前言
十七世纪,人们发明机械代替手工操作,从而引发了全世界前所未有的工业革命。二十世纪的后50年,各种不同的电子计算机应用全面带动了产业自动化。当今建筑行业已普遍应用了计算机,在给排水工程技术领域,从水文调查、水质监测,计量、自动控制、制图等方面,人们也已普遍接受了计算机。
计算机在工程设计中的应用也被称作ＣＡＤ技术。经过最近10年的努力,在建筑给排水设计中,ＣＡＤ技术主要被应用在制图和一部分辅助计算方面,尚有许多方面的应用有待开发。但无论过去或今后的应用领域如何变化,ＣＡＤ技术应用的目的始终如一,即不断提高工程设计的速度和质量。
为保证上述目的的实现,ＣＡＤ技术在工程应用中共被分为计算机图形、工程数据库、标准件库和ＣＡＤ数据交换4部分。这4部分内容表现为既相对独立又相辅相成,缺一不可。建筑给排水工程设计中ＣＡＤ技术的应用开发也应当参照这4部分进行。与这些内容对比,我们既可以把握软件开发的方向又能找到目前的欠缺和不足。
1 计算机图形技术
工程设计的主要最终产品是图纸。利用ＣＡＤ技术制成图纸是计算机图形技术应用的直接表现。即使随着工程技术的不断完善,可以开发出不依赖人工干预就能自动形成图纸的硬件或软件产品,这种产品也不能满足实际工程的要求,因为实际工程的使用者是人,所以ＣＡＤ技术也不应当向着完全自动的方向发展,而应坚持辅助设计的原则。作为工程设计人员也就是ＣＡＤ软件产品的直接使用者,最需要的是具有非常灵活的编辑功能的软件产品,而不是“自动设计”的产品。另外需要强调的是绘图和设计的区别,一般来说绘图是指绘图员根据设计人员的设计结果(也许在图纸上)在计算机上生成其工作图;而设计是指设计者基于功能或美观方面的要求由想象创作出新产品。强调这种区别的意义在于设计者对软件的要求不同于绘图者,需要的是具备一定概括能力的软件,在由粗到细的设计过程中,从方案确定到施工图实施,不同阶段需要不同特色的软件。由此可见,能满足(而不是引导)设计人员由粗到细地完成工作的方法和功能强大、完备的工具集是今后给排水ＣＡＤ图形技术要完善的主要方面。
2 工程数据库的建立
简言之,数据库是数据的集合。通常所说的ＡＣＣＥＳＳ、ＤＢＡＳＥ、ＦＯＸＢＡＳＥ等是指数据库管理系统。它们提供按一定方式操作数据库的方法,比如查询、报表等等,同时因操作的原因,它们要求数据按特定的方式组合。工程数据库是工程数据的集合,按数据组合方式的不同,其操作方法也许可以借助已有管理系统,也许需要另外开发。但工程数据库及其操作方法的建立在设计中是非常必要的。
建筑给排水工程设计中,在一项设计提交纸面(或计算机)之前,需要进行大量的工种间配合。比如各专业间的互提资料过程,像泵井、水池位置这样的资料已有较简单的方法完成;而提地下室的混凝土水池预留防水套管位置就并非如此简单,要整理许多资料,且整理过程中有可能出错。使用一种各专业都能操作的工程数据库,整理资料的工作交给计算机完成,由数据库再形成条件图,简单快捷,不必要的错误很少。再如,施工图中的管道综合,情况可能更复杂,数据量也非常大,没有一种合理的数据集合方式和操作方法就不能完成这种工作,也就不能保证以更高的质量和更快的速度提交设计文件。
并非只在专业间配合时才需要数据库。虽然交付给施工单位的设计最终产品是图纸,但图纸中不可能表达一项设计的详尽信息,部分信息因图纸表达方式的原因而不能表达出来,这些设计人员自己掌握的信息在工程施工过程中才会一一表达。给排水工种中大量的信息需要高质量的记忆、组织和管理,这也是数据库的作用之一。另外,在二维的纸面上表示三维信息,工程中最常用的方法主要是两种:平、立、剖面结合或平面与轴侧图结合。无论哪种方法,单独的每幅图形表达的都是一个事物的不同方面。在不同图形的相互参考、调用过程中,工程数据库是一种桥梁和纽带,利用结构良好的工程数据库,可以实现不同图形间的相互转化,带来的是速度的提高。此外,目前多数软件产品中嵌入的规范查询功能停留在浏览规范条文的水平上,逐条浏览条文及其说明,最方便的方式是查书,而计算机不具备明显的优势。利用数据库的管理手段,比如对某种设计方法直接查询各种设计规范的相关内容,这种方式是计算机的优势而且是设计人员的直接需要。
< br>谈到建立工程数据库,必然提到一种新技术:视算一体化。目前国内的软件公司、高校研制的部分软件已经开始使用类似的方法。这里需要提出的一点是视算一体化不是绘图和计算的简单集成。工程设计中计算的作用主要在于获得正确的结果或核实结果是否正确,即计算是针对结果的。对设计人来说实际工程中的设计结果是可以明确表达的图形部分和不能明确表达的数据部分,也就是说如果只在绘图软件中提供一些公式以辅助计算,这不是视算一体化,真正的视算一体化应当是针对工程数据库的,其中的计算可以认为是对已有图形数据的提取和补充,并在此基础上形成新的图形数据的方式。
3 标准件———设备资料库的使用
在建筑给排水工程设计中,标准件主要是材料和设备。材料由图纸中的图例表示,而设备则牵扯到选型、计算和布置等较多方面。目前的软件产品一般提供了较完备的材料库,有的甚至提供能自行扩充维护的材料库,但设备资料相对较少。虽然一些软件将水泵等常见设备编入设备库,但是它们具有先天的缺点:不能提供完整的相关资料和及时的更新。其实,建筑给排水工程中有些设备的使用比较复杂,比如热交换、中水处理、游泳池等等,本身的信息量就决定了它们应当有专门的软件提供支持。这部分软件的开发者最恰当的人选应当是生产设备的企业,基本内容应当包括设备的性能特点、使用说明、选型计算方法、支持辅助形成计算书以及能被ＣＡＤ系统直接调用的文件。在支持多任务的操作平台上同时使用ＣＡＤ软件和设备选型软件,完成计算选型的设备被直接调入ＣＡＤ软件进行布置,这是使用设备资料库比较理想的方式。
虽然设备资料库是ＣＡＤ的必要组成部分,又是今后需要完善的部分,然而国内大多数中小型企业在意识和技术条件上还不具备开发它的能力。但相信随着建筑给排水计算机应用标准、规范的不断完善,使用设备资料库必将成为工程技术人员常用而且是有效的方法。
4 其它
ＣＡＤ数据交换能力往往取决于具体使用的应用软件,属于非一般性开发。目前国内广泛使用的ＡｕｔｏＣＡＤ软件,由于Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司一直拒绝公布ＤＷＧ文件的数据格式,显得其数据交换能力一般。
利用微机进行工程设计所使用的众多软件中,操作系统一直是一个开发商不愿触及的话题。但从目前趋势看,使用类似Ｗｉｎｄｏｗｓ这种具有较强兼容性、可支持多任务的平台是软件开发的方向,它能为设计人员提供更多更灵活的方法。
5 结语
纵观我国目前建筑ＣＡＤ技术的应用状况,整个行业大规模生产的局面已经形成,工程技术人员对ＣＡＤ技术进行更深入开发、更广泛使用的要求和不断地为之努力,必将带动包括建筑给排水专业在内的全行业ＣＡＤ技术应用水平迈上新台阶。