三维设计技术在智能工厂建设中的运用

三维设计技术在智能工厂建设中的运用

孙晓红

沈阳铝镁设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110001

摘要：随着时代的发展科技的进步,数字化产业进入了高速发展的阶段,特别是VR/AR相关行业,是未来人际交互的主流趋势,而三维设计是VR真实场景构建的关键核心。三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础。三维设计能推动产业的创新和发展,是三维设计在经济发展、社会进步中显现价值的关键环节。三维设计是建立在平面和二维设计的基础上,让设计目标更立体化,更形象化的一种新兴方法,是智能工厂建设中的关键技术。智能工厂不仅可以促使企业运维管理水平得到增强，企业劳动生产率也会有所发展，安全运行能力也会变得更好，在三维数字化技术的支持下，企业生产运营将会朝着数字化、信息化和高效化方向发展。

关键词： 三维设计、智能工厂、数字化

一、应用三维设计技术建立智能化工厂模型

1、借助激光扫描将实物工厂转化为三维数据工厂

通过激光扫描技术,可以快速、准确地完成建模工作。进行三维激光扫描时,一定要注意工厂空间,为了让三维模型更加准确和详细,利用好空间关系坐标,并将现场照片作为参考依据,而且为了避免错漏,扫描时需要遵循一定的步骤,不能随意进行。激光扫描也要对工厂外部环境进行勘查,如气候特点、骤变环境等,这样才能制定出最合理的扫描方案,扫描用时更少更全面,模型也更精准。依靠该技术构建的三维模型既可以展现出各个设备外形,它们在工厂中的位置也能显示出来,同时体现它们之间的关系,这样企业就可以针对工厂三维模型进行管理运营。

2、借助已完成的二维设计图纸建立智能化工厂模型

首先对已完成的设计图纸进行整理并对它们进行分类,例如电器工程图纸,管道建设图纸等。然后根据分类建立相应的模型数据库,例如,管道信息数据库、元件信息数据库等,最后借助电脑软件技术手段将这些数据转化为三维模型,模型不仅能体现管道信息,还要能体现电气和设备等信息,这样的三维模型才是完整的全信息模型。

3、利用三维设计技术正向建立智能化工厂模型

所谓正向设计,是用三维设计技术实现智能化工厂从无到有的过程。利用三维设计技术,在计算机上构建管道、设备、电器、结构等多专业的三维实体模型,并且在设计的过程中进行多专业协同,随时对构建的模型进行碰撞检查、优化设计,最终能从模型中提取出各种施工图及相应的材料报表。三维实体模型设计在三维环境界面下,使工程设计人员十分形象地了解设计环境,给设计工作带来便利,并且三维技术的数据库优势在于在设计阶段就消除碰撞甚至达到零误差率。模型中所包含的工程信息,直观、准确、详实,并可直接指导订货、加工和安装,使设计和施工紧密联系在一起,更符合工程总承包的发展要求。近年来,一些成熟的大型设计院、工程公司利用网络技术和数据库技术在企业内部的数据信息管理上达到一个很高的水平。在实现了数据的真正共享后,开始异地协同设计,通过利用项目所在地的低成本优势来降低整个项目的运作成本。

三维设计技术的优势:

⑴传统设计为二维设计,厂区、建筑物、主厂房平面图,需要设计审查人员的空间想象力。而三维设计通过渲染,立体效果逼真,可以随处漫游,优化设计。

⑵传统设计靠人工检查,无法避免工程的”碰、漏、错、缺”现象,造成工程返工。三维设计自动避免设计中的碰撞问题,杜绝不必要的返工浪费,最大限度的节约厂房空间。

⑶自动获得精准的二维图。可以生成各种工艺流程图,如热力系统、燃烧系统、水处理系统、除灰渣系统等工艺图纸,且图中的设备、管道、管件均与三维模型中的相应部分属性相同。

⑷材料统计汇总的功能。可以准确的统计材料特别是管材、电缆长度等,不会出现传统设计中材料统计偏差大的问题。在初设阶段就能完成,实现造价有效控制。

⑸设计成品统一标准,项目负责人参考定义数据库标准,减轻设计人员与采购人员工作,降低设计与采购出错率。

⑹与国际接轨,使设计单位提高设计水平增强核心竞争力的必由之路。

(7)项目完成之后将会积累项目标准管件库、设备库等数字化资源,为工程项目的复用、后续项目的开展积累宝贵的数字化资源和经验。

(8)形成标准的三维设计应用流程:元件库和规范库的本地化;搭建模型、进行碰撞检查、制作主厂房漫游动画;以模型为基础开展部分施工图卷册的三维轴测图抽取、二维布置图生成、材料报表生成、设备表生成。

下图既为利用三维技术生成的工厂布置模型,厂房、设备以及各种构筑物都已布置好,可以进行碰撞检查、抽图以及提取材料表等操作。

二、建立智能化工厂平台

智能化工厂平台有效搜集、管理、共享工程信息，能够将设计、采购、施工、调试等阶段产生的数据、文档、模型以标准数据格式纳入平台之中，从而提升工程建设效率和企业管理运维的智能化手段。

平台建设在智能化工厂建设中占据重要地位,这是因为平台对于智能化工厂建设发挥着载体的作用,对工厂信息进行储存和处理,而且在平台基础上构建的模型可以实现信息有效组织,再加上三维智能化技术具有可视功能,这样就可以实时了解各种信息,有效防止了信息数据孤岛效应,智能化工厂也可以更大地发挥效用,其具有的价值也会变得更高。

三、结束语

一些企业立足实际，已经开始进行探究和实操。用机器代替人工进行数据的采集管理;实现工厂智能物流管理;实现生产质量和设备的智能化管理;进行智能厂房设计,实现智能监控、智能安防报警;通过生产监控及指挥系统进行决策等。制造业作为立国之本、强国之基，其重要性不言而喻。推动制造业高质量发展，应成为推动数字经济与实体经济融合发展的主攻方向和关键突破口。对于处于转型升级关键时期的中国来说，通过物联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，能使中国制造竞争力得到大幅提升，在激烈的国际竞争中立于不败之地并掌握更多话语权。数字化转型是一个机遇，三维技术在工厂建设中的应用将会成为一种趋势,必将加速推动工厂智能化的进程,成功实现企业的数字化转型。

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