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(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營提供三維模型可視化。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工廠和船舶設(shè)計(jì)方案而言，精細(xì)化、易于導(dǎo)航的三維模型已經(jīng)讓項(xiàng)目生命周期發(fā)生了徹底的轉(zhuǎn)變。從最初的項(xiàng)目投標(biāo)到后續(xù)的設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試及投入運(yùn)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(qiáng)大的設(shè)計(jì)方案審閱功能：AVEVA Review可從諸多種類的三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)，以此來為工廠或船舶創(chuàng)建一種“虛擬現(xiàn)實(shí)”的視圖畫面，而且各個(gè)專業(yè)的用戶都能自由地執(zhí)行視圖導(dǎo)航，以查看感興趣的區(qū)域、交流想法或做出評(píng)論。他采用了標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)通信技術(shù)，并不依賴原始的三維設(shè)計(jì)軟件；

l 逼真的可視成像效果：極具真實(shí)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(shí)時(shí)陰影；支持導(dǎo)出顏色規(guī)則和半透明規(guī)則；可視化保溫及伴熱對(duì)象；實(shí)用型查看功能，多樣式的像機(jī)模式、立體效果及鍵盤操作視圖；逼真的動(dòng)畫效果，創(chuàng)建場(chǎng)景漫游動(dòng)畫、模擬物體運(yùn)動(dòng)及檢查運(yùn)動(dòng)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(qiáng)大的模型處理功能：數(shù)據(jù)流技術(shù)實(shí)現(xiàn)了交互式模型可視成像，而且不受模型大小或復(fù)雜程度的限制；自動(dòng)轉(zhuǎn)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(gè)復(fù)合視圖；縮放、移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)模型；模型校準(zhǔn)：即時(shí)獲取模型數(shù)據(jù)；模型測(cè)量功能；激光模型查看功能：將激光掃描模型導(dǎo)入AVEVA Review模型所在的場(chǎng)景中，并在這二者之間執(zhí)行尺寸核準(zhǔn)。直接連接到三維項(xiàng)目模型，瀏覽設(shè)計(jì)方案的層次結(jié)構(gòu)、直接加載幾何體及查看對(duì)象屬性；

l 設(shè)計(jì)溝通：全球化溝通支持，對(duì)多個(gè)工作地點(diǎn)執(zhí)行項(xiàng)目審閱；在AVEVA Review強(qiáng)大功能基礎(chǔ)上，集成了交互式三維設(shè)計(jì)方案交流手段，以便讓身處世界各地的項(xiàng)目參與方都能通過Internet實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)溝通；

業(yè)務(wù)上具有一些優(yōu)勢(shì)：

l 節(jié)省時(shí)間和成本：使用AVEVA Review來對(duì)正在開發(fā)中的設(shè)計(jì)方案執(zhí)行內(nèi)容評(píng)估和進(jìn)度評(píng)估，以此來提高項(xiàng)目的執(zhí)行效率；更妥善地對(duì)裝配、施工和調(diào)試工作做出規(guī)劃；將激光掃描所得的完工項(xiàng)目測(cè)繪結(jié)果運(yùn)用于改造或改建項(xiàng)目；

l 提高投標(biāo)的成功率：使用Review來展現(xiàn)概念模型或投標(biāo)專用模型，以此來提升項(xiàng)目提案的質(zhì)量和吸引力；

l 完善運(yùn)營：使用AVEVA Review來開展員工培訓(xùn)，并執(zhí)行安全和可操作性檢查；執(zhí)行關(guān)鍵工序過程的動(dòng)畫模擬；

綜上所述，可知三維可視化在設(shè)計(jì)中的重要意義。本文主要使用AVEVA .Net提供的SDK來讀取DESIGN數(shù)據(jù)庫的幾何模型數(shù)據(jù)，并在AnyCAD中實(shí)現(xiàn)可視化，以此來實(shí)現(xiàn)部分AVEVA Review的功能。因?yàn)锳nyCAD也是用C#開發(fā)的，所以將AnyCAD與AVEVA接合起來開發(fā)還是很方便的。若有關(guān)于AVEVA .Net及AnyCAD .Net的任何問題，都可與我聯(lián)系：eryar@163.com。

2. Extract DESIGN model data by AVEVA .Net

AVEVA .Net提供了二次開發(fā)的統(tǒng)一接口，即IAddin，在其Start方法中可以增加命令。這樣就會(huì)在啟動(dòng)AVEVA Plant/Marine時(shí)加載這個(gè)動(dòng)態(tài)庫，將調(diào)用插件的Start方法來進(jìn)行相關(guān)配置。這是AVEVA .Net的一種用法，即一定要啟動(dòng)AVEVA Plant/AVEVA Marine。

AVEVA .Net還提供了一種開發(fā)方式，即獨(dú)立運(yùn)行方式，這樣就不需要啟運(yùn)AVEVA Plant/AVEVA  Marine，直接生成一個(gè)可執(zhí)行程序。本文使用這種方式從DESIGN/Outfitting中讀取幾何模型數(shù)據(jù)，并在AnyCAD中可視化。這樣就可以用一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的程序來對(duì)AVEVA中的模型數(shù)據(jù)可視化。

在AVEVA中模型數(shù)據(jù)是以層次關(guān)系的樹結(jié)構(gòu)來組織的，如下圖所示：

Figure 2.1 Design Explorer for Model Data

其中樹上每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)AVEVA .Net中的類是DbElement：

Figure 2.2 DbElement Class

根據(jù)類DbElement這樣就可以把模型的幾何數(shù)據(jù)提取出來了。

3. Visualisation in AnyCAD

AnyCAD .Net圖形組件是為.Net開發(fā)者提供的專業(yè)圖形SDK，可大大加快三維程序的開發(fā)。AnyCAD .Net可以用來幾何造型、可視化及數(shù)據(jù)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(diǎn)、線、圓、球、長(zhǎng)方體、圓柱體、圓錐體及由點(diǎn)生成的曲面；還提供了常見的一些造型算法，如拉伸體、旋轉(zhuǎn)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(rèn)的相機(jī)操作，如對(duì)視圖的縮放、平移、旋轉(zhuǎn)等；選擇的管理，支持場(chǎng)景中形狀的拾??；可設(shè)置顯示模式，如線框模式、實(shí)體渲染模式等；可設(shè)置場(chǎng)景形狀的顯示樣式，包括顏色、材質(zhì)及透明度等；可設(shè)置漸變的背景色；

l 數(shù)據(jù)交換：支持STEP、IGES、STL、DXF等常見的三維模型交換文件格式的導(dǎo)入導(dǎo)出；

AnyCAD .Net的使用還是很簡(jiǎn)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(gè)RenderWindow3d控件到你的窗口。也可以通過程序動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，程序代碼及程序運(yùn)行得到的三維場(chǎng)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(shù)據(jù)后，就可以使用AnyCAD .Net造型算法來生成管道、設(shè)備、結(jié)構(gòu)等模型了。AnyCAD .Net提供了簡(jiǎn)單直接的造型算法，通過使用全局的BRepTools實(shí)例來建模，如下圖所示：

Figure 3.2 BRepTools Class of AnyCAD

創(chuàng)建一個(gè)基本形狀及對(duì)其可視化只需如下所示兩行代碼：

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(shè)置顏色、材質(zhì)及透明度的功能。設(shè)置渲染樣式的方式有三種，如下圖所示：

Figure 3.4 Render Style of AnyCAD

設(shè)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(jiǎn)單，直觀。所以使用AVEVA .Net結(jié)合AnyCAD .Net可以快速開發(fā)出一個(gè)與AVEVA Review功能類似的產(chǎn)品出來，減少軟件的授權(quán)費(fèi)用。

使用AnyCAD .Net開發(fā)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(jiǎn)要介紹了AVEVA Review的功能，使用AVEVA Review可以用來對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)，還可用來在三維模型中執(zhí)行安全和可操作性檢查，及對(duì)工廠設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵工序過程進(jìn)行動(dòng)畫模擬。

通過使用AVEVA .Net的SDK可以直接從PDMS的DESIGN數(shù)據(jù)庫讀取模型的幾何數(shù)據(jù)。

通過使用AnyCAD .Net可以將PDMS數(shù)據(jù)庫的模型數(shù)據(jù)可視化，實(shí)現(xiàn)一些AVEVA Review的功能。由于都是使用C#來開發(fā)，且AnyCAD .Net的易于使用，可以將二者結(jié)合快速開發(fā)出一個(gè)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/