格把控模型质量，能够在设计阶段有效规避工程建设缺陷和矛盾，降低成本。同时，优质的数据为后期基于三维数据的移交和运维提供了有力的支撑。3D 模型审查是项目执行过程中最重要的里程碑，只有通过30%、60%、90%模型审查会来与业主交流意见，获得业主的认可，才能达到真正完成3D建模的目的[2-3]。

Navisworks 近年来逐步被设计行业接受，成为了日常设计校审和阶段性3D 模型审查的有效工具，不但可以高效地完成审查，而且可以为审查纪要的整理、跟踪和关闭提供全周期的管理支持[4]。本文以阿联酋巴布油田综合设施项目实际执行情况为例，介绍了Navisworks 在地面工程3D 模型审查中的应用过程。

1 Navisworks软件简介

Navisworks 软件是Autodesk 公司旗下一款用于分析、虚拟漫游及仿真、数据整合的全面校审和三维数据协同解决方案的软件[4]。具有强大的模型整合能力，可以快速地将多种软件产生的二维、三维模型整合成一个完整的模型，以进行后续的虚拟漫游、碰撞检测、冲突检测、4D/5D 施工模拟、渲染、动画制作和数据发布等[5]。

Navisworks 分为Manage、Simulate 和Freedom 3款产品，其功能有所不同。使用Navisworks Simulate 或Navisworks Manage 软件，可以将应用（包括建筑信息模型（BIM）、数字原型和流程工厂设计中的信息）中创建的多学科模型合并成一个集成的项目模型，并发布为NWD 格式[6]。在发布的文件中，可访问模型层次、对象特性和嵌入审阅数据（包括视点、动画、红线批注和注释）。Navisworks Freedom 是免费的NWD 和DWF 文件格式查看器。可查看模型层次、对象特性和嵌入的审阅数据，包括视点、动画、红线批注和注释。其具有强大的实时漫游功能，包含一组完整的导航工具，其中包括漫游、环视、缩放、缩放框、平移、动态观察、检查、飞行和转盘。有利于让所有项目相关者均能查看整体项目视图，有助于加强沟通和协作，提高项目团队之间的协作效率。下文主要讨论的是Manage 产品的应用[7]。

2 项目基本情况及3D模型审查要求

巴布油田位于阿布扎比西南160 km，是阿布扎比最大的陆上油田。巴布油田综合设施项目，是阿布扎比国家石油公司陆上公司2017 年推出的最大EPC陆上油田开发项目，也是实现原油日产量从140×104bbl增至180×104bbl的重要战略工程项目之一。作为阿联酋石油开发的战略重点，项目合同金额达15.2 亿美元，合同工期为42 个月。项目包括1 个中央脱气站（BCDS），10 个远程脱气站（RDS），21 座注水站（其中新建4 座改造17 座），26座集油设施（15座PAD/MINIPAD，11座WELLBAY）、180 km的33 kV输电线路以及长输管线等。

项目业主阿布扎比国家石油公司陆上公司有着一套先进的项目执行流程和近乎严苛的设计成果交付标准。根据项目规定，模型审查会需要按壳牌DEP标准执行，分30%、60%、90%模型审查三个阶段。30%模型审查（工厂布置的前期）的内容是：设施的布局满足基本的安全理念和项目的要求；主要设备的定位；确定主要区域的可操作性、可访问性、可维护性、人机工程和可施工性。60%模型审查（中间阶段）的内容是：确定任何布置的修改是否影响环境、健康和安全的理念及要求；检查其他设备的位置；确定次要区域的可操作性、可访问性、可维护性。90%模型审查（最后阶段）的内容是：确保在发布施工图纸之前，业主对设计模型进行最终验收；确保所有区域的可操作性和可访问性被业主运营团队接受；确保已建设施所有区域的可施工性；确保所有的环境、健康和安全理念及HAZOP要求在施工图纸提交之前都已被关闭。

3 3D模型整合与发布

根据项目规定，各专业在Intergraph PDS 平台上进行三维设计。各专业的模型在PDS 中输出成“.dri”格式的文件。项目规定的模型文件包括：①设备模型，设备表上所有的静设备、动设备、成套设备、预留设备，及其他有位号的设备如过滤器、取样器等，人行通道、检修空间及吊装空间；②管道模型，P＆ID上的管道及管道组成件、地下管道及管道组成件、在线仪表（包括执行机构）、管道支吊架、公用工程站；③结构模型，地坪、道路、围栏、建筑物、构筑物、结构专业负责设计的管架；④仪表模型，仪表槽盒走向、仪表接线箱及就地仪表盘、火气探测系统、电缆穿线管；⑤电气模型，电气槽盒走向、照明和配电箱、电缆穿线管；⑥通信模型，通信塔、闭路电视及广播报警设备。除了设计院各专业的PDS工厂模型文件，设备供货厂家还提供了不同格式的设备模型文件，如“.step”格式、“.dwg”格式文件，以及业主提供的已建设施的“.nwd”格式[8]。

按照项目规定，需要将多方模型和数据进行整合，便于模型审查期间发现并解决冲突和碰撞问题。依靠Navisworks强大的数据整合能力，在一个Navisworks 文件中将若干种不同格式的模型数据文件集成，输出成“.nwd”格式文件，满足用户需求。

Navisworks通过打开“.dri”文件从而加载文件里所列的所有模型，使用“Append”命令，将厂家模型和已建设施模型整合，生成完整的工厂模型。通过“Selection Tree”面板，选择已建设施模型，按项目要求修改为统一颜色，以便与新建设施区分。选择操作通道，将吊装区域按项目要求修改为半透明颜色。通过“Publish”功能，将模型发布成“.nwd”文件。“.nwd”文件包括所有源数据文件，是当前项目文件集的快照。实现模型轻量化，即使普通电脑也能打开模型，并且实现模型浏览不卡顿，极大提升模型审查浏览体验（图1）。

图1 Navisworks发布的模型图片Fig.1 Model image released by Navisworks

4 3D模型漫游及审查

在正式的模型审查会上，项目工程师主持审查会议并负责三维模型的导航和演示工作。依靠Navisworks 提供了极为先进的导航工具（包括平移工具、缩放工具、动态观察工具、环视工具及漫游和飞行工具等）来浏览模型，让审查者可以体验虚拟工厂。在Navisworks 中通过鼠标选择相应的对象，可以在“Properties”窗口中检查选择的几何图形项目的特性。使用“Review”选项卡下的“Measure”面板，可以进行线性、角度和面积测量，以及自动测量两个选定对象之间的最短距离。使用“Select&Search”面板下的“Quick Find”命令，键入要在所有项目特性中搜索的字符串，可以实现快速查找功能[9]。

在模型审查过程中，依靠Navisworks 强大的校审功能，实现审查意见的及时记录与保存，极大提升了校审的工作效率。通过使用“Review”选项卡“Tags”面板下的“Add Tag”命令来记录审查意见。在模型的浏览视图中，单击要标记的对象，再单击希望标记标签所在模型中的区域，此时会自动添加标记，且两点由引线连接。自动保存并命名为“Tag View X”，其中“X”是标记的顺序号，根据添加顺序自动生成。在弹出的“Add Comment”对话框中，输入与标记相应的审查意见；然后单击“确定”。同时，可以配合使用“Redline”红线批注工具面板，在当前的场景视图中对需要修改的对象添加文字，绘制箭头、椭圆和云线等图形（图2）。

图2 Navisworks意见标注界面Fig.2 Navisworks comments annotation interface

5 模型审查后意见导出及关闭

在3D模型审查（30%、60%和90%）的每个阶段结束后，需要向业主提交模型评审关闭报告，供业主审查并批准。关闭报告应该包含模型审查会议期间描述的所有审查意见。对于模型审查中提到的每一条意见，都应包括审查意见的模型视图，并应包括更新后的模型视图，以便业主在关闭报告中确认修改。

依靠Navisworks 导出视点报告的功能，可以方便而快捷地生成审查报告。在“Saved Viewpoints”窗口中的任意位置处单击鼠标右键，在关联菜单上单击“Export Viewpoints Report”，指定文件名和位置，即可导出所有视点“.jpg”格式的截图和一个“.html”文件。“.html”文件包含所有保存的视点和相关联数据（包括截图和注释），可以通过Word软件打开并对其进行编辑整理，成品的单页报告样式如图3 所示。最后整理成正式的模型关闭报告提交业主审查，业主根据关闭材料来批准审查意见的关闭[10]。

图3 模型审查关闭报告Fig.3 Closure report of model review

6 结语

在此次项目的设计过程中，模型审查经历了一个复杂且漫长的过程，在准备阶段、过程阶段以及意见的处理与关闭阶段中，Navisworks 的应用起到了至关重要的作用，实现了跨平台、跨专业、跨区域审阅模型与协同审查，从而减少想象落差，缩短沟通时间，简化和加速沟通过程，最终推动审查的顺利举办。相对于传统的其他模型审查软件，Navisworks 解决了3D 模型各专业软件难兼容、3D模型审查意见难追踪等问题。Navisworks 能够帮助项目团队进行更加高效的控制、更加顺畅的协作，对不同信息进行可靠的整合。在今后集成化发展的设计过程中会将Navisworks更进一步的与其他设计软件结合，使项目进行得更加顺利，资源更加优化，细节更加完美。