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Bentley工厂解决方案阅读量:103

1、 解决方案总体架构

  1.1 解决方案应具备的要素

  具有良好数据兼容性

  工业行业涉及的专业广,需要的专业软件多,很难有一个软件厂商能提供所有的专业产品,设计人员也可能根据实际情况使用不同厂商的软件。因此,尽量使用数据格式一样的专业软件,并与外部的其他系统、其它数据格式具有良好的兼容性是整体解决方案必须考虑的因素之一。更重要的是,数据兼容性是数据互用的前提,数据的重复利用率是提高企业效率的一个关键,也是有效协同的基础之一。

  具有良好专业覆盖性

  从专业的角度出发,专业技术人员希望能够拥有用本专业的语言和自己交互的、高效的专业模块。从三维协同设计的角度出发,这是协同的前提,首先要解决了个人的工作效率,才能充分发挥协同的作用。如果大量使用不同软件厂商的产品,专业软件之间的数据格式不统一,专业间的数据交互还需要转换或者导入导出,那就很难真正的协同起来。

  具有良好协同工作能力

  专业三维模块解决了设计人员个人的设计质量和设计效率的问题。在这一基础上,再要大幅提高“单兵”效率的可能,已经非常有限了。事实上,三维工具在提高设计质量上的意义也远远大于个人的设计效率;同时也应注意到,通过三维环境下的协同工作,让三维模型成为设计人员间沟通的载体,能够大幅度的提高人与人之间、部门与部门之间的工作效率,从而实现整个企业的工作效率大幅度的提高。其实质在于设计过程中,对参与项目的人、成果、流程、环境等因素进行控制,因此我们需要一种软件系统架构来固化我们的这些管理思维,并进行跟踪和控制。

  能够融合企业标准的解决方案

  在三维环境下,无论是个人设计效率的提高,还是协同工作效率的提高都受到标准化程度的极大影响。随着三维协同工作的展开,尤其是协同工作的展开,规范化、标准化的需求会在设计人员间自发的产生。因此,平台具有此方面的能力对于三维协同的效率和协同工作能够持续推进来说具有重要意义。企业的设计标准化是包括石油石化行业在内的所有设计企业的发展趋势。

  具有易用性和普及性的解决方案

  三维协同设计将成为工业设计的一种常态。任何项目,所牵涉的设计人员无论在专业上和人数上都是众多的,这就需要三维协同解决方案要具有良好的可操作性、易学易用,而且在成本上也能够大量配置。同时,易学易用的特性也是实现快速部署,并在短时间内形成生产力的必要条件之一。

  支持工程项目各阶段的解决方案

  不仅要在设计领域实现三维协同设计,更重要的是要实现工程项目全生命周期内的管理,因此,从规划到设计、施工到运营维护都应该有相应的产品提供支持,并且支持各阶段的软件产品之间的信息应该能够相互兼容、相互流转。信息的可管理性及信息的移动化是解决方案要考虑的核心问题。

  1.2 解决方案整体架构

  1.2.1 Bentley软件架构

  Bentley公司的作为一家在工程领域历史悠久的软件供应商和服务商,其产品在技术特点和发展理念上有许多地方都与石油石化行业的当前需求不谋而合。Bentley公司的产品在产品线的数据的兼容能力、专业覆盖的完整性、企业管理与协同工作以及企业标准化、一体化等方面都具有明显的优势。

  Bentley针对于流程工厂行业的解决方案是面向全生命周期的。从设计阶段的多专业三维协同设计到施工阶段的工作包管理,以及后期的运营维护。

Bentley全生命周期解决方案架构


  Bentley 工厂解决方案旨在建立工程行业的工程数据管理平台,在设计建造完成后,通过数字化移交的过程将项目信息的管理,转移到资产信息的管理的阶段。

工程数据管理平台


  在设计阶段,专业的应用工具集,如下图所示:

Bentley工厂设计产品架构

  这样软件产品的组合是为了满足如下这些需求:

  多专业协同工作

  • OpenPlant 工艺系列

  • AECOsim BD建筑系列

  • ProStructures结构加工级模型    

  • SubStation 电仪系列

  • Analysis 应力分析系列


  协同的设计环境

  • 专业协同,内容协同,流程协同

  • 基于局域网和互联网的部署方式

  • 工作内容的分级授权与管理

  • 工作标准的统一控制与流程管理

  • 版本控制与内容管理


  集成的设计环境

  • 设计优化与分析

  • 模型建立与图纸输出;

  • 工程设计与媒体表现

  • 设计分析详图一体化

  • 绿色建筑与节能


  面向全生命周期的管理

  • 基于全生命周期的内容创建;

  • 施工工作包管理

  • 开放的数据模型


  1.2.2 匹配度分析

  针对于流程工厂的应用需求和实施架构,Bentley公司提供解决方案,无论是从主体架构、系统总体逻辑架构已经具体的软件功能模块划分,都符合流程工厂的总体规划。

  本解决方案总体架构是基于全生命周期的,由一个主体架构和三个应用架构组成。主体架构从业务扩展的层次定位于设计、建造、运营三个不同的阶段。三个应用架构也是从三个阶段的应用层次来详细展开。通过信息模型贯穿始终。


  整体架构匹配

  工程项目的成功始于设计,三维设计是支持工程项目全生命周期管理的有效信息创建技术,代表设计技术未来趋势;只有借助协同管理技术,才能实现多地域、多专业、多方参与综合项目的高效工程信息共享和协同工作;通过资产管理技术,可以对数字资产进行有效管理和开展集成应用,实现高效运营;信息移动化助力项目团队在整个基础设施的生命周期内无论使用何种文件格式或者设备,均可通过一种安全受控的方式共享模型内的工程信息,实现信息移动的价值。由此可见,三维设计、协同管理、资产管理与信息移动化,是全生命周期管理的技术四剑客。Bentley公司面向这四项关键技术都提供了核心支撑产品,具体如下:

  MicroStation – 三维信息建模(BIM)平台

  ProjectWise – 工程项目内容管理及协同设计平台

  AssetWise – 资产管理及运维支撑平台

  i-model – 信息模型载体

  在这些技术平台的基础上,Bentley面向土木、建筑、工厂、地理四大基础设施领域都提供了一系列专业设计产品和解决方案,具体方案如下图:


  Bentley将BIM概念从建设阶段延伸到运维阶段,认为BIM应该支持工程的全生命周期,BIM的最终受益者将是业主和运营商。因此,我们在前期考虑使用BIM进行规划设计时,一定要考虑后续的资产管理和运维,通过BIM的应用,建立数字化、智能化的基础设施才是我们最终的目标。

  Bentley BIM解决方案通过开放的数据结构,可扩展的功能模块以及对全生命周期需求的综合考量,将设计、建造、运维三个不同阶段融合在一起,采用统一的数据标准进行数据的建立、交流和应用。这就保证了数据的唯一有效行,为多种应用打下良好的基础。

  设计阶段应用架构匹配

  首先Bentley具有齐全的专业模块,可以满足各个环节的功能,同时具有专业之间交流的数据模块,利用通过ISM技术来控制结构建模、分析、详图的一体化。

  这些专业设计模块,无论是OpenPlant还是ProStructural,以及建筑模块AECOsim BD都是建立在MicroStation的基础上的。同时,提供了底层统一的底层数据结构ECFramework,这样做就可以实现不仅仅是模型的兼容,而是信息模型的兼容。i-Model技术其实就是这种底层数据结构的应用,各个模块通过i-Model进行数据综合,同时Bentley提供了很多的第三方插件,可以让你将PKPM,PDMS等信息模型,融入到Bentley的体系里。

  同时为了协调各个专业的协同工作,满足协同的工作模式,Bentley提供了ProjectWise协同工作平台,来对工作内容、工作标准以及工作流程进行管理。

  对于这样的架构规划,可以简单的总结为三句话:

  多专业的三维信息模型,面向全生命周期的定位,协同工作和信息管理。

Bentley丰富的软件模块

  在设计阶段,通过丰富的软件模块,形成了多专业三维信息模型。


多专业三维信息模型

  整个的工作过程是在ProjectWise的协同环境下进行的,当模型生成后,就可以输出相应的二维图纸,在这个过程中,也具有一个建模、审核、和文档生成的工作流程进行控制。

图纸输出

2、 解决方案各专业工作流程

  整个设计过程是事先制定好的,在背后由一个工作流程来管理和控制的,我们将这个工作过程划分为三个阶段。分别是前期设计、详细设计和成果输出。

工作流程

  专业齐全的专业软件组合包,基于同一个图形平台,可以进行高效的协同建模和数据共享。

  2.1 工艺专业

  初步设计阶段

  · Bentley AXSYS.Process

  Bentley AXSYS.Process 在工厂初步设计阶段,可以加载工艺模拟数据,自动生成PFD图,同时可以设置相关属性以及输出报表,最终可以自动生成初版的PID图纸供OpenPlant PID进行详细PID设计,如图:

    

自动生成PFD图


设置属性



生成数据表



初版PID图

  详细设计阶段

  · Bentley OpenPlant PID

  OpenPlant PID(以下简称OPPID)是世界上第一款基于ISO15926标准数据模型搭建的开放的P&ID解决方案,它基于数据驱动,能快速创建全智能的DGN或DWG格式的P&ID图,并能将图面上所有工艺数据信息移交到工厂生命周期的各个阶段。

  OPPID可以直接打开AXSYS生成的PID并转换为OPPID的智能PID图,进行详细的工艺流程设计。


智能PID图

  PID设计完成后可以输出管线列表及设备阀门报表,基于等级驱动的智能PID使得在此阶段就可以输出可用于采购的阀门报表,提前订货,缩短项目周期。


PID报表

  2.2 管道专业

  初步设计阶段

  · Bentley PlantWise

  Bentley PlantWise可以在初步设计阶段帮助设计人员进行三维的设备布置和管道走向研究,可以导入Bentley AXSYS.Process的数据得到管道连接信息,自动完成管道布置,使得可以在极短的时间内生成及调整方案,快速得到造价报告同时可以在三维详细设计中作为参考。



三维方案



自动造价


  详细设计阶段

  · OpenPlant Modeler

  Bentley OpenPlant Modeler(以下简称OPM)是一款精确、快捷的三维工厂设计解决方案。它通过数据信息的交互提高项目团队的协同能力,通过遵循ISO 15926标准,应用i-model技术,以及支持多种模型格式(如DGN、DWG、JT、点云、PDF等应用),为用户提供了灵活的设计和校审过程。OPM适用于任何项目,无论其规模大小。

  OPM可以导入OPPID的智能PID图参与三维设计,减少数据重复录入,提高效率,避免错误。


OpenPlant 2/3D集成


  · AutoPipe

  Bentley AutoPipe 是用于进行管道静态应力计算,动态应力计算,法兰分析,管道支吊架设计,以及静态和动态荷载条件下设备管嘴受力分析的计算机辅助工程分析(CAE)程序。AutoPipe可以自动生成计算书。

  AutoPipe 可以导入 OPM中的管道模型直接参与计算,大大减少工程师在AutoPipe的建模工作量。同时计算完的模型可以返回OPM参与热碰撞检查。

  热碰撞

  · OpenPlant Support Engineering

  Bentley OpenPlant Support Engineering(以下简称OPSE)可为工程师提供快速而准确的支吊架设计工具。OPSE包括广泛的应用商目录元件库,并且可以自动生成带有物料清单的图纸。


  成果输出阶段

  · OpenPlant Isometric Manager

  OpenPlant Isometrics Manager(以下简称OPIM)是一款灵活强大,可以脱离昂贵的三维工厂设计软件独立运行的轴测图软件。

  OPIM独立运行,不依赖于任何三维软件。可由文控人员或是项目组其他成员去生成轴测图,解放了配管工程师,让他们将精力集中在设计上。软件提供一个友好的操作界面,根据轴测图定制规则,可以非常方便的从Bentley OpenPlant ModelServer或是OpenPlant Modeler环境发布的imodel中生成轴测图,而且不需要借助任何复杂的设计软件。批量生成图纸,生成的轴测图可以保存成DGN或DWG格式。


  · OpenPlant Orthographics Manager

  OpenPlant Orthographics Manager (以下简称OPOM)可自动从三维模型抽取高质量工厂平立面布置图,为承包商和业主节省时间和金钱。通过自动绘制单线和双线,注释,尺寸标注和引线标注快速生成图纸,并保证数据清晰可靠,使设计人员投入最大的精力在更重要的工作上。

自动生成三维模型

自动生成图纸

  同时设计好的模型可以输出DGN模型供OPM使用。

  2.4 电仪专业

  初步设计阶段

  · PI&W

  PI&W在工厂初步设计阶段,可以通过在智能P&ID添加仪表的符号同时赋予属性,这些仪表数据可以被PI&W共享,进而用PI&W为这些仪表进行详细定义,同时可以设置相关属性以及输出报表。

 (仪表列表视图)


 (仪表列表视图)


系统自动生成的回路接线图



自动生成一览表


  · Substation

  使用主接线模块可以采用典型图的方式快速的创建原理接线图,典型图库可以方便的进行扩充。也可以按照不同电压等级下的进出线回路分别进行设计。设计的信息自动保存在项目数据库


  当进行3D设备布置时,主接线模块自动从项目数据库中获取设备清单,以列表的形式显示,工程师可以方便的用鼠标进行选取,放置到布置图上。二维原理图上的设备参数和三维布置图的参数实时共享,并可以相互导航。如果二维原理图的设计发生了更改,则可以刷新数据库信息,三维布置图自动进行更改。

二维原理设计的设备列表


三维设备布置图

  当设计图纸完成后,所有的设计信息都会保存在项目数据库里,工程所需的各类报表都可以从数据库与中提取,报表的格式可以按照用户的要求进行定制,以模板的形式保存,用户可以方便的进行定制和修改。报表可以直接打印,也可以输出为Excel,Pdf ,Dwg,Dgn等格式的文件。

  · BRCM

  系统提供方便、快捷的桥架设计工具。可将中心线批量转化为桥架,自动添加弯通、三通、四通等接头,桥架类型可自定义;用户也可自行绘制桥架;系统提供支架、托臂绘制功能


  用户进行手动绘制时,可自行选择桥架样式、规格;可按默认桥架尺寸绘制,也可通过指定桥架路径来绘制。

桥架设计结果


  详细设计阶段

  · PI&W,Substation,BRCM

  系统可将PI&W的数据信息例如:设备位号、设备参数、设备型号导入到Substation中进行控制逻辑回路的绘制,从而最终生成端子接线信息以及各种报表。

  · Substation

  使用导线拉力计算模块进行导线及架构受力分析,生成导线安装报表,指导施工。

  提供计算工具对避雷针部分进行防护计算,并将计算结果以三维的形式直观地显示在三维布置图中,使设计人员能方便地查看所设置的避雷设施能否满足保护要求。软件提供接地网设计功能,可以计算接地电阻,跨步电压等参数,辅助设计人员完成接地网的设计。

  · BRCM

  使用RACEWAY模块来完成电缆敷设的工作,生成电缆施工报表。电缆敷设模块(Raceway)从3D布置图中读取电缆桥架(电缆沟)几何信息和位置信息,从项目数据库中获得电缆的连接信息,按照最短路径的原则自动完成电缆的敷设。在最短路径原则的基础上,用户还可以自定义一些优先级较高的敷设原则,以满足不同项目的要求,如,最大容积率原则,电压等级原则等。模块充分考虑了实际项目中可能使用的原则,完全能够满足电缆敷设的要求。

  成果输出阶段

  电气专业形成的3D模型可以集成到工厂的多专业协同模型中,进行碰撞检查,动画生成等协同设计,形成最终的数字化模型。

  2.5 结构专业

  初步设计阶段

  · STAAD.Pro,ProStructure

  STAAD.Pro在工厂初步设计阶段,建立初步的结构方案模型,施加荷载工况条件并按规范的要求进行计算。符合计算要求的结构,可以输出计算文档(计算书)。辅助方案研究和造价估算。

  STAAD的模型与计算书如下图1)2)所示:

1)结构计算STAAD模型


2)结构计算书

  详细设计阶段

  · ProStructure,STAAD.Pro

  STAAD.Pro可以读取AutoPipe的管道荷载数据,进行进一步的荷载验算。

STAAD.Pro集成AutoPipe

  ProStructure可以与STAAD双向互导数据。ProStructure可以读入前期由STAAD建立的三维模型,输出材料清单与钢结构详细图纸;也可以直接由ProStructure建立三维结构模型,再导入到STAAD中添加荷载后计算。

  ProStructure的典型输出如图3)4)所示:

3)ProStructure3D节点样式


4)ProStructure输出图纸样式

  成果输出阶段

  · ProStructure

  ProStructure形成的3D模型可以集成到工厂的多专业协同模型中,进行碰撞检查,动画生成等协同设计,形成最终的数字化模型。

5)一个ProStructure实际案例的渲染图片

  2.6 建筑专业

  初步设计阶段

  · AECOsim Building Designer

  在工厂的初步设计阶段,ABD可以快速的设计轴网,在方案选型完成后利用软件中自带的库内容,放置各种墙体、门窗完成初设的土建模型的生成,快速生成效果图用于前期招投标。

  详细设计阶段

  · AECOsim Building Designer

  按照实际的项目要求,ABD可以定制复合项目要求的各种门窗类型、墙体样式、内部装饰,并可以给构件增加各种需要的属性信息。在厂房建模过程中可以参考其他专业的模型进行联合建模,方便定位设计。同时在主体结构、基础及墙体完成后便可以给其他专业如设备管道参考使用进行设备管道的设计及定位。

详细设计模型

  成果输出阶段

  · AECOsim Building Designer

  最终的模型可以进行材料的统计,并可以和其他专业的模型进行碰撞检测,进行施工模型、动画渲染等。

碰撞检测


材料统计


生成平立面图

  这种集成的工程分析和方针,允许非破坏性的工作流程进行迭代式的设计。大家基于同一个模型来实现不同的效果。

  同时高效的项目团队协作,使用ProjectWise嵌入到设计应用软件中,这为协同提供了最重要的基础。

  2.7 总图专业

  初步设计阶段:

  · ContextCapture

  在项目的前期,CC可以帮助我们快速地取得现场的三维模型。无论是现场的地形情况,还是已有的建筑或者工厂,CC都可以利用其先进的实景三维技术,将来自于数码相机、机载或车载或静态的激光LiDar扫描仪的照片或者点云模型,转换为三维模型。

现场场地模型


原有设施模型

  · PowerCivil

  PowerCivil提供了信息丰富的建模功能,能与CAD工具、地图工具、GIS工具等超模型完美集成。

总图规划

  Powercivil尤其擅长数据采集,渔区用户使用适合其设计或测量的任何外业数据,从摄影测量和全站仪测量到GPS、LiDAR和点云,该软件许可上传、分析和操作外业数据,同时确保原始数据具有可追溯性。此外,还可根据需要修改和处理数据,在设计完成时将数据上传到数据采集器,以便进行监测或实现自动机器导航,从而为场地准备工作提供支持。

  详细设计阶段

  · PowerCivil

  PowerCivil同样是以Microstation作为其图形平台。因此,其与其他的Bentley的软件同样具有良好的兼容形。

  在总图设计过程中,除了完成道路的设计之外,大量的建构筑物的定位,也需要总图来完成,与其他设计软件良好的兼容性,可以帮助总图专业,仅需要做好定位的工作,而当建构筑物的单体有的设计上的变化时,我们仅需要确认其符合规范的要求,而不需要再由总图专业重新绘制。

  成果输出阶段

  · PowerCivil

  除了常规的图纸输出之外,PowerCivil还可以为Trimble、TOPCON和Leica品牌的设备输出标准格式的数据,一遍实现由机器控制的分级和机器导航。


3、 结语

  Bentley通过其丰富的产品线和其对于信息数据的准确把我,给我们创造了一个很好的平台,通过PW的信息交流平台和Microstation图形平台,我们可以很好的实现全专业的全球设计协同,我们希望能够为大家在设计流程优化、设计过程乃至EPC的施工和工厂的运维阶段提供更好的服务。


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