SketchUp在化工工艺流程上的应用
赵安岩;魏莉;崔波
【摘 要】将SketchUp和BIM结合,利用SketchUp二次开发的绘制插件和5D插件,构建了化工标准设备参数化三维信息模型库.利用插件功能建立了快速三维制图的方法,实现了以三维方式绘制化工工艺流程及过程分析.将其应用于以2,5-二甲基呋喃为原料生产对二甲苯项目的工艺流程图绘制,提高了设计的速度及准确性,工艺过程实现了流程图的可视化及信息化,同时具有协调性、模拟性、优化性等优点.证明了SketchUp在化工工艺流程上应用的可行性. 【期刊名称】《大连工业大学学报》
【年(卷),期】2019(038)002
【总页数】4页(P108-111)
【关键词】SketchUp;BIM;模型库;工艺流程
【作 者】赵安岩;魏莉;崔波雁栖湖钓鱼
【作者单位】大连工业大学 轻工与化学工程学院 ,辽宁 大连 116034;大连工业大学 轻工与化学工程学院 ,辽宁 大连 116034;大连工业大学 轻工与化学工程学院 ,辽宁 大连 116034
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ353.6
党内法规清理的处理方式包括0 引 言
赎回良心在化工设计过程中，工艺流程图的绘制是重要环节。传统的CAD以二维设计形式为主，三维[1]表现力差，使用和布置成本高，限制了其在中小型化工项目中的应用。三维设计以其强大的表现力、直观性和准确性，逐渐成为主流设计方法。
SketchUp作为三维设计工具，软件操作简单、灵活，易于上手，所创建的三维模型更加直观，这让它短时间内就得到了快速发展，成为设计人员必不可少的软件[2]。它具有完善的Ruby[3-4]开发程序接口，通过Ruby语言的编写，进行二次开发插件。同时，被广泛应用于建筑三维设计和BIM[5-6]领域，但其在化工设计领域的应用鲜有报道。
BIM是以三维数字化建模技术以及搭配的参数化对象信息，带来足以产出、沟通并分析所设计的建筑物模型的工作流程。本研究将SketchUp和BIM结合，利用SketchUp的二次开发功能，通过组件功能来创建三维信息模型库，使三维模型包含丰富的信息，利用插件把信息以文本的形式展现出来。
1 SketchUp的二次开发
1.1 绘制插件
根据化工管道特点，通过SketchUp的程序接口，利用RUBY编写语言进行二次插件开发，共开发了7种功能类型的绘制插件，它包括放置库元件、使用上一次设置、延伸管道、移动管道、旋转管道、打断管道、连接管道，如图1所示。
图1 绘制插件Fig.1 The pictures of drawing plug-in
放置元件库由本地库和乾讯网络库组成，可以引入模型和对当前元件进行设置，也可以使用上一次设置功能，提供所需的模型，如图2所示。
图2 放置库元件Fig.2 The elements in saving library components placing
在绘制管道时，先确定好所需模型，在SketchUp绘图界面可以先画线，由线生成管道，也可以利用已设置好的模型快速完成管道绘制。如图3所示。
图3 元件设置Fig.3 The setting of elements
1.2 5D插件
SketchUp软件本身自带图元信息这一功能，但是比较简单，无法满足化工设计的需要。利用RUBY的接口开发了5D插件和制作工具。
5D插件包括属性工具、导入MPP、显示项目进度、报告工具共四项功能，如图4所示。
图4 5D插件Fig.4 Pictures of 5D plug-in
5D插件的属性工具可以添加各类参数，属性工具包括基本参数、技术参数、产品参数、成本参数、动态参数，如图5所示。任意点击各参数键就可以进行切换。对各种参数的添加，可以通过增加标准参数集来增加各类信息，也可以通过添加属性和关联到选择构件来增加参数，大大增强模型信息化程度，使模型具备分析及管理的能力。
图5 基本参数Fig.5 The basic parameters
制作工具所创建的模型具备一定特性，如图6所示，模型的格式包括类型(geomtype)、元件显示名称(name)、专业(class)、元件代号(code)、型号(type)、材质(mat)、计量单位(unit)、整理分层、打包属性等。
图6 制作工具插件Fig.6 The manufacture of process plug-in
retaillink1.3 模型库的创建
进行三维工艺流程绘制，建立三维信息模型库是必要的工作，通过B/S构架和云端数据服务器创建了参数化三维信息化工模型库管理系统，具有一定的优势。首先，在云端服务器上便于模型和信息的管理及维护，并且模型库与SketchUp能无缝衔接，模型调用方便；其次，利用SketchUp的快速建模和动态模型功能，并利用插件将信息直接附在SketchUp模型上，实现了常用设备模型兼具参数化和动态模型的技术。例如，同一类型的设备及管件只需创建一个模型，在使用时根据实际需求调整调用模型的参数即可，避免了纯参数化数据库建模难以实现复杂建模的弊端，充分发挥了动态三维模型的形象直观的特点；最后，
董泽平模型信息化，利用5D插件给模型扩展添加各类参数(基本、技术、产品、成本)信息，已添加的信息可以随时查看及导出。
2 在化工工艺流程图上的应用
2.1 绘制设备模型及添加设备附加信息
利用SketchUp软件绘制的模型更为生动翔实，同平面图相比三维模型不但具备全面、直观的特点，而且使用中可以在SketchUp任意的旋转、剖面等操作，还可以根据需求对模型的参数进行修改。通过5D插件给设备附加信息，如图7所示。绘制蕴含信息的三维模型，其模型参数详尽且更加简明易懂。
图7 氧桥二级预热器模型Fig.7 The model of second stage preheater of oxygen bridge
将绘制的标准设备及管件的三维模型导入云端服务器，创建三维信息化工模型库，充分发挥模型库SketchUp-BIM体系的优势，如图8所示。
2.2 二甲苯生产的工艺流程
利用SketchUp创建完整的流程图，其绘制过程操作简单、快速准确，如图9所示。首先，根据土建专业设计确立设备坐标位置；其次，根据工艺设计绘制非标准设备模型和通过模型库调入标准设备模型及材料，如罐、泵等设备都可以直接调入，并根据实际需求调整；最后，在根据工艺流程绘制管道时，再通过绘制管件功能调入所需要的管件，按标高坐标定位即可，如管道为同一等级，利用插件直接以线成管快速绘制，连接的管件自动配置完成，如需调入阀门插件直接智能定位到中心线上。
图8 乾讯化工信息模型库Fig.8 The data base model of QIAN XUN chemical information
图9 生产二甲苯的工艺流程Fig.9 The flow chart of producing xylene
2.3 具备信息的二甲苯工艺流程
绘制的流程由基本模型组成，其模型中附加了诸类信息，如图10所示。例如可以利用5D关联数据库来非常便捷地计算工程量，项目基础数据可以在各管理部门进行协同和共享，工程量信息可以根据时空维度、构件类型等进行汇总、拆分、对比分析等，保证工程基础数据及时、准确地提供，为决策者制订工程造价项目管理、进度款管理等方面的决策提供
依据，提高施工预算精度和效率。利用报告工具功能将基本参数、技术参数、产品参数、成本参数导出，进行项目施工、造价等分析。导出的基本参数信息如图11所示。
图10 含信息的二甲苯工艺流程Fig.10 The flow chart including information of producing xylene
图11 基本参数信息Fig.11 The information of basic parameters
3 结 论
利用创建的独立模型库和二次开发的插件，建立了快速三维制图的方法，实现了以三维方式绘制化工工艺流程及过程分析的方法。将其应用于以2，5-二甲基呋喃为原料生产对二甲苯项目的工艺流程图绘制，提高了设计的速度及准确性，也实现了流程图的可视化、信息化等优点，为设计、施工、操作、投资、管理带来传统流程图所不具备的信息、协调、模拟等优点，所以SketchUp在化工工艺流程上有广泛的应用前景。
参考文献:湖南科技大学学报
【相关文献】
[1] 董其伍,刘敏珊,曹海亮.基于AutoCAD平台的换热设备零部件三维造型系统[J].化工进展,2003,22(1):71-75.
[2] 于冰沁,王向荣.浅析基于SketchUp软件的设计流程在景观设计中的应用[J].农业网络信息,2008(6):42-44.
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