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三维工厂设计软件使深海钻探系统的设计工时由40，000小时降至23，000小时
作者：Ivan Curiel,
P.E., 总裁
公司：Power Management Inc.（PMI）
地点：New Orleans, Louisiana
由于采用三维工厂设计软件，PMI用约23，000小时完成了迄今为止最深的海洋钻探系统，而在以前用二维CAD技术时，这可能要40，000小时！PMI的工程师们通过建立海面上平台系统的三维模型，可尽早的得到业主的反馈信息，以便及时按业主的要求进行修改，从而大大节省时间和避免重复劳动。此外，在生成Iso图的时候，也节约了不少时间。Iso图可方便快捷的从三维模型中抽取。还有，三维模型的建立使PMI的工程师能对设备和配管进行优化，因为整个钻探系统的布局在模型中是完全可视化的。
自从1994年成立至今，PMI就接受了此油气平台项目的设计和建设委托。经验丰富的工程设计人员从墨西哥湾到东南亚海域的工程项目中开创了极好的声誉。PMI的客户包括BP
Amoco Production Co.,Chevron Production Co.,Exxon Production
Co.,Mobil Oil,Shell’s Offshore and Pipeline operations,Texaco,
Transocean Offshore Inc.等等许多油气工业的工程公司。PMI的项目除了遵循API、MMS、ASME等通用规范外，还严格遵守USCG和ABS等严格要求的法规。
位于德克萨斯州休斯顿的Transocean
Offshore公司是一家国际性的海洋钻探公司，该公司与PMI签定了油气钻井系统的合同。该公司特别擅长海洋钻探设备业务，特别是深海及恶劣环境下的系统。最近，Transocean
已完成了三个新技术装备的钻探船中的一个，该种船被设计为用于进行10，000英尺至35，000英尺的深海钻探。此种船（Discoverer
Enterprose号、Discoverer
Spirit号、Discoverer
Deep Seas）是动态停泊的钻探船，带有计算机控制的推进器系统，在钻井停泊时不需抛锚。这些船还有提高效率的独一无二的技术，即将钻井和输油管线进行集成，使得钻探和输送同步进行。第一艘Discoverer
Enterprise号已建成，并正准备和Amoco公司签定用于墨西哥湾的项目。
在Transocean的新深海钻探船的开发中，PMI承担了所有海面上的设施的设计，包括船体结构、钻井平台、防震设备以及所有的连接设备。在以前的油气系统中，PMI的工程师采用的是2D
CAD的技术来进行系统部件的放置并生成图纸。但他们发现用这些2D的图纸很难和业主进行交流。而且，对业主来说，这些图纸几乎不能表现管道和平台的位置细节。这样，业主经常性的不能理解PMI的初始设计意图。此外，2D图纸的另一个缺点就是不能做碰撞检查。
为了克服2D设计的局限，PMI决定在Transocean的这个项目中采用3D的设计方法。PMI选择了Rebis公司的三维工厂设计软件AutoPLANT®97，因为AutoPLANT是运行于通用的图形平台AutoCAD上的。这样，也方便了业主能用AutoCAD对模型进行浏览和编辑而不需配备专业的工厂设计软件。PMI选择AutoPLANT的原因还有AutoPLANT的价格比其他基于工作站的工厂设计软件有很大优势，而且AutoPLANT可以分模块购买，而其他软件必须成套购买。
在开始此项目前，Transocean钻探船的海面部分被划分为几个部分。这样，每个部分可在陆上单独装配，比如它的船体部分就是在西班牙装配的。建立三维模型的第一步是设备的建模，这是采用的AutoPLANT的设备建模模块的。AutoPLANT的设备建模模块提供了大量参数化的设备模型库，利用此库，设计师只需简单的输入一些特征值就可方便的建立设备模型。例如，设计师只要有设备厂商提供的规格书或AutoCAD图形，就可很快建立模型。比如，在软件提供的设备库中选择一个泵，按设备厂家提供的规格输入高度、进出口法兰等参数就生成了一个所需的泵。
在设备建模完成之后，PMI工程设计人员的下一步工作是用AutoPLANT
的钢结构模块搭建框架、管架、支撑等结构。PMI购置了此模块的四份拷贝，包括图形设置、三维网格、型钢放置、型钢库管理、钢件编辑、钢件标注、复杂对象建立（楼梯、阶梯、平台、扶手）等功能。和设备建模模块类似，钢结构模块有标准的型钢库。当设计师需要搭建钢梁时，他可选择钢梁的型号和位置，软件便自动加上了钢梁。
在上述工作完成后，便轮到配管工程师用AutoPLANT的配管模块在三维空间来进行配管。三维配管大大优于二维设计的地方在于配管工程师可实时的观察到配管的效果。
此时，电气工程师也可用此软件来进行电缆托架的建模。因为所有的不同的设计规则都在创建同一个系统的三维模型，所以在设计进行中就可避免碰撞的发生。比如，当电气设计师在建电缆托架的模型时，他可看见管架的位置并避免与其碰撞，这是大大优于二维设计之处。
PMI的设计师们避免碰撞的另一个手段就是采用AutoPLANT的实时漫游与碰撞检查模块。当设计师在对模型进行漫游时，他们可发现碰撞点的存在，而此模块还可辨认所有的AutoCAD实体，包括lines,
polylines, 2D surfaces, meshes, 3D faces, ACIS solids以及Block。此外，还可把漫游的路径记录下来，生成动画文件。
PMI用AutoPLANT生成了所有有关此项目的成品文档。利用三维模型可自动生成图纸，在生成Iso图的过程中，显然节省了大量的时间。PMI采用ISOGEN这个全自动的Iso图生成工具从三维模型中抽取Iso图。和以前的数个小时手工画一张Iso图相比，ISOGEN只需几分钟便可生成一张Iso图，然后，工程师再化约30分钟进行检查并做微小的改动。Transocean这个项目需要1,100
Iso图，现在比以前省去4，000多个小时。而且，在材料表的生成上，AutoPLANT也为PMI节省了大量时间，而且比以前更加精确。PMI还可在图纸完成之前，将材料信息提供给Transocean。
在这个项目上，建立AutoPLANT的3D模型不仅仅是节省了大量时间。由于三维模型的可视性，设计师可对设备放置和配管进行优化，特别是在一些狭窄的区域。他们可看见空间的大小，以便在有些地方设置三条管线，而以前的二维设计只能设两条管线。整个钻探系统的尺寸没减少，但设备放置更合理。
对Transocean公司来说，PMI采用3D技术来完成此项目也是好处多多。这使他们能尽快从PMI得到无碰撞的图纸，而且在开工前得到精确的材料表。更重要的是，这使PMI的设计师能对整个钻探系统的设计进行优化，以便其在深海条件下稳定工作。
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