工厂数字化重建三维模型技术规范
南京恩吉尔工程发展研究中心
2014
目录
1 目标 (3)
2 范围 (3)
3 规范性引用文件 (3)
4 定义 (3)
4.1 建模对象 (3)
4.2 建模分类 (3)
4.3 建模区域 (3)
4.4 建模精度 (3)
5 建模范围 (4)
5.1 三维模型的建模范围 (4)
5.2 建模的功能分类与应用 (5)
6 建模精度要求 (6)
6.1 精度等级 (6)
6.2 专业建模描述 (7)
6.3 功能性建模 (8)
7 建模对象属性要求 (9)
7.1 一般对象属性 (9)
7.2 功能与属性的对照 (11)
8 装备拆解建模与建筑建模 (11)
8.1 装备建模 (11)
8.2 建筑建模 (12)
9 工厂信息采集及文档 (12)
9.1 建模文档及信息收集 (12)
9.2 三维扫描及场景照片 (13)
9.3 现场测绘及草图 (13)
9.4 工程变更信息收集 (13)
10 建模审查与交付 (14)
10.1 建模的中间审查 (14)
10.2 建模的终审与数字化交付 (14)
11 附件:资料收集一览表 (14)
1目标
工厂数模重建主要面向工厂的实际运营和维护需求的数字化,不同于三维工厂设计及建造建模,主要面向工厂建设和制造。
而现代的数字化设计建造产生的数字化交付成果,可以通过迁移转换重用,还需要通过数字化的重建,补充大量的后续工厂数模信息,满足工程运维的数字化需求和大工厂物联网的大数据建设需求。
本规范适用于企业已建工厂的数字化重建工作。
定义数字化三维模型重建工作中的建模类型、范围、编码规则、建模精度及模型属性等方面的要求和规则。
2范围
三维的数字化建模主要包括工厂的主装置区、辅助装置区、公用工程区、厂前区;以工厂的专属的站场、码头、管网、办公楼及辅助设施等。
3规范性引用文件
下列文件对于建模及信息收集应用是必不可少的。
ISO 15926(GB/T 18975)《工业自动化系统与集成及流程工厂(包括石油和天然气生产设施)生命周期数据集成》
GB/T 28170《计算机图形和图像处理可扩展三维组件》
HG/T 20519-2009《化工工艺施工图内容和深度统一规定》
4定义
4.1建模对象
指流程工厂模型的基本单元,如设备、管子、管件、结构、建筑、门、窗等。
一个模型对象具有四类关键信息:唯一标识、几何属性、工程属性、拓扑关系(与其他模型对象间)。
4.2建模分类
三维工厂重建分为功能性建模和一般建模。
功能性建模:配合运维的管理功能要求,建立的符合一定功能需求的全息数模;
一般性建模:主要用于辅助管理功能要求的虚拟环境(如模型参考、信息索引、标识)的数模建模。
4.3建模区域
指按一定标准将工厂进行划分所得的空间分区(如装置区、功能区),区域间不可重叠。
一般将以工程初始设计中的区域定义为准则。
4.4建模精度
建模精度按照一定的功能性需求分为:粗模、精模、全息模。
分别在模型的尺寸及
定位精度、细部结构、内部部件、属性范围等方面,并依照工程各专业的不同有着不同的要求。
5建模范围
5.1三维模型的建模范围
按照建模的需求分为一类范围和二类范围。
二类范围一般用于特别应用需求下的建模。
表5-1 建模内容及详细描述
5.2建模的功能分类与应用
6建模精度要求
为了满足不同的功能用途,模型精度分为两级:粗模、精模、全息模。
功能性建模:需要模型附加一定的专项功能属性,一般要求模型精度为精模以上;
一般性建模:仅作为虚拟现实的参照物、或标记物,一般要求粗模或精模。
6.1精度等级
根据建模的特点,对不同类型的对象进行整体建模精度分级,该等级为原则性要求,详
细模型精度等级定义见表6-1,建模内容精度要求见表6-2:
表 6-1 对象精细等级一般描述
表 6-2模型精度与对象精细等级对照表
6.2专业建模描述
表 6-3部分专业模型精度说明
6.3功能性建模
良好的设计和规划可是使得数字化工厂用户功能性建模从初级到高级覆盖重用的,减少数字化过程的投入代价。
7建模对象属性要求
三维模型要包含对象的属性信息,属性信息的要求见表7-1:
7.1一般对象属性
表7-1对象属性
7.2功能与属性的对照
表7-2功能与属性
8装备拆解建模与建筑建模
8.1装备建模
装备建模精度按照不同的要求分为:参照建模、拆装建模、构件建模。
参照建模:通常用于外部配管、附件、附加结构件的布置建模。
通常只需要表达装备的外形、位置、管接口方位及详细接口尺寸、附件等。
拆装建模:主要用于检维的拆解培训、故障分析、内件更新等要求。
要求表达重要拆解装配部件的大致尺寸形状、装配关系;以及必要的拆装属性,如预留空间(间隙)、预紧(预应力)、定位等。
构件建模:用于重要内部构件的检测、检维、修造等要求。
主要用于部分非标的消耗件、易损件、易腐蚀件的工厂建造要求。
需要按照部件的制造要求建模,便于快速修造出图。
8.2建筑建模
建筑建模精度按照不同的使用要求分为:造型建模、参照建模、构建建模
造型建模:通常为建筑整体类型分析的建筑体量,分析包括体积,建筑朝向、数量,大小,形状,位置以及方向。
参照建模:模型可以用于其他专业的参照。
进行包括管道及线路布置、碰撞检查,以及可视化。
并需要一定的件属性和参数等信息。
构建建模:模型可以用于专业承包商的二次装修和内设安装需求。
如承包商和制造商用于加工和制造项目包括水电暖系统、油漆、设备安装;设施装修改建等。
9工厂信息采集及文档
9.1建模文档及信息收集
工厂数模重建工作首先需要较为完备的档案及实时信息的采集基础上,包括工厂的建设期的设计、建造、施工及开车期间完整的图纸、档案资料;运维期设施维修、改进、变更的工程图纸资料;实景照片、三维激光扫描点云图;现场测绘草图。
详细见附件:资料收集一览表。
表9-1信息收集阶段
9.2三维扫描及场景照片
针对现场文档的收集的情况,实施三维激光扫描辅助测绘。
设施周边及设施内部重点部位的三维扫描及点云图,可以作为快速建模的参照。
9.3现场测绘及草图
复杂现场和多次变更的装置区域,需要进行适当的现场测绘。
部分测绘的重点是设施的属性建立。
要求通过现场的测绘、采样、调查建立设施的属性数据库。
9.4工程变更信息收集
完整的收集设施在中交开车后的运维过程中的变更信息,包括检维记录、工单草图、供应商资料、竣工图等。
10建模审查与交付
10.1建模的中间审查
建模量约60%以上时,即主要结构及设备外形建模、主要工艺管道建模基本完成之后,可以组织业主会同各专业校对检查人员、系统功能开发人员进行一次或若干次的中间模型审查,重点检查模型与实际工厂的符合性,即模型在范围、外观、精度、属性抽取等方面是否满足用户的及系统功能的合同要求,同时及时提出修改建议(或变更建议),审查的结果签字确认,可以作为阶段工作的确认和修改变更的依据。
阶段模型可以作为测试数据导入系统进行系统的功能调试,以期望系统开发同步协同进行。
但不能作为最终交付数据。
10.2建模的终审与数字化交付
建模完成之后,需首先组织内部的检查和审查。
之后协同系统功能,会同业主进行模型的终审。
模型的数字化交付分为模型交付和数字化系统交付两个过程。
11附件:资料收集一览表。