随着电子科技的发展，计算机技术已经成为各行各业必不可少的工具。就设计行业而言，计算机在工程设计和管理中的应用已经逐步成为衡量工程设计水平的标志之一。虽经十余年的探索和开发，但国内设计单位在整体使用水平上还没有显著的突破。
随着硬件技术的迅速发展，近年来一些国际知名的软件公司逐步开发和完善了一批能够付之于工厂设计的三维整体设计系统。这些设计系统突破了传统的在二维平面进行图纸设计的概念，将工程设计转化到在一个真正的三维电子空间建立工厂实体模型的实践。这些工厂设计系统（PDS）由于其多种的优越性，已经广泛地为西方的一些大型工程和咨询公司所使用。我们所熟知的一些国际知名的设备供货集团（如西门子、三菱、ALSTOM等公司）及一些大型的工程公司都在近年装备了先进的三维工厂设计系统。在我国，石油化工行业的一些设计单位也率先采用这一设计技术，并将其成功应用于国内的设计工程项目中。
在我国设计行业不断面向市场的进程中，电力设计也不能例外，只有尽快与国际接轨，达到和赶上国际先进的设计技术水平，才能最大限度地提高综合竞争实力。对于机务专业，广泛应用先进的三维设计技术来提高设计的技术含量，节省项目投资，统一标准化的设计已经成为提高设计技术水平的出路之一。
目前，世界上已经有多种功能比较齐全的三维设计系统，INTERGRAPH公司的PDS就是其中的佼佼者，它能够在计算机中模拟工厂设施，通过集成和利用各种不同的软件模块，实现建立工程模型，进行初步设计、施工图设计和设计审查等各项功能，而且由于其参考数据库具有标准性及开放性，易于参照各国的标准对数据库进行开发和维 护。该公司的PDS已被多家国际工程公司采用。与法国ALSTOM公司进行了设计合作，采用外方的设计管理程序，利用美国PDS软件和工作站，完成了岭澳核电站常规岛三维模型设计工作。
1 PDS的主要功能
PDS功能强大，能够满足二维和三维设计的各项要求。
二维设计功能主要是用于制作管道系统流程图和管道仪表流程图，并且提取一些相关的报告清单和材料表。由于二维功能可将数据输入到后来的详细管道设计中去，所以可以保证流程图设计与管道布置一致。
三维设计功能是整个系统的重心，是实现其工程设计最重要的组成部分。这一部分主要具有建立三维的工厂电子模型、抽取管道施工图（isometricdrawing）、产生厂房各种布置图、进行设计碰撞检查等功能。PDS三维设计的主要模块有设备模型模块、钢结构模块、管道设计模块、参考数据库管理模块、图形管理模块、PDS应力分析接口、碰撞检查－管理模块、管道轴侧图接口、报表生成模块和设计审查模块等。
2 PDS三维设计技术在核电站设计中的应用
与常规的机务设计不同，三维设计技术是一项全新的设计技术，它需要用到庞大的PDS和截然不同的设计管理方式。为此，在岭澳核电站设计工程中，广东省电力设计研究院建立了包括30余个设备模型文件、20多个管道模型文件、7个钢结构模型文件和8个混凝土结构模型文件在内的工厂模型，解决了工作范围的全部碰撞，生成一批包括管道轴侧图（157张）、平断面布置图（14张）和支吊架安装图（758张）的施工文件，通过了外方的最终验收。
3 PDS三维设计技术产生的效益
3．1 更新设计思想
3．1．1 设计方式简洁形象
采用三维模型的技术，使得设计由原本在平面图纸上布置工厂的设备和设施，改为在一个虚拟的三维空间中“建造”一个真正的工厂。PDS全面地将工厂设计的各专业有机地结合到一起。系统允许设计者在三维空间中模拟工厂的各个部分，包括：厂房土建、钢结构、爬梯及扶梯、电缆通道、电气表盘、HVAC设备、热交换器及泵、管道、管道支吊架等等设备和设施。它能够在整个设计过程中为用户提供一套全过程的电子模拟工厂，它能够按照用户的要求不断地被更新，并且通过与材料及工程数据库的联结，对电厂寿命全过程的设计修改和变更进行控制。
3．1．2 工厂设计无碰撞
在传统的设计实践中，由于各专业和各分册设计人员不能有效地沟通，且受二维设计空间的局限，设计单位提交的施工图纸，在现场施工过程中不可避免地存在着这样和那样的碰撞，有的甚至会对工期及费用造成较大的影响。PDS的三维设计系统允许用户在一个共同的三维空间中运用模块进行碰撞检查，使得设计的工厂成为一个真正的“无碰撞”工厂。这对降低工程施工成本、缩短施工工期都有重要的意义。
3．1．3 自动生成管道施工文件
传统的设计过程中，管道施工文件的设计工作占机务专业的绝大多数工作量，例如一个300 MW机组的发电厂，机务专业管道施工文件上千张，约耗6 000个设计工作日。采用PDS三维设计，建立模型后可自动生成平面布置图、管道轴侧图、材料报表和材料汇总表等管道施工文件，节省了设计工作量，图纸文件准确、规范、美观，有利于减少施工差错，可节省人力、物力。
3．1．4 设计统一、标准
由于管道模型必须与参考数据库中管道的规格相一致，所以在开展工程设计之前，工程项目负责人就可以通过定义参考数据库的内容来限定设计者在设计中将要用到的管件规格。对一个项目来说，通过参考数据库统一工程的设计标准具有多方面的优越性。可以使工程项目管理者根据材料市场的变化，有效地控制整个工程选用的材料类型和规格；同时规范了需要采购材料的类别，减轻了采购人员的工作，另外对降低采购价格也具有积极的意义。
3．1．5 优化设计，减少设计错误
三维设计系统具有从初步设计到详细设计，从二维到三维的全套CAD功能。可以让设计者将方案设计的有关数据直接输入到详细设计中，通过数据库来控制设计输入数据，从而在很大程度上减少了设计者在工程执行过程中对数据的输入和汇总，极大地降低了人为因素对工程设计成品质量影响的可能性。另外，由于各个模块在一个整体系统中运行，降低了设计文件出现矛盾信息的可能性。
3．1．6 提供了材料管理的基础
对于一个大型工程项目，设计与材料采购、材料的现场管理和施工是密不可分。运用PDS进行工程项目设计，可有机地管理控制这几部分环节。
3．2 适应市场经济，与国际接轨
3．2．1 电力工程招、投标中的有力武器
在当前国内逐步规范市场，鼓励竞争的形势下，作为设计单位也不可避免地面临走向市场、参加工程投标竞争的局面。用合理的价格，提供优质的服务是宗旨，也是自身生存的根本，采用三维工厂设计技术，与国际接轨是提高设计水平和增强竞争力的必由之路。
3．2．2 扩大设计范围，分包国际大公司承包工程的必备条件
当前的国际电力市场，基本上由几家实力雄厚的国际大公司占领，我国的人力成本低廉，作为一个业务增长点，设计单位寻求与国外工程公司合作，分包和参与部分设计项目，亦是一个新的发展方向。前面已经介绍，国际供货商目前均已采用三维设计技术，具备三维设计的能力也就成为参与国际大公司承包工程的必备条件。
3．3 高新技术导致电力设计的革命
3．3．1 数据库管理
三维系统是一个功能齐备、系统庞大的设计体系。在软件应用方面，掌握其使用技术并运用于工程实践是开展设计工程项目必不可少的条件，而如何管理和应用数据库又是应用这项设计技术的关键。 PDS系统中存在三大数据库，分别是：参考数据库、工程数据库和设计数据库。这三类数据库集中了工程项目的来源和结论，是整个PDS的心脏所在。正是由于管道模型的设计与参考数据库息息相关，在这三类数据库中，参考数据库又是管道设计的重要来源。在开展设计工程前，首先要确定工程使用的设计标准和要求，用户需要对参考数据库进行修改或更新，以填入所需使用的管道设计标准的有关参数，这一过程被称为“用户化”。通过近十年的探索和开发，国内电力设计单位在使用国内设计标准进行CAD设计上做了大量的准备工作，完全具备将PDS的参考数据库进行“国产化”的能力。
3．3．2 网络管理
一个工厂模型的建立往往需要积聚十几甚至几十个人来共同完成。进行三维设计要求设计者们在一个计算机网络上共同开展模型设计。如何管理好工作者在网络中的工作权限，确保大家在网络中既相互联系又相互独立地、安全地工作，亦是使用三维设计技术的一个关键。我们认为计算机网络的用户化管理及数据资源备份管理都是十分重要。
3．3．3 程序管理
三维设计体系打破设计单位目前的以“分册”为基础的设计管理模式，在设计管理方面，PDS也有着十分鲜明的特点，其主要体现在对设计过程的控制和对设计结论的控制两方面。
过程控制指的是在设计中使用严格的设计管理程序来控制模型制作的每一个步骤。三维模型设计如同在电子空间中建立一个工程项目，是一项由众多设计者参与的集体劳动。在每个模型制作的过程中，需记录输入的信息并由设计人和校对人共同确认；在使用碰撞检查功能进行模型检查时，需要根据碰撞检查报告记录对每个碰撞点的意见和修改信息；对于发生设计修改的情况，需要在设计依据的母本上记载修改的信息和来源等等。有了各种控制手段就基本上可以确保在设计中模型输入的正确性和设计方案的可追索性。
设计结论的控制是指对设计成品的校审程序。三维模型的设计成品一般都是在模型输入工作结束、设计检查完成后一次性抽取出来的。虽然在模型输入后已经由模型校对人对模型进行过核对，但由于与施工有关的一些参数和信息直接关系到管道的施工和定货，所以对于这些成品，一样要严格遵循校对程序进行核对，以保证其正确性。
4 PDS三维工厂设计技术的普及
三维模型设计的主要优点主要集中于：建立动态的电厂模型；进行碰撞检查；自动生成设计图纸和统计表等文件；提供整套电子文件。国外大型的工程公司已经将三维设计技术应用到几乎所有的大型工业项目，在我国，单机容量300 MW以上的大型发电厂工程采用计算机三维模型设计，也是电力建设的趋势。
利用三维设计系统可以从根本上提高机务专业乃至整个电力设计工程的设计技术水平，为用户提供现代化的优质的设计成品，以及一套可跟踪电厂全过程的“电子三维管理工具”，为电厂审查设计方案、控制设计质量、控制材料采购、控制投资成本等提供了先进的手段。它也为电力行业MIS管理系统向生产领域扩大化提供有利的方法的创造性进步，其经济效益和社会效益都是非常显著的。伴随着国家经济形势的进一步好转，电力建设也将面临着更多的机遇，这些都使电力设计者对将三维设计技术普及应用于电力工程充满了信心。
