Plant Design Review Based on AnyCAD
eryar@163.com
Abstract. AVEVA Review is used to 3D model visualization for plant or ship design, construction and operation. Taking data from a range of 3D design systems, AVEVA Review delivers a virtual reality view of a plant or ship which users from all disciplines can freely navigate to view areas of interest, communicate ideas or undertake reviews. Use AVEVA .Net can extract model from DESIGN database, and use AnyCAD .Net can visualize the model. This paper mainly focus on the usage of AnyCAD .Net, and also discuss how to read model data from DESIGN database by AVEVA .Net.
Key words. AVEVA Plant, PDMS, AVEVA .Net, AVEVA Review, AnyCAD, C#
1. Introduction
AVEVA Review為工廠或船舶設計、建造和運營提供三維模型可視化。對于結構復雜的工廠和船舶設計方案而言，精細化、易于導航的三維模型已經讓項目生命周期發生了徹底的轉變。從最初的項目投標到后續的設計、施工、調試及投入運營，只要用眼睛去看一看，就能掌握其中的來龍去脈。AVEVA Review的主要功能如下：
l 強大的設計方案審閱功能：AVEVA Review可從諸多種類的三維設計系統中提取數據，以此來為工廠或船舶創建一種“虛擬現實”的視圖畫面，而且各個專業的用戶都能自由地執行視圖導航，以查看感興趣的區域、交流想法或做出評論。他采用了標準的企業通信技術，并不依賴原始的三維設計軟件；
l 逼真的可視成像效果：極具真實感的交互圖形：融入了高性能的模型渲染功能，包括燈光、紋理、背景畫面、煙霧及實時陰影；支持導出顏色規則和半透明規則；可視化保溫及伴熱對象；實用型查看功能，多樣式的像機模式、立體效果及鍵盤操作視圖；逼真的動畫效果，創建場景漫游動畫、模擬物體運動及檢查運動物體間的碰撞情況；
Figure 1.1 Review with textures
Figure 1.2 Pipes and structures in Review
Figure 1.3 Review FPSO in 64bit
l 強大的模型處理功能：數據流技術實現了交互式模型可視成像，而且不受模型大小或復雜程度的限制；自動轉換并以流的方式傳送RVM、RVZ、ZGL、STEP、IGES及SAT格式的模型文件；將流式和非流式模型合并于同一個復合視圖；縮放、移動和旋轉模型；模型校準：即時獲取模型數據；模型測量功能；激光模型查看功能：將激光掃描模型導入AVEVA Review模型所在的場景中，并在這二者之間執行尺寸核準。直接連接到三維項目模型，瀏覽設計方案的層次結構、直接加載幾何體及查看對象屬性；
l 設計溝通：全球化溝通支持，對多個工作地點執行項目審閱；在AVEVA Review強大功能基礎上，集成了交互式三維設計方案交流手段，以便讓身處世界各地的項目參與方都能通過Internet實現聯網溝通；
業務上具有一些優勢：
l 節省時間和成本：使用AVEVA Review來對正在開發中的設計方案執行內容評估和進度評估，以此來提高項目的執行效率；更妥善地對裝配、施工和調試工作做出規劃；將激光掃描所得的完工項目測繪結果運用于改造或改建項目；
l 提高投標的成功率：使用Review來展現概念模型或投標專用模型，以此來提升項目提案的質量和吸引力；
l 完善運營：使用AVEVA Review來開展員工培訓，并執行安全和可操作性檢查；執行關鍵工序過程的動畫模擬；
綜上所述，可知三維可視化在設計中的重要意義。本文主要使用AVEVA .Net提供的SDK來讀取DESIGN數據庫的幾何模型數據，并在AnyCAD中實現可視化，以此來實現部分AVEVA Review的功能。因為AnyCAD也是用C#開發的，所以將AnyCAD與AVEVA接合起來開發還是很方便的。若有關于AVEVA .Net及AnyCAD .Net的任何問題，都可與我聯系：eryar@163.com。
2. Extract DESIGN model data by AVEVA .Net
AVEVA .Net提供了二次開發的統一接口，即IAddin，在其Start方法中可以增加命令。這樣就會在啟動AVEVA Plant/Marine時加載這個動態庫，將調用插件的Start方法來進行相關配置。這是AVEVA .Net的一種用法，即一定要啟動AVEVA Plant/AVEVA Marine。
AVEVA .Net還提供了一種開發方式，即獨立運行方式，這樣就不需要啟運AVEVA Plant/AVEVA Marine，直接生成一個可執行程序。本文使用這種方式從DESIGN/Outfitting中讀取幾何模型數據，并在AnyCAD中可視化。這樣就可以用一個獨立運行的程序來對AVEVA中的模型數據可視化。
在AVEVA中模型數據是以層次關系的樹結構來組織的，如下圖所示：
Figure 2.1 Design Explorer for Model Data
其中樹上每個節點對應AVEVA .Net中的類是DbElement：
Figure 2.2 DbElement Class
根據類DbElement這樣就可以把模型的幾何數據提取出來了。
3. Visualisation in AnyCAD
AnyCAD .Net圖形組件是為.Net開發者提供的專業圖形SDK，可大大加快三維程序的開發。AnyCAD .Net可以用來幾何造型、可視化及數據交換。AnyCAD .Net有如下功能：
l 造型：提供基本形狀的造型方法，如點、線、圓、球、長方體、圓柱體、圓錐體及由點生成的曲面；還提供了常見的一些造型算法，如拉伸體、旋轉體、倒角、倒圓等；提供了形狀的布爾操作算法，如合、差、并操作；
l 可視化：不需要編碼，提供了一些默認的相機操作，如對視圖的縮放、平移、旋轉等；選擇的管理，支持場景中形狀的拾取；可設置顯示模式，如線框模式、實體渲染模式等；可設置場景形狀的顯示樣式，包括顏色、材質及透明度等；可設置漸變的背景色；
l 數據交換：支持STEP、IGES、STL、DXF等常見的三維模型交換文件格式的導入導出；
AnyCAD .Net的使用還是很簡單的。首先添加如下程序集：AnyCAD.Foundation.Net.dll和AnyCAD.Presentation.Net.dll。
然后再添加可視化控件，你可以通過拖放一個RenderWindow3d控件到你的窗口。也可以通過程序動態創建，程序代碼及程序運行得到的三維場景如下所示：
public partial class FormMain : Form
{
// Render Control
private Presentation.RenderWindow3d renderView;
public FormMain()
{
InitializeComponent();
// Create renderView
this.renderView = new AnyCAD.Presentation.RenderWindow3d();
this.renderView.Location = new System.Drawing.Point(0, 27);
this.renderView.Size = this.Size;
this.renderView.TabIndex = 1;
this.Controls.Add(this.renderView);
}
// TODO
}
Figure 3.1 AnyCAD .Net Visualization Control
從DESIGN中讀取到模型數據后，就可以使用AnyCAD .Net造型算法來生成管道、設備、結構等模型了。AnyCAD .Net提供了簡單直接的造型算法，通過使用全局的BRepTools實例來建模，如下圖所示：
Figure 3.2 BRepTools Class of AnyCAD
創建一個基本形狀及對其可視化只需如下所示兩行代碼：
TopoShape cylinder = GlobalInstance.BrepTools.MakeCylinder(
new Vector3(120, 0, 0), new Vector3(0, 0, 1), 20, 100, 40, 315);
// You need to assign the Id for geometry for latter query usage.
renderView.ShowGeometry(cylinder, 103);
顯示效果如下圖所示：
Figure 3.3 A Cylinder in AnyCAD
為了使顯示效果更逼真，AnyCAD .Net提供了設置顏色、材質及透明度的功能。設置渲染樣式的方式有三種，如下圖所示：
Figure 3.4 Render Style of AnyCAD
設置面的顯示屬性的方法如下圖所示：
Figure 3.5 Set Face Render Style
綜上所述，AnyCAD .Net使用簡單，直觀。所以使用AVEVA .Net結合AnyCAD .Net可以快速開發出一個與AVEVA Review功能類似的產品出來，減少軟件的授權費用。
使用AnyCAD .Net開發出來的Review功能效果如下圖所示：
Figure 3.6 Models in AVEVA Design
Figure 3.7 Models in AnyCAD .Net
Figure 3.8 Valves with Insulation
4. Conclusion
本文簡要介紹了AVEVA Review的功能，使用AVEVA Review可以用來對員工進行培訓，還可用來在三維模型中執行安全和可操作性檢查，及對工廠設計中的關鍵工序過程進行動畫模擬。
通過使用AVEVA .Net的SDK可以直接從PDMS的DESIGN數據庫讀取模型的幾何數據。
通過使用AnyCAD .Net可以將PDMS數據庫的模型數據可視化，實現一些AVEVA Review的功能。由于都是使用C#來開發，且AnyCAD .Net的易于使用，可以將二者結合快速開發出一個三維模型瀏覽及校審的軟件。
5. References
1. AVEVA Review. http://www.aveva.com/
2. AnyCAD.Net. http://www.anycad.net/