2024年5月5日发(作者：)

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４８卷增刊　

中　国　造　船　

Ｖｏ１．４８　Ｓｐｅｃｉａｌ　

２００７年ｌ１月　

ＳＨＩＰＢＵＩＬＤ　Ｇ　ＯＦ　ＣＨ　Ａ　

ＮＯＶ．２００７　

文章编号：１０００．４８８２（２００７）Ｓ．０２７１．０５　

ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ在ＷＺ　１　１—１平台详细设计　

中的应用　

陈朝明，崔连巍，王勇飞　

（上海利策科技有限公司，上海２０００５２）　

摘要　

主要介绍中国海洋石油西部分公司ＷＺｌ１．１平台的特点及ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ三维设计软件在该平台详　

细设计中的成功应用。　

关　键词：ＶＡＮＴＡＧＥＰＤＭＳ，三维模型设计，数据库；详细设计　

１　引言　

近年来，随着陆上石油储量的不断减少以及国际上石油价格的不断上涨，海洋石油的开采越来越　

被世界各国所重视。但是由于海洋石油开采具有的平台造价高、布局小；结构、设备及管道密集等特　

点，若仍然采用传统的二维工程设计模式，必然难以避免在设计过程中出现“错、漏、碰、缺”等诸多　

问题。　

上海利策科技有限公司成功地引进ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ三维辅助设计软件，对中海油西部分公司　

ＷＺ１１．１平台进行三维辅助设计，也是国内首次使用ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ三维辅助设计软件进行的海洋　

工程设计，高质量地完成了设计，取得了很好的效果。　

２中国海洋石油西部分公司ＷＺｌｌ一１平台特点　

中国海洋石油西部分公司ＷＺ１１．１平台位于我国北部湾涠洲岛附近，是固定式钢结构井口平台，　

导管架水深３７ｍ，平台上部组块包括井口平台、主配电室、中控室、生活楼以及直升机平台。井口平　

台包括井口、计量、分离以及外输系统、燃料气火炬系统、海水净化处理以及增压注水系统、安全／　

消防系统、公用工程风系统、电力供应系统等。整个平台总共分四层，其中容器、机泵等大小设备总　

数达到８０台，成撬设备只有ｌ８台，管道６５０多根，整个井口平台（除了生活楼）的重量就将近２８００ｔ。　

可想而知，ＷＺ１１．１整个平台钢结构布置是非常复杂、设备及管道的密集程度是相当的大；再加上工　

期短（详细设计只有三个多月）、设计条件苛刻，如果没有三维模型软件进行辅助设计，设计难度将　

会是非常大的。　

３　ＰＤＭＳ三维设计软件在ＷＺ１１—１平台详细设计中的应用　

下面主要通过ＰＤＭＳ三维辅助设计与传统二维设计的比较，来体现ＰＤＭＳ三维设计软件在设计　

过程中的优点，归结有以下几点：　

３．１元件库建立及完善使三维模型直观化　

对于海洋油气开采平台，其结构复杂、工艺控制繁琐、设备及管道布置密集等，如果仍然采用传　

统的二维设计模式，则设计过程将是既枯躁又乏味：且对于其复杂的结构、密集的管道及设备布置，　

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２７２　学术论文　

这要求设计者要有很好的空间想象能力、较高的专业技术水平；再加上如果工期紧张，考虑不周的现　

象将会影响到设计的质量和效果，从而导致其管道和其它专业在施工建造过程中出现大量的“错、漏、　

碰、缺”等问题，从而增加返工率。　

ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ是实体模型直观的三维设计软件，其控制视图灵活，采用全实体渲染的现实方　

式；其组件外形可以由项目数据库控制，利用其建立起来的各种设备、管道、结构等的三维模型直观、　

贴切、逼真，且能如实地反映出将来它们在空间之间的相对关系，也非常有利于设计方案的进一步优　

化，保证了设计的准确性；并大大提高了设计者的兴趣及不用亲临现场就能体会到近似现场的感觉，　

从而减少了“错、漏、碰、缺”等问题。　

鉴于ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ软件创建出来的模型有如此好的效果，为了能让各个专业建立ＰＤＭＳ三　

维模型能更直观、贴切地反映出事物的本体特性和形状，我们在ＷＺｌｌ－１平台详细设计之初就立足于　

元件数据库的创建以及完善，力求每个结构、设备及管道元件的形状及构造尽可能与实物相像，并根　

据供货商图纸不断地修改、完善设备模型及管道元件库。为此，我们在ＷＺｌｌ－ｌ平台详细设计过程中，　

管道等级就设置了ｌ５个、管道元件２０００多个、支吊架元件５ｏ０多个，另外还有仪表调节阀、压力表、　

温度计、液位计、远传开关等元件２００多个，可以说非常形象、逼真地建立起了ＷＺｌｌ－ｌ平台各个专　

业三维模型，在很大程度上保证了整个平台的建造安装施工的顺利进行。　

３．２提高图纸质量、缩短设计周期及项目的建造周期　

在ＷＺｌ　１．１平台上部组块的详细没计中，我们采用ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ三维辅助设计软件，提高了　

员工设计的积极性和准确度，并且出版的管道平面布置图、单管图、管道支吊架平面布置图、管道支　

吊架详图及材料报表均采用计算机自动抽取；这就大大减少了许多人为的错误，从而保证了图纸的高　

质量、高准确性，节省了用于绘制单管图和统计材料的大量时间。　

由于图纸质量的准确性提高了，给施工进度提供了很好的保证。节省了由于图纸错误，用于重新　

调整设计方案及施工返工的时间，从而加快了建造进度，缩短了施＿Ｔ周期。　

３．３　ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ三维管道模型的数据一致性检查　

ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ管道建模的操作，其要求设计者对大部分的管件进行选择性操作，这就增加了　

建模的难度，并提高了对设计者的专业技术要求，也就无形中增加了设计过程中出错的几率。　

为了解决这个问题，ＰＤＭＳ提供了管道数据一致性检查的功能。ＰＤＭＳ可以根据管道生成原则，　

在管道数据一致性检查的过程中，自动把检查出管道的错误信息，并将其罗列在提示框中。设计者可　

以根据所提示的信息对模型进行相应修改、完善并最终达到整个管道的元件数据相一致，然后才能顺　

利地抽取出ＩＳＯ单管图。　

３．４实时碰撞检查　

传统的二维设计中难免遇到“错、漏、碰、缺”四大问题，且设计中的错误、碰撞等问题通常是　

在工程施工和安装过程中才被发现及纠正的，势必会造成施工的返工、材料的浪费以及工期的延误等　

问题，这些问题的解决就成了设计成功与否的关键。　

ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ软件具有极强的碰撞检查功能，可以对三维模型进行实时碰撞检查。这样在设　

计过程中就可减少常见病、多发病——碰撞问题，并提高设计质量，也能为多专业实时协同合作提供　

了保证，且减少了专业间由于沟通不够而导致相互之间的碰撞。解决了此问题也就为设计的成功提供　

了极大保障，在客观上使我们的设计成果得到业主进一步认可，并且为施工建造的顺利进行、材料的　

节省及工期的缩短提供了有力的保障。　

３．５重量及重心计算　

重量以及重心对一个平台来说相当重要，它们牵涉到结构载荷计算及平台操作稳定性计算。传统　

的二维设计模式，只能由人工来计算整个平台的重量及重心，这个工作耗时多且复杂。　

但ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ开发出来了重量及重心的计算，只要元件数据库内加载了重量等信息，就可　

以通过运行相应的程序，并通过计算机自动地计算出整个平台的管道、设备、结构等专业的重量及重　

心，并最终达到计算整个平台的总重量以及重心的目的。　

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陈朝明等：ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ在ＷＺＩ　１．１平臼详细设计中的应用　２７３　

计算机自动计算重心的功能节省了结构、管道、设备等其它专业原来耗于重心计算的大量　】二时，　

也使得设计者能抽出更多时间来进行方案的优化工作，同时降低了工程的运营成本；且方便了结构专　

业对平台吊点的准确设置及定位，为平台的安装、吊装及运营提供了极有力的安全保障。　

３．６精确统计材料　

对每一个石油或化工工程项目，管道连接件及阀门的材料费用占到１５％左右，所以材料统计的准　

确与否将直接影响到项目费用控制；而且如果材料缺漏而无法及时到货，将会影响到整个工程的施工　

进度。　

对于传统的二维设计模式，其材料统计是基于简单的人工累加统计方式，材料统计过程中难以避　

免人为的错、漏等问题，而且设计耗费不少的工时。　

而采用ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ进行设计，其整个模型（包括管道、结构、电气、仪表等专业）的材料　

均可利用计算机进行自动抽取统计，并自动生成相应的材料统计报表。其整个过程均为计算机自动操　

作，材料统计报表耗时少、准确性高、可靠性强，这就大大减少了人为统计材料时容易造成的错算、　

误算、漏算等问题；且由于ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ能够对每一根管道的材料数据进行一致性检查，这又在　

应用材料及材料统计的准确性方面均增加了一个有力的保障，从而给设计方、施工方以及业主均减少　

了不必要的麻烦，为整个工程的ｉｌＯｉＮ完成增添了保证。　

３．７管道支吊架及其详图　

管道支吊架设计的正确与否将直接影响管系的稳定性，且影响到整个系统正常运行以及平台的安　

全操作。ＷＺＩｌ－ｌ平台的设计过程中，由于我们公司人力资源不足，无法腾出更多的时间用于管道支　

吊架数据库创建及更新，只能仍然使用传统的手工绘制管道支吊架详图。虽然我们以结构形式建造了　

管道支吊架的基本模型，但仍然耗用了大量的工时，并出现一定量的人为错误，使得整个平台的设计　

周期比预计拖后了将近一个月。　

如果能够利用ＡＶＥＶＡ公司的ＭＤＳ软件进行管道支吊架的建库以及建模，以行业内平均水平耗　

时统计，估计可以节省数量相当大的工时，并能更好地优化设计方案，缩短设计的周期，降低工程设　

计的运营成本。　

３．８建模的创新　

在ＷＺｌｌ－ｌ平台设计过程中，为了能更好的管理，我们把平台上撬内和撬外的管道分区间模型建　

造，把撬内管道设置在设备所属区，把撬外管道作为单独的管道区。这给我们将来的材料抽取带来很　

大的方便；避免了在传统的二维设计模式中，由于撬内、撬外管道同处在一个平面图上，容易统计错　

误管道材料的特点；或者由于设计人员错误的理解，以至于在绘制撬内管道的单管图时，浪费了工时　

从而导致ＭＴＯ的错误。　

对于分区分专业的协同合作，我们可以通过ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ模型非常直观地看到各个专业作业　

面与管道之间的相对位置，并优化及调整了各个专业自身的设计方案，避免各个专业之间的相互碰撞　

问题，节省了专业之间图纸会签的大量时问。　

３．９数据库的管理　

ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ的元件库结构中，主要是通过指针引用关系来维持联系，对层次和结构没有很　

严格的限制，管道的元件库的树状结构可以灵活的设计，但管理好数据库却仍然是非常重要的工作。　

为了更好的管理、查找、定位以及设计，我们根据ＰＤＭＳ编码系统规则，作了以下几点：　

（１）设置专门的管理员：由于ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ的项目管理复杂，数据库要求专业技术高，为　

了便于管理，我们设置了专业知识以及管理能力较强的人员作为ＰＤＭＳ管理员。这样就保证整个项目　

的管理不至于混乱，并提高了三维模型的准确率。　

（２）根据项目名称建立相应的一对一数据库：由于各个项目之间总有或多或少的不相同之处，　

为了不至于混淆以便管理，我们把与其它项目相同部分的元件库作为公共数据库区，并设置宏定义指　

针指向相应的数据库区加以调用即可；至于不同部分，我们再根据各个项目建立一对一数据库区，作　

为各个项目本身特性专属区。由于数据库共享区和特性区互相相对独立，这样就为不同项目的数据库　

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２７４　中　国　造　船　学术论文　

的创建节省了时间。　

（３）根据不同专业的等级规格书建立相应的ＰＤＭＳ元件等级：为了能更贴切地表达实体的实际　

特性，我们根据不同专业的等级规格书建立了各种不同专业的ＰＤＭＳ元件等级，以备建模时能准确地　

选中相应所需元件，提高建模的准确性。　

（４）多写数据库：由于ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ可以达到多专业、多人同时实时在线操作，我４ｆＪ￣Ｊ建　

了多专业多人多写数据库，保证了多专业同时协同合作以及单专业多人同时合作，增强ＶＡＮＴＡＧＥ　

ＰＤＭＳ三维辅助设计软件的利用率和充分发挥其本身特性，同时为设计周期的缩短提供了保障。　

（５）数据库的更新：在设计过程中，根据供货商图纸信息不断更新数据库，以保证数据库能适　

应项目的技术要求以及相应的规范规定，为模型的准确性提供充分保障。　

通过以上五个办法，为ＷＺ１ｌ—ｌ平台详细设计做好了充分准备，并为各个专业协同及单边作业提　

供了保障。　

３．１Ｏ结果调查报告　

据我们多方查证，采用传统的二维工程设计模式对海上采油平台进行设计，由于种种原因，其管　

道在安装施工过程中的返工率是相当高的；其中由于设计方原因造成的修改返工率也占了不小的比　

率，其中最主要的问题是错、漏、碰、缺等问题，尤为突出的就是碰撞的问题。　

在ＷＺ１１．１井１５１平台上部组块的设计过程中，我４＇ｒＪ￣ｌ进了ＶＡＮＴＡＧＥＰＤＭＳ三维辅助设计软件进　

行设计。据业主、施工方及本公司设计现场代表三方反馈的信息表明，ＷＺ１１．１平台总的管道安装施　

工返工率不到３０％，这样的管道安装施工的返工率是相当低的。且其中由于设计人员失误而造成的管　

道安装施工返工率占不到５％。可以说整个ＷＺ１１．１平台的管道及其它专业的设计取得了很大的成功，　

为海上采油平台三维模型辅助设计开了个好头，也为公司在海洋石油平台的设计迈出了坚实的一步。　

３．１１　ＰＤＭＳ模型与实物对比　

ＷＺ１１．１平台已ＩｌＯｉＮ施工完毕，图ｌ示出了用ＰＤＭＳ做的模型照片，图２示出了在现场拍摄的已　

安装好的实景照片。　

图１　ＰＤＭＳ设计模型　图２实景　

通过上面图ｌ图２的比较，可以看出，模型已经能非常形象地体现实际物体的形状及相互之间的　

空问关系，这样就为我们的设计方案的优化提供了很好的帮助，也为设计人员技术水平的提高提供了　

模拟现场。　

４结语　

ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ三维设计软件的应用，使得设计由平面设计转变为空间设计，它使设计过程更　

加直观、形象及细化，其优点如下：　

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４８卷增刊　陈朝明等：ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ在ＷＺＩ１－１平台详细设计中的应用　２７５　

（１）降低了劳动强度：直观的三维模型，使得设计人员无须拥有很强的空间想象力，使设计工　

作直观化、形象化、易于理解和操控，降低了设计人员的劳动强度。　

（２）设计方案的优化：由于三维设计直观、形象、省时，易于发现专业间及专业内部存在的潜　

在错误，使得设计人员有更多时间进行方案的优化。　

（３）设计准确性提高：由于ＰＤＭＳ可以进行数据一致性检查、碰撞检查、自动抽去材料报表、　

自动计算重心等优点，这就无形中比传统二维设计模式提高了设计的效果，减少了错、漏、碰、缺等　

问题，提高了设计的准确率。　

（４）各专业间同时协作，更能直观地发现问题：ＰＤＭＳ能够同时在线多专业协作使得设计工作　

很直观，并能及早地发现各专业间存在的潜在问题，并及时解决，也减少了大量的专业之间ＩＤＣ图纸　

的工作量。　

（５）省去了大量用于绘制单管图、材料统计及重量和重心计算的时间：ＰＤＭＳ能自动抽取ＩＳＯ　

图、管道支吊架详图、材料统计及重心计算等工作，使得整个工程的后续工作能准确、快速、轻松地　

开展起来，这就缩短了整个工程的建造周期，降低了业主和设计方的运营成本。　

综上所述，ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ三维设计软件在ＷＺ１１．１详细设计中的应用优化了设计方案，提高　

了精度，减少了失误，保证了设计进度及缩短了建造周期，这次设计是很成功的，利用ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ　

三维设计软件进行海洋工程设计也是一种很值得推广的做法。　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ　ｉｎ　ＷＺｌｌ一１　Ｐｌａｔｆｏｒｍ　Ｄｅｔａｉｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　

ＣＨＥＮ　Ｃｈａｏ—ｍｉｎｇ，ＣＵＩ　Ｌｉａｎ—ｗｅｉ，ＷＡＮＧ　Ｙｏｎｇ—ｆｅｉ　

（ＲＩＣＨＴＥＣＨ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｓｈａｎｇｈａｉ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００５２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　

Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ＷＺＨ　１　ｌ一１　ｏｆｆｓｈｏｒｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｏｆ　ＣＮＯＯＣ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａｎｄ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ　

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ＷＺＨ１　ｌ一１　ｏｆｆｓｈｏｒｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ　ｉｓ　ｅｘｐａｔｉｍｅｄ　ｉｎ　

ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＶＡＮＴＡＧＥ　ＰＤＭＳ；３ｄ　ｄｅｓｉｇｎ；Ｄａｔａ　ｂａｓｅ；Ｄｅｔａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　

作者简介　

陈朝明　１９７６年生，工学学士。主要从事海洋石油平台管道系统设计及研究工作。　

崔连巍　１９７０年生，工学学士。主要从事海洋石油平台设计及项目管理工作。　

王勇飞　１９７９年生，工学学士。主要从事海洋石油平台管道系统设计及研究工作。