1國內外三維工廠設計軟件概況

目前，國外的三維工廠設計軟件主要有：英國AVEVA的PDMS、美國INTERGRAPH的PDS、SmartPlant3D和CADWorx，以及英國的MPDS4和美國Autodesk的AutoCADPlant3D；國產的有中科輔龍的PDSOF、長沙優易軟件的AutoPDMS。在這些三維軟件中，PDMS和SmartPlant3D主要用于大型企業，其他則主要用于中小型企業。國外軟件的主要缺點是缺少適合中國標準的等級庫，而國內軟件在這方面都做得比較好，但國內軟件的易用性方面還有待改善。三維工廠設計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）：等級庫創建、管道與儀表流程圖（P&ID）繪制、參數化的三維設備建模、等級庫驅動的三維配管、工程圖（正交和軸測圖）生成、報表輸出、碰撞檢查與漫游。此外，還包括多專業協同部分，如建筑、鋼結構、電氣、暖通（HVAC）、儀表等。從三維工廠軟件的構成可以看出，三維工廠設計的主要流程如下：等級庫和設備庫構建→設備布置、配管→漫游與碰撞檢查→出圖和BOM表。

2三維工廠設計軟件在醫藥行業中的應用概況

目前，三維工廠設計軟件基本上是以化工系統為核心設計的，其在醫藥行業中的應用較少。國外有報道，CEL國際使用MPDS4進行醫藥工廠設計，該公司在一個15000m2的建筑設計中使用了該軟件，在該項目中CEL公司配備了60人的團隊，其中有12人同時使用MPDS4進行協同設計。國內某醫藥設計院在齊魯安替（臨沂）制藥有限公司二期新頭孢1合成車間工程中使用PDSOFT進行設計。張春虹等在中藥提取車間設計中使用了三維配管軟件，而其他設計院也正在嘗試使用AutoCADPlant3D及CADWorx進行工廠設計。此外，很多設備廠商已開始引入三維設計理念，如上海森松制藥設備工程有限公司嘗試用PDMS設計CIP系統。

3三維工廠設計軟件在醫藥行業中面臨的問題和解決方案

由于國內外的三維工廠設計軟件都是以石油、化工、電力等領域為中心設計的，因此，缺乏適用于醫藥工程設計的等級庫。醫藥工程設計以GMP為核心，而目前所有的三維工廠設計軟件都未涉足這一塊。因此，醫藥工程設計行業在使用三維設計軟件時會遇到更多的困難。筆者結合自己的經驗，談談三維工廠設計在醫藥行業應用中所面臨的一些問題及其解決方案。

3.1平臺搭建

平臺搭建包括軟件選擇和硬件配置2個方面。目前，所有的三維工廠設計軟件功能都很接近，但費用和操作方式卻相差甚遠，并且其所需要的硬件也不一樣，便宜的可能不到十萬，貴的達到千萬。不過軟件一旦選定，硬件就很少更換了。由于三維設計軟件的更換費用高，且人員培訓和適應也需要時間，因此選擇一款適合自己企業的軟件就變得相當重要。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近期和長遠的設計需求。（2）使用是否簡便，需考慮人員培訓難易度和操作習慣等，使用難易度直接決定了三維設計的效率。（3）軟件的可擴充性。軟件都是有通用性的，沒有任何一款軟件能夠滿足企業的所有要求，二次開發和定制是必須的。因此，軟件的可擴充性就變得非常重要。（4）多專業協同是未來軟件發展的方向，因此三維軟件要求多專業協同方便。（5）軟件供應商是否能夠提供良好的技術支持。需要注意的是，軟件銷售商在做推廣時，大都會放大自己的優點，而有意隱瞞自己的缺陷。

任何一款產品都有其自身特點和缺點，并非越貴越好，只有適合自己企業需求才是最重要的。因此，企業最好能通過第三方的咨詢機構了解三維軟件情況。另外，軟件供應商的技術支持隊伍也比較有限，尋求專業的三維軟件技術支持機構合作對于企業來說也非常重要。在硬件配置方面，通常軟件商都會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，因此必須以相應的三維工廠設計軟件為中心進行硬件配置。一般來說，三維工廠設計軟件在顯卡和內存的需求上要求較高。由于硬盤的讀取速度較慢，對于較大的項目，硬盤就成了瓶頸。因此，最好能配置1個固態硬盤，這不僅能大幅提升開機和軟件啟動速度，還能提高軟件的整體運行速度。

3.2人才培訓

人才是三維軟件設計的核心。目前，大多企業還比較缺乏三維設計人才，甚至高等學校也很少開設三維工廠設計的課程。而軟件商的培訓也只是針對單一軟件使用的培訓，并且現有的培訓基本都是比較零碎的分塊培訓，缺少整體培訓，導致三維軟件的推廣緩慢。

3.3元件庫與等級庫構建

在平臺搭建和人才培訓結束后，就可以創建元件庫和等級庫。等級庫就是行業的管道、管件及閥門等的標準庫。等級庫是配管的核心，通常軟件商只會提供通用的等級庫，而企業級的等級庫還需要自己創建。創建等級庫是一個枯燥而繁瑣的過程，但又是一個極其重要的環節。一個企業應該構建自己的企業級等級庫，并安排專人負責等級庫維護和管理工作。企業級等級庫至少應該包括行業等級庫和項目等級庫。當開始一個新項目時，應該由等級庫管理員創建項目級等級庫，進而提供給項目組統一使用。

3.4二維數據與文檔重用

企業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，因此如何重用這些圖紙和文檔是二維向三維過渡的一個關鍵環節。但是，目前很多向3D轉型的企業都將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出圖標準與文檔生成

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

3.6二次開發

由于任何一款軟件都不能完全符合企業需求，因此二次開發就成為必然。不過，企業并不需要自己進行二次開發，這需要專業人員進行，自己開發不僅費力，而且效果差，很有可能會耽誤項目進度。

3.7GMP要求

如何將GMP要求納入三維設計軟件中，是醫藥行業中非常重要的一個環節。三維設計軟件不僅可以檢查硬碰撞，還可以自己設定規則檢查軟碰撞。因此，可以考慮將部分GMP要求納入軟件碰撞規則。當然，最好是開發出醫藥工程專用的插件。

4結語

三維設計不僅直觀，而且精度高，省時省力，能大大提高企業競爭力。設計從二維向三維遷移是必然的趨勢，醫藥行業必須重視起來，成立三維項目組，統籌規劃，及早邁入三維設計行列。

作者：朱秋享 李振輝 單位：福州大學生物科學與工程學院 中國醫藥集團重慶醫藥設計院