0 引言

近年来三维设计软件的广泛应用使国内电力设计行业的数字化水平得以显著提高，数字化设计的成品也愈趋精细和完善^[1]。然而目前在发电项目的基建中对于数字化设计成果的利用并不十分充分。设计、采购基本脱节，工地现场仅依靠平面图纸和施工经验进行施工方案的制订和组织实施，这些情况在国内发电厂基建中仍然比较普遍，在一定程度上限制了工程基建质量及效率的提升。本文就西南电力设计院有限公司（以下简称西南院公司）数字化设计成果在江西九江电厂新建工程（以下简称九江工程）基建中的应用进行介绍，就数字化设计成果对该工程基建的作用进行说明。

1 数字化设计成果介绍 1.1 数字化协同设计平台

经过多年探索和研发，西南院公司在引进国外先进数字化设计软件的基础上，进行了大量的自主定制和二次开发，打造了以COMOS工艺系统及电控设计平台、PDMS工厂三维设计平台以及Revit土建设计平台为核心的数字化协同设计平台，实现了机械、电控、土建3大领域的协同设计和集成管理，建立了涵盖机械（工艺系统、布置）、电控和土建数字化设计完善的数据库体系。基于统一的数据库，九江工程所有的数字化模型均按满足全生命周期数字化电厂的高标准需求建立模型，颗粒度合理、细节完备、信息丰富，保障了最终设计图纸以及材料报表等数字化设计产品的高效性和准确性。数字化协同设计平台如图 1所示。

1.2 三维数字化模型

通过自主设计建模与厂家模型的整合，西南院公司在九江工程上实现了在机械（工艺系统、布置）、电控、土建等各领域，热机、除灰、脱硫、供水、化水、暖通、电气、自动化等各发电设计专业，整个厂区范围内的数字化精细建模。数字化模型数据的颗粒度合理，属性及编码信息完整，最终的数字化模型与实际电厂高度一致。数字化模型不仅是所见即所得的虚拟电厂，更重要的是它是工程数字化设计出图的根源，通过模型可以直接生成施工图，实现可视化设计、智能化出图和报表。九江工程全厂区三维数字化模型如图 2所示。

1.3 设计图纸

设计图纸的提取采用平台自带的出图模块，并根据制图规定和各专业不同的图面表达习惯定制了若干出图模板。数字化设计图纸直接由三维模型提取，图面无需人工修改。数字化的设计改变了传统的手工绘图、标注和统计材料的出图流程，取而代之的是自动出图、智能标注的新模式，大大提高了设计效率和质量。通过数字化设计平台向客户提供完整的施工图图纸用于电厂的施工建设。在工艺管道卷册里增加了管道布置设计轴测图，可直观展示管道安装后的状态，受到现场施工单位的好评。工艺管道施工图按照国际标准ISO出图模式进行出图，不仅便于施工安装指导，同时也便于工厂按照图纸进行配管加工。

1.4 材料统计报表

相比传统的设计方法，数字化设计手段使材料统计更加简单、快捷、多样。全厂数字化协同设计基于一个统一的工程数据库，通过数据库的分类检索可以更为精确地统计管道和管件材料。西南院公司自主开发了针对数字化协同设计平台的管材智能统计软件，实现了从PDMS数据库中自动选取零件，自动实现管道、管件、阀门等标准化开列，实现了全厂或区域管道及管件材料智能分类统计。通过定制不同的报表模板来满足不同格式、不同类型的报表需求，包括卷册施工图管道材料统计表、总包订货管道材料表、管件清册等，进行管道材料的分类统计和报表出图^[2]。

2 数字化设计成果在基建中的应用 2.1 设计采购一体化

九江电厂设计过程中将元件数据库中的元件编码与采购市场的物资编码统一，所有的设计元件信息均由采购市场的物资库导出，解决了设计与采购脱节的问题，实现了设计采购的一体化。整个数字化采购的数据流向见图 3。数字化设计平台直接调用标准物资库里的物资信息进行设计，使物资编码与数字化模型中的管件KKS编码相关联。设计单位将包含KKS编码和物资编码的材料报表通过数字化移交平台提交给业主的采购管理平台进行标准化采购，最终所采购的物资形成工程自身的物资库。设计过程中，设计单位的采购报表可以从设计系统中按需灵活定制，小到单个管件、管线，大到某个系统、区域，甚至是全厂。仪表、阀门、设备等运维中重点的关注内容也可灵活组合出信息报表。一体化的设计采购流程保证了采购的物资和设计的一致性，确保了采购质量。

在采购实施阶段，西南院公司将数字化模型、材料报表与物资采购系统集成，实现了模型与设备采购的供货明细、合同文档等的热点关联和一体化管理，为九江电厂业主直观精准掌控采购进度，合理安排和调整采购计划提供有力支撑。可视化物资采购界面见图 4。

2.2 可视化施工指导

在以往火电项目施工过程中，施工单位只能根据纸版的设计资料，再结合自己的空间想象力组织施工^[3]。运用数字化设计后，数字化设计成品通过数字化移交平台进行分阶段交付给施工方及业主。在数字化移交平台上，九江电厂业主和施工单位可实时查看电厂的三维模型，了解建成后的电厂模样，可视化地进行施工的管理和安排，减少现场施工的返工问题，从而降低相应的人工、材料费用。在施工现场，只要能访问互联网络或现场服务器，现场施工人员均能使用移动终端设备异地实时访问数字化模型，完成距离测量、漫游浏览和模型属性信息查询，为现场施工提供方便的可视化指导和查询。即便是缺乏无线网络的环境，也可预先下载，以便在现场查看电子图纸、文档和数字化模型。

2.3 施工过程模拟

利用西南院公司交付的三维模型，九江电厂的施工单位实现了可视化的施工过程模拟。施工单位在三维模型中完全真实地模拟施工现场各种设备、管道、建筑、结构在施工各阶段的不同状态。三维可视化的模型漫游通过预定进度、预定路径的方式虚拟现场施工场景，为现场施工提供一个优化施工程序、精确施工路径的可靠方法^[4]。例如在设备实际安装前，对安装过程的拆卸、移动、组装、放置等动作的模拟可以验证预定设备安装方案的合理性和完善性，提前发现和解决方案可能存在的问题，帮助施工单位确定最佳的安装方案。施工过程可视化模拟使施工人员清晰地了解整个施工过程，帮助施工单位合理部署施工过程中涉及的人、机、料，合理安排工程流水段的划分和工程工序，减少实际操作中的碰撞、停顿，优化施工组织计划，提高施工的效率和质量。

2.4 施工进度模拟

西南院公司通过对Navisworks软件与工程项目进度管理软件P6接口的二次开发整合，使三维模型中加载的设备材料清册与P6网络计划中的结构分解码（WBS）建立了对应关系，在P6中生成实际施工进度表后，对应地在Navisworks中就能以不同方式进行施工进度可视化模拟，不仅可以展示各个设施的施工状态，还可以通过施工进度条上滑块的移动展现某天的实际施工进度。施工进度模拟模型如图 5所示。从无到有的可视化施工进度模拟，帮助九江工程业主精确掌握施工进度，优化使用施工资源及科学地进行场地布置，对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制，以缩短工期、降低成本、提高质量。

2.5 隐蔽工程可视化

火力发电厂厂区地下设施较多，包括建（构）筑物基础、电气设施、阀门井、排水检查井等附属构筑物^[5]。地下管网包括循环水、雨污水、生活消防水、工业废水等多种类型多专业管道。地下设施和埋地管道交叉布置，图纸资料繁多。以往的施工过程中，施工单位若想在短时间内了解某一区域内地下管线的设计意图和施工现状，往往需查阅各专业大量的图纸和施工资料，给施工带来了极大的不便。

九江工程全厂区地下设施和管道全部采用三维设计和建模，施工单位除了传统的平面图纸外，还获得了整个地下部分的数字化三维模型。九江电厂地下设施及基础模型如图 6所示。三维模型可真实直观地反映全场地下设施和管道布置。借助于三维模型，九江电厂的施工单位有序地组织了地下设施的施工，完全避免了以往工程出现的二次开挖和交叉作业、挖断埋地管道、破坏埋地设施等问题。隐蔽工程的可视化也为工程竣工后业主的运行维护和改扩建提供便利。

3 结语

九江电厂通过对数字化设计成果的创新利用，对基建中的采购和施工过程进行了有力的支持，对提升工程质量、降低工程造价和缩短工程工期给予了极大的帮助，为业主带来了切实的经济效益。九江电厂在基建过程的对数字化成果的利用方法和技术可供其他发电厂借鉴，并可开发出更多有价值的方法，以共同提高数字化电厂建设水平。