本文關(guān)鍵詞：CATIA軟件在水電工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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概述水利水電工程投資規(guī)模大,設(shè)計(jì)和建造周期長(zhǎng),影響深遠(yuǎn); 參與設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)眾多,工程設(shè)計(jì)管理復(fù)雜。盡管水利水電行業(yè) CAD軟件已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,但還是“單兵作戰(zhàn)”,由于專(zhuān)業(yè)間設(shè)計(jì)系統(tǒng)的不同,設(shè)計(jì)人員之間經(jīng)常出現(xiàn)不協(xié)調(diào),一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)變更,反饋時(shí)間長(zhǎng),影響了工程的設(shè)計(jì)進(jìn)程。隨著信息化的逐步深入,水利水電工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域越來(lái)越需要大規(guī)模的分工與合作, 需要跨專(zhuān)業(yè)、跨地域的基于網(wǎng)絡(luò)化和信息共享的三維協(xié)同設(shè)計(jì)。三維設(shè)計(jì)比二維設(shè)計(jì)有許多優(yōu)勢(shì),三維表達(dá)直觀(所見(jiàn)即所得),能發(fā)現(xiàn)和有效解決設(shè)計(jì)間的錯(cuò)、漏、碰等問(wèn)題;一個(gè)數(shù)據(jù)源,為工程協(xié)同并行設(shè)計(jì)提供條件;可有效集成設(shè)計(jì)知識(shí),包括規(guī)則性知識(shí)和過(guò)程性知識(shí),促進(jìn)知識(shí)重用,減輕設(shè)計(jì)工作量;模型關(guān)聯(lián),有效保證數(shù)據(jù)自動(dòng)更新和一致。三維設(shè)計(jì)的這些優(yōu)點(diǎn)更適用于水利水電工程多專(zhuān)業(yè)間的協(xié)同,適用于水利水電工程方案的設(shè)計(jì)。 2 水電工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)協(xié)同沒(méi)計(jì)主要是指企業(yè)內(nèi)不同設(shè)計(jì)部門(mén)、不同設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)或者同一項(xiàng)目的不同設(shè)計(jì)企業(yè)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)和配合。水利水電工程設(shè)計(jì)參 專(zhuān)業(yè)眾多,有測(cè)量、地質(zhì)、樞紐布置、壩工、通航建筑、電站廠房、金屬結(jié)構(gòu)、施工導(dǎo)流、施工布置、水輪機(jī)和電氣等專(zhuān)業(yè),目前使用的主流設(shè)計(jì)平臺(tái)都不具備協(xié)同設(shè)計(jì)功能。協(xié)同設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)丁程,除了單獨(dú)的設(shè)計(jì)功能外,還有相應(yīng)管理功能,要實(shí)現(xiàn)水利水電工程專(zhuān)業(yè)間和專(zhuān)業(yè)內(nèi)高效的三維協(xié)同設(shè)計(jì), 需要從三維設(shè)計(jì)功能和信息共享管理上關(guān)注以下問(wèn)題的解決。 2.1 地質(zhì)、水工和施工等專(zhuān)業(yè)三維設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)當(dāng)前大多數(shù)專(zhuān)業(yè)的 CAD系統(tǒng)是基于二維的,即使有專(zhuān)業(yè)采用三維設(shè)計(jì),但專(zhuān)業(yè)間是以二維圖形及說(shuō)明文檔形式傳遞設(shè)計(jì)成果,因下游專(zhuān)業(yè)應(yīng)用該成果時(shí)必須對(duì)上游專(zhuān)業(yè)成果進(jìn)行重新理解和構(gòu)造,這樣無(wú)法保證設(shè)計(jì)依據(jù)的即時(shí)性和有效性,設(shè)計(jì)變更時(shí)修改工作量大。三維模型容易理解,無(wú)多義性,各專(zhuān)業(yè)三維模型可以關(guān)聯(lián),設(shè)計(jì)變更快。在三維設(shè)計(jì)方面,目前業(yè)內(nèi)有一種做法是采用地質(zhì)軟件 GOCAD做三維地質(zhì)模型,用 CATIA等軟件做水工建筑設(shè)計(jì),再將 GOCAD做三維地質(zhì)模型手工導(dǎo)入,在 CATIA中將三維地質(zhì)模型和水工建筑物進(jìn)行總裝。雖然用這種方式可以完成水利水電工程三維設(shè)計(jì),但這種采用異構(gòu)三維軟件來(lái)完成的三維設(shè)計(jì)不能保證設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)性,例如由于新的鉆孔數(shù)據(jù)而更新了三維地質(zhì)模型,下游水工專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)所依據(jù)的地質(zhì)模型是不能自動(dòng)及時(shí)更新的。水利水電工程各專(zhuān)業(yè)三維協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)該采用同構(gòu)的三維設(shè)計(jì)軟件,完成地質(zhì)、水工建筑物設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)備布置等。 2.2 總體骨架與局部骨架機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)組裝,是采用自下而上的設(shè)計(jì)方法,是在設(shè)計(jì)初期將各個(gè)模型建立,在設(shè)計(jì)后期將各模型按照模型的相對(duì)位置關(guān)系組裝起來(lái)。水利水電工程設(shè)計(jì)與之不同,采用自上而下的設(shè)計(jì)方法,先進(jìn)行樞紐總體布置,再進(jìn)行水工建筑物細(xì)部設(shè)計(jì)。收稿日期:2009—01—12 基金項(xiàng)目:水利部 948科研項(xiàng)目“基于虛擬環(huán)境下的水利工程三維勘測(cè)設(shè)計(jì)集成技術(shù)”作者簡(jiǎn)介:王進(jìn)豐,男,長(zhǎng)江水利委員會(huì)設(shè)計(jì)院工程數(shù)字仿真中心,高級(jí)工程師。 TL $e BF 第 4期 王進(jìn)豐等:CATIA軟件在水電工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 69 總體布置需要定義整個(gè)工程的關(guān)鍵定位、布置基準(zhǔn)、各水工建筑物相對(duì)位置關(guān)系和重要尺寸,這與三維設(shè)計(jì)軟件骨架設(shè)計(jì)思想相同,在工程總體設(shè)計(jì)初期就從工程裝配的最高層面上考慮工程的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu), 考慮和表達(dá)整體裝配及各個(gè)子裝配的相對(duì)位置關(guān)系,自上向下游傳遞設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表達(dá), 有目的規(guī)范地進(jìn)行各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)。有了工程總體骨架,在總體骨架的驅(qū)動(dòng)和關(guān)聯(lián)下產(chǎn)生專(zhuān)業(yè)子骨架,子骨架可以繼續(xù)向下派生傳遞,直至關(guān)聯(lián)到具體的零件。骨架是設(shè)計(jì)思想傳遞的載體,上級(jí)骨架通盤(pán)考慮下級(jí)骨架及零件參數(shù)傳遞關(guān)系及驅(qū)動(dòng)關(guān)系, 前期的這些信息是后期詳細(xì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ), 所以設(shè)計(jì)后期發(fā)現(xiàn)的缺陷及違反設(shè)計(jì)規(guī)范的問(wèn)題,可以通過(guò)更改相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)骨架,后續(xù)的零件通過(guò)更新自動(dòng)更改到正確的設(shè)計(jì)。 2.3 統(tǒng)一的三維設(shè)計(jì)模型與參考測(cè)壁擻懈2￣J f 蠹或等高線) ≯:醢積不規(guī)則邊界覆蓋焦霞鬻囂蘩囂蔓罄鬻_ l 》…一 切割 區(qū)域地質(zhì)分布 地形(mesh)和三維地質(zhì)模型目前設(shè)計(jì)內(nèi)容的一些變更無(wú)法得到及時(shí)共享,導(dǎo)致與之相關(guān)的設(shè)計(jì)得不到最新的設(shè)計(jì)參考而產(chǎn)生錯(cuò)誤。這對(duì)于高度協(xié)同化的設(shè)計(jì)工作而言,這種錯(cuò)誤的結(jié)果不堪設(shè)想。數(shù)據(jù)從最初建立開(kāi)始一直到整個(gè)工程設(shè)計(jì)周期,都需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,設(shè)計(jì)者之間可以相互參閱,即時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的毛病,這樣對(duì)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)周期有很大好處。水利水電工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)需要統(tǒng)一的數(shù)字化電站數(shù)據(jù)源,通過(guò)統(tǒng)一管理設(shè)計(jì)模型和設(shè)計(jì)參考,保證各專(zhuān)業(yè)在最新版本的三維模型上工作,任何專(zhuān)業(yè)的修改對(duì)其他專(zhuān)業(yè)的影響能即時(shí)體現(xiàn),同時(shí)方便定義角色、分配權(quán)限,防止越權(quán)修改和誤操作等。 2.4 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、參數(shù)、關(guān)聯(lián)信息和知識(shí)的管理在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)中,零件的表達(dá)和它的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)無(wú)法完全放在一起,當(dāng)然也沒(méi)有直接的關(guān)系,這些技術(shù)資料的保存和更新都十分麻煩。三維參數(shù)模型含大量結(jié)構(gòu)、參數(shù)、關(guān)聯(lián)和知識(shí)信息,將數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和三維設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合,深入到三維模型內(nèi)部,便捷地提取這些信息,準(zhǔn)確迅速地進(jìn)行查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)和管理等。 2.5 設(shè)計(jì)評(píng)審流程管理和交流三維設(shè)計(jì)評(píng)審流程:三維設(shè)計(jì)一三維校核一三維評(píng)審一三維發(fā)布。協(xié)同平臺(tái)需要對(duì)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行定義和管理,對(duì)設(shè)計(jì)模型的意見(jiàn)和建議能在模型上進(jìn)行批注,保證協(xié)同設(shè)計(jì)人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)三維模型進(jìn)行實(shí)時(shí)瀏覽、批注,提供交流功能,對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行即時(shí)交流和通信,在網(wǎng)絡(luò)上開(kāi)會(huì)進(jìn)行評(píng)審。 3 CATIA軟件在三維協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 CATIA軟件是法國(guó) Dassauh系統(tǒng)公司的產(chǎn)品,能將地質(zhì)、樞紐、施工、機(jī)電整合一起進(jìn)行水利水電工程三維設(shè)計(jì),其協(xié)同模塊 VPM管理設(shè)計(jì)模型、結(jié)構(gòu)、骨架、參數(shù)、關(guān)聯(lián)信息,定義角色, 提供設(shè)計(jì)校核、評(píng)審功能,方便設(shè)計(jì)人員即時(shí)交流。 3.1 應(yīng)用 CATIA軟件進(jìn)行水利水電工程三維設(shè)計(jì)地質(zhì)專(zhuān)業(yè)根據(jù)測(cè)量點(diǎn)云和等高線數(shù)據(jù)建立壩區(qū)三維地形

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