1國(guó)內(nèi)外三維工廠設(shè)計(jì)軟件概況

目前，國(guó)外的三維工廠設(shè)計(jì)軟件主要有：英國(guó)AVEVA的PDMS、美國(guó)INTERGRAPH的PDS、SmartPlant3D和CADWorx，以及英國(guó)的MPDS4和美國(guó)Autodesk的AutoCADPlant3D；國(guó)產(chǎn)的有中科輔龍的PDSOF、長(zhǎng)沙優(yōu)易軟件的AutoPDMS。在這些三維軟件中，PDMS和SmartPlant3D主要用于大型企業(yè)，其他則主要用于中小型企業(yè)。國(guó)外軟件的主要缺點(diǎn)是缺少適合中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的等級(jí)庫(kù)，而國(guó)內(nèi)軟件在這方面都做得比較好，但國(guó)內(nèi)軟件的易用性方面還有待改善。三維工廠設(shè)計(jì)軟件基本上以三維配管為核心，主要包括以下核心模塊（圖1）：等級(jí)庫(kù)創(chuàng)建、管道與儀表流程圖（P&ID）繪制、參數(shù)化的三維設(shè)備建模、等級(jí)庫(kù)驅(qū)動(dòng)的三維配管、工程圖（正交和軸測(cè)圖）生成、報(bào)表輸出、碰撞檢查與漫游。此外，還包括多專業(yè)協(xié)同部分，如建筑、鋼結(jié)構(gòu)、電氣、暖通（HVAC）、儀表等。從三維工廠軟件的構(gòu)成可以看出，三維工廠設(shè)計(jì)的主要流程如下：等級(jí)庫(kù)和設(shè)備庫(kù)構(gòu)建→設(shè)備布置、配管→漫游與碰撞檢查→出圖和BOM表。

2三維工廠設(shè)計(jì)軟件在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用概況

目前，三維工廠設(shè)計(jì)軟件基本上是以化工系統(tǒng)為核心設(shè)計(jì)的，其在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用較少。國(guó)外有報(bào)道，CEL國(guó)際使用MPDS4進(jìn)行醫(yī)藥工廠設(shè)計(jì)，該公司在一個(gè)15000m2的建筑設(shè)計(jì)中使用了該軟件，在該項(xiàng)目中CEL公司配備了60人的團(tuán)隊(duì)，其中有12人同時(shí)使用MPDS4進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)。國(guó)內(nèi)某醫(yī)藥設(shè)計(jì)院在齊魯安替（臨沂）制藥有限公司二期新頭孢1合成車間工程中使用PDSOFT進(jìn)行設(shè)計(jì)。張春虹等在中藥提取車間設(shè)計(jì)中使用了三維配管軟件，而其他設(shè)計(jì)院也正在嘗試使用AutoCADPlant3D及CADWorx進(jìn)行工廠設(shè)計(jì)。此外，很多設(shè)備廠商已開始引入三維設(shè)計(jì)理念，如上海森松制藥設(shè)備工程有限公司嘗試用PDMS設(shè)計(jì)CIP系統(tǒng)。

3三維工廠設(shè)計(jì)軟件在醫(yī)藥行業(yè)中面臨的問題和解決方案

由于國(guó)內(nèi)外的三維工廠設(shè)計(jì)軟件都是以石油、化工、電力等領(lǐng)域?yàn)橹行脑O(shè)計(jì)的，因此，缺乏適用于醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)的等級(jí)庫(kù)。醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)以GMP為核心，而目前所有的三維工廠設(shè)計(jì)軟件都未涉足這一塊。因此，醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)行業(yè)在使用三維設(shè)計(jì)軟件時(shí)會(huì)遇到更多的困難。筆者結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勅S工廠設(shè)計(jì)在醫(yī)藥行業(yè)應(yīng)用中所面臨的一些問題及其解決方案。

3.1平臺(tái)搭建

平臺(tái)搭建包括軟件選擇和硬件配置2個(gè)方面。目前，所有的三維工廠設(shè)計(jì)軟件功能都很接近，但費(fèi)用和操作方式卻相差甚遠(yuǎn)，并且其所需要的硬件也不一樣，便宜的可能不到十萬，貴的達(dá)到千萬。不過軟件一旦選定，硬件就很少更換了。由于三維設(shè)計(jì)軟件的更換費(fèi)用高，且人員培訓(xùn)和適應(yīng)也需要時(shí)間，因此選擇一款適合自己企業(yè)的軟件就變得相當(dāng)重要。選擇軟件所要考慮的因素很多，比較重要的有：（1）軟件功能是否能滿足企業(yè)近期和長(zhǎng)遠(yuǎn)的設(shè)計(jì)需求。（2）使用是否簡(jiǎn)便，需考慮人員培訓(xùn)難易度和操作習(xí)慣等，使用難易度直接決定了三維設(shè)計(jì)的效率。（3）軟件的可擴(kuò)充性。軟件都是有通用性的，沒有任何一款軟件能夠滿足企業(yè)的所有要求，二次開發(fā)和定制是必須的。因此，軟件的可擴(kuò)充性就變得非常重要。（4）多專業(yè)協(xié)同是未來軟件發(fā)展的方向，因此三維軟件要求多專業(yè)協(xié)同方便。（5）軟件供應(yīng)商是否能夠提供良好的技術(shù)支持。需要注意的是，軟件銷售商在做推廣時(shí)，大都會(huì)放大自己的優(yōu)點(diǎn)，而有意隱瞞自己的缺陷。

任何一款產(chǎn)品都有其自身特點(diǎn)和缺點(diǎn)，并非越貴越好，只有適合自己企業(yè)需求才是最重要的。因此，企業(yè)最好能通過第三方的咨詢機(jī)構(gòu)了解三維軟件情況。另外，軟件供應(yīng)商的技術(shù)支持隊(duì)伍也比較有限，尋求專業(yè)的三維軟件技術(shù)支持機(jī)構(gòu)合作對(duì)于企業(yè)來說也非常重要。在硬件配置方面，通常軟件商都會(huì)給出最低配置和推薦配置，但由于不同軟件需求的硬件不一樣，因此必須以相應(yīng)的三維工廠設(shè)計(jì)軟件為中心進(jìn)行硬件配置。一般來說，三維工廠設(shè)計(jì)軟件在顯卡和內(nèi)存的需求上要求較高。由于硬盤的讀取速度較慢，對(duì)于較大的項(xiàng)目，硬盤就成了瓶頸。因此，最好能配置1個(gè)固態(tài)硬盤，這不僅能大幅提升開機(jī)和軟件啟動(dòng)速度，還能提高軟件的整體運(yùn)行速度。

3.2人才培訓(xùn)

人才是三維軟件設(shè)計(jì)的核心。目前，大多企業(yè)還比較缺乏三維設(shè)計(jì)人才，甚至高等學(xué)校也很少開設(shè)三維工廠設(shè)計(jì)的課程。而軟件商的培訓(xùn)也只是針對(duì)單一軟件使用的培訓(xùn)，并且現(xiàn)有的培訓(xùn)基本都是比較零碎的分塊培訓(xùn)，缺少整體培訓(xùn)，導(dǎo)致三維軟件的推廣緩慢。

3.3元件庫(kù)與等級(jí)庫(kù)構(gòu)建

在平臺(tái)搭建和人才培訓(xùn)結(jié)束后，就可以創(chuàng)建元件庫(kù)和等級(jí)庫(kù)。等級(jí)庫(kù)就是行業(yè)的管道、管件及閥門等的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。等級(jí)庫(kù)是配管的核心，通常軟件商只會(huì)提供通用的等級(jí)庫(kù)，而企業(yè)級(jí)的等級(jí)庫(kù)還需要自己創(chuàng)建。創(chuàng)建等級(jí)庫(kù)是一個(gè)枯燥而繁瑣的過程，但又是一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。一個(gè)企業(yè)應(yīng)該構(gòu)建自己的企業(yè)級(jí)等級(jí)庫(kù)，并安排專人負(fù)責(zé)等級(jí)庫(kù)維護(hù)和管理工作。企業(yè)級(jí)等級(jí)庫(kù)至少應(yīng)該包括行業(yè)等級(jí)庫(kù)和項(xiàng)目等級(jí)庫(kù)。當(dāng)開始一個(gè)新項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)該由等級(jí)庫(kù)管理員創(chuàng)建項(xiàng)目級(jí)等級(jí)庫(kù)，進(jìn)而提供給項(xiàng)目組統(tǒng)一使用。

3.4二維數(shù)據(jù)與文檔重用

企業(yè)都有大量的二維圖紙和文檔，完全放棄這些資源將是極大的浪費(fèi)，因此如何重用這些圖紙和文檔是二維向三維過渡的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是，目前很多向3D轉(zhuǎn)型的企業(yè)都將3D和2D分割開，造成大量二維文檔不能重用，這在三維軟件使用中需要著重考慮。

3.5出圖標(biāo)準(zhǔn)與文檔生成

目前，所有三維工廠設(shè)計(jì)軟件都能直接通過三維模型生成二維圖紙，并產(chǎn)生材料表。但這些樣式可能不符合企業(yè)需求，企業(yè)需要自行設(shè)計(jì)自己的樣式。

3.6二次開發(fā)

由于任何一款軟件都不能完全符合企業(yè)需求，因此二次開發(fā)就成為必然。不過，企業(yè)并不需要自己進(jìn)行二次開發(fā)，這需要專業(yè)人員進(jìn)行，自己開發(fā)不僅費(fèi)力，而且效果差，很有可能會(huì)耽誤項(xiàng)目進(jìn)度。

3.7GMP要求

如何將GMP要求納入三維設(shè)計(jì)軟件中，是醫(yī)藥行業(yè)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。三維設(shè)計(jì)軟件不僅可以檢查硬碰撞，還可以自己設(shè)定規(guī)則檢查軟碰撞。因此，可以考慮將部分GMP要求納入軟件碰撞規(guī)則。當(dāng)然，最好是開發(fā)出醫(yī)藥工程專用的插件。

4結(jié)語(yǔ)

三維設(shè)計(jì)不僅直觀，而且精度高，省時(shí)省力，能大大提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。設(shè)計(jì)從二維向三維遷移是必然的趨勢(shì)，醫(yī)藥行業(yè)必須重視起來，成立三維項(xiàng)目組，統(tǒng)籌規(guī)劃，及早邁入三維設(shè)計(jì)行列。

作者：朱秋享 李振輝 單位：福州大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院 中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)重慶醫(yī)藥設(shè)計(jì)院