电气工程设计—电缆敷设与电缆安装
点击数：2152010-07-21 13:18:37 来源: Beijing AECsoft，艾思弗，CAESARII，管道，应力分析，PVElite，压力容器，CADWorx，三维，工厂设计，AFT，流体分析，电力，热力，市政，燃气，电缆敷设，钢结构
在某些行业,电气和仪表专业电缆量大,电缆敷设规则多，作为最后的工程实施保障，电缆敷设设计耗费大量的人力和时间。当今的电气仪表工程设计中，电路分析和原理图设计软件已经得到普遍应用，然而电缆敷设工作作为一项重要而繁琐的工作一直没有得到大的改观。
到底电缆敷设应当如何进行，国外的同行他们是如何处理这类问题的，电缆安装管理又如何来做，如何满足EPC总包项目的进度,质量和费用控制要求。
1 、电缆敷设软件应用的相关行业
各个行业自动化程度的不断的提高，很大一部分源自于电气控制技术的发展。而电缆敷设工作作为电气原理设计的详细执行设计，其设计的准确性与可靠性直接影响着工程或装置运行的质量。而复杂系统的电缆敷设设计和安装更是重中之重。
目前，复杂系统的电缆敷设主要存在于高端的工程设计和装备制造业。
A、能源动力(核电和火电)
能源动力行业是工业和社会发展的基石，能源动力行业的自动化水平在不断提高，电气系统的复杂程度也在不断提高。
随着清洁能源的高速发展，核电项目在国内发展迅速，在核电站中电缆量能够达到50,000根以上，如此庞大的电缆量和系统的
复杂程度对设计手段是一个极大的挑战。此外传统的火电机组越来越向大型化发展，百万机组项目不断增多，这也直接导致了设计工作的庞大和复杂。
B、 海洋工程(造船\海洋平台等)
海洋工程领域一直是高端的装备制造业的代表行业，该行业技术水平高低和规模大小直接反应了该国家的经济实力和技术水平。我国海洋工程行业连续多年位居全世界前列。
海洋工程行业主要包括船舶建造和海洋工程建造。而无论是海洋平台还是高附加值的船舶的电气系统都是极其敏感的系统，且受到空间、防火等约束使电缆敷设工作更加复杂。其中以FPSO、军用船舶等最为复杂。
C、过程工业(化工\石化\石油等)
过程工业几乎涵盖了化工、石化、生物制药等相关的工艺处理行业，该行业的产物介质一般都属于易燃易爆等危险化学品，系统的安全性极为重要。这无形当中给电缆敷设设计共作带来更大的挑战。在敷设过程中需要考虑更多的敷设限制。而大规模的化工装置的电缆量又非常大，所以该行业电缆敷设工作也是一个重大而繁琐的工作。
经过对以上三个行业的分析，它们都具有系统复杂、安全级别要求高、电缆敷设量大等特点。所以一种先进的电缆敷设手段是在上述行业的电缆敷设工作中所必须的。
2、电缆敷设的方法和方式
电缆敷设工作在现在的设计模式下属于电气专业的工作。在当前的电缆敷设工作中，设计人员主要采取以下方式进行
电缆敷设：
A、 纯手工的敷设方式。这种方式主要是以人工查找路径，人工计算电缆长度为主要手段，以常用的Excel办公软件为辅助工具来工作。其缺点是耗费巨大的人力成本，几乎没有任何的电缆材料优化，且要求敷设人员有较长的实际工程经验。容积填充率控制,电缆相互干扰控制不容易管理,简单系统可以,复杂系统会有很多问题.。
B、 以三维系统为主体的敷设。三维平台已经成为当今设计领域中非常重要的手段。这种方式主要是将三维桥架的布置与电缆敷设工作混为一体，设计人员在以三维桥架模型为依托的图形中进行电缆敷设。例如：美国GSN Technology Inc. 公司的GSN CableMaster敷设软件属于此类软件。另一类是基于AutoCAD平台的三维敷设软件，如北京博超公司的CIR电缆敷设软件CIR(www.bochao.com.cn)。
C、 以数据库为核心,建立逻辑节点网络,设置敷设规则,让软件自动搜寻电缆路径,自动计算填充率.。前处理上,它可以读入PDS/PDMS或其他3D工厂设计软件的电缆桥架模型，作为节点网络。后处理上,它可以以AutoCAD为平台，能够查找电缆路径，展示电缆的路径。在可视化条件下,进行电缆敷设，生成各种用户报表。英国Cloudis公司(www.cloudis.com) CMPIC软件和西北电力院的软件属于这类软件。
3、数据库方式电缆敷设\安装管理软件的优点和缺点
CLOIDIS公司的CMPIC软件是一款针对电缆敷设工作的全方位解决方案，它是基于Oracle数据库的应用程序。从电缆敷设工作的本身工作需求，基于Oracle数据库的电缆敷设程序具有以下特点：可以应用在任意数量的电缆系统上,能够管理的电缆量没有极限，因为数据库非常强大。这样能够满足任何大型工程项目的需求，这是基于CAD的软件所不具备的能力。 采用逻辑的节点网络系统(和实际的3D桥架系统一致), 节点网络体系了桥架的长度,具有托盘的规格,隔绝类型。空气跳跃段,穿孔(舱)都可以准确模拟。这种网络十分类似大家熟悉的GPS(卫星定位系统),在这个拓扑网络里，按规则搜寻路径,速度快,满足各种规则要求。
基于数据库的软件能够通过多种形式的数据格式导入数据(设备表,电缆表,节点网络表)，这大大节省了用户的设计资料准备时间。在搜寻最佳电缆路径时，基于Oracle数据库的CMPIC能够添加任何用户可以想到的敷设规则，并且能够很快的搜寻到结果并计算桥架的容积率、荷载程度等。因为基于数据库的计算搜寻要比CAD环境下的计算要快很多倍，节省了设计周期。
软件提供完备的电缆状态管理功能,电缆从开始准备,到部分或完全敷设,端子接线到批准,甚至修改和电缆全部活动日志都有详细的记录和管理.
在结果输出方面，CMPIC有多达75中的报告为用户提供支持，其报告格式符合国际工程项目先进的管理理念。
工程设计往往从初步设计到详细设计,逐步发展上来的，数据库方式敷设的优点在于，节点网络伴随设计的不断完善而不断变化，电缆会自动的重新敷设，这样桥架的设计合理与否,是否要扩容，都可以直接反应上来，整个设计是处于动态变化中。而CAD环境下的电缆敷设不具备这些能力。
从电缆安装管理的角度来说，基于CAD环境的软件几乎就不具备管理的功能，而CMPIC对电缆的管理是贯彻电缆整个生命周期内的。尤其后面的电缆安装管理，CMPIC能够提供给客户更多的选择和优化，能够完成包括电缆安装、端接、优化分盘、信息反馈等几乎所有的工作。
CMPIC软件的复用设计功能是其特有的，它支持用户同时对多个相似的项目同时进行敷设，能够解决相似电站、船舶、平台、装置的同时敷设。大大的节省了设计成本，为客户创造的价值是不可估量的。 当然相对于同样基于数据库的同类产品，
CMPIC在电缆敷设领域15年的成功应用经验是CMPIC最有力的名片。应用CMPIC进行管理和敷设的工程项目大多为附加值较高的核电站、航母、核潜艇等。
4、3D
CAD环境下电缆敷设的优点和缺点
在3D环境下的电缆敷设，是主要以三维系统（PDMS、AutoCAD等）为平台，在图形界面中利用现有或者重新创建三维的桥架网络系统，在图形界面中查找电缆路径、计算敷设长度的软件，其敷设完全是可视化的，其附带可以出桥架布置平面图。
主要优点在于：其可视化程度高，用户可以可视化电缆,桥架.并且可以生产电缆敷设图,桥架布置图.能够满足现在已图形为主的设计表达形式。
而其主要缺点为：
只能在小型设计当中实现，例如，工厂车间配电设计等。在面临总量在几万根电缆的敷设量时，其所要做的是要先把所有的三维桥架创建出来，工作量几乎是无法完成的。在没有强大的数据库做支持下，以CAD平台创建的程序无法管理如此复杂的系统。所以对大型的工程设计来说属于太小的系统。
很难利用现有3D桥架系统。在我们的三维工厂设计当中，实际的桥架系统并不是完全连续的系统，所以在三维系统（PDMS、PDS等）中模拟的桥架往往是不连续的，所以电缆敷设软件根本无法应用原有的桥架,托盘有很多穿墙/舱点,这些穿孔大小限制电缆的敷设。在电缆敷设软件当中重新创建桥架网络就成了必须要做的工作，工作量之大可想而知。
此外在大型项目的复杂系统都非常庞大，其电缆往往非常长，且跨越多个区域，这样就导致在3D环境下的桥架网络非常庞大，这是对CAD平台极大的挑战， CAD环境下程序计算优化路径能力所很难满足。
3D敷设的另外一个弊端在于,必须建立3D桥架系统(而在真实的3D工厂设计过程中,管道设计是主体,而电缆桥架实际是为干涉检查和方案布置建立的模型),只有建立了完整的3D模型,方具备电缆敷设的条件.而数据库方式电缆敷设在设计初步阶段就可以开始敷设电缆,并对拥挤出现问题的桥架提出修改建议.3D方式敷设电缆容易导致不合理的桥架设计限制了电缆的敷设。
3D环境下的电缆敷设方式已经偏离了电缆敷设的本质，而是将其与传统的桥架布置、三维建模概念相混淆。造成了严重的重复工作量。
3D的环境下电缆敷设无法为将来系统的运营提供强有力的支持，而这些数据库电缆敷设软件可以轻松做到。
所以，3D环境下的电缆敷设只适用于小型的车间配电，对于已经存在三维系统中的大型工厂设计来说，真正需要的是能够对几万根电缆进行敷设，准确的找到电缆路径，合理的优化电缆材料，并且能够智能的管理电缆的安装、端接工作的软件。而不需要既不是三维又不是电缆敷设软件的应用程序。
5、电缆敷设软件和AutoCAD及PDS/PDMS的关系
当然客户希望CMPIC能够与其主流设计平台之间有更多的数据交流，CMPIC也希望能更好的帮助客户最大的提高客户的工作效率。
A、CMPIC与Auto CAD之间。
在CMPIC与Auto CAD之间主要包括两个方面的连接
首先是针对客户现有的三维或二维桥架，CMPIC有工具可以对桥架图进行处理直接导入到CMPIC中形成桥架网络。
其次针对数据库敷设的可视化，CMPIC有工具可以将CMPIC中的数据载入到Auto CAD平台中，进行查询、可视化敷设等工作，后台程序不变。
B、CMPIC与PDS/PDMS等三维系统之间。
在PDS/PDMS等三维系统中，CMPIC可以利用的信息主要是桥架网络信息，这取决与三维系统中桥架信息是否完善。像常用的PDMS系统，在桥架完整的情况下CMPIC可以利用其中的桥架信息。
6、电缆安装管理的必要性和意义
一个好的设计,需要有一个更为先进管理的建造来实施它。如果您是EPC总承包商, 您的电缆敷设和建设可能是同步进行的。施工进度、电缆材料使用和损耗、工作量完成情况等都是项目经理所要了解和关心的内容.。如何对敷设完成的电缆信息进行进一步的应用,确保电缆安装的顺利进行,电缆安装管理可以完全解决您这方面的问题.
在敷设阶段其主要是管理大量的电缆、搜寻符合条件的最佳电缆路径、统计出符合实际工程的电缆长度，优化电缆材料量、产生施工报表。
在电缆敷设的过程中，由于数据量的庞大，要对数量巨大的电缆实施有效的管理，这其中就要包括对电缆的分系统、区域、设备、类型、采购代码等等一系列方式进行管理。最重要的是贯穿整个电缆生命周期以内的电缆状态管理，它可以清晰的记录电缆从敷设——安装——测试运营的一系列的动作，用户可以通过对状态的管理实现对设计周期、施工周期、工作量的有效控制。
电缆的安装管理主要是从电缆敷设完成批准之后。首先按照施工的方式（系统、区域等）创建工作包(主要从施工管理角度来制定)，然后将电缆进行优化分盘切割，得到电缆的切割表——包括电缆的盘号、位置、切割长度、安装信息等。施工人员通过拉线表安装电缆，然后通过条形码扫描器将安装完成工作量和电缆状态反馈到CMPIC数据库。如果发现设计数据错误，用户可以通过设计变更管理来完成设计变更。整个的安装过程都在系统的监控之下，管理人员可以清楚的看到工程的施工进度、材料使用情况、设计变更的情况。
如果您拥有项目管理系统(如P3), 您还可以将电缆敷设,和施工信息和它接口,这样用户对进度的控制得到彻底的解决。
7、用户常见问题回答
Q：电缆敷设是否需要输出敷设图纸？
A：传统的工作模式下，设计当中有桥架布置图来指导桥架的安装，电缆的安装工作方面除了电缆清册以外，还要提供电缆敷设图来指导电缆的走线。电缆敷设图的本质是指导施工的，施工人员要知道的是那根电缆该走的路径是什么，和那些设备相连，电缆要切割多长等信息。那么如果应用CMPIC完成电缆敷设工作，为什么用户可以完全将电缆敷设图省掉呢？CMPIC的电缆敷设报告中清楚的给出了那根电缆该走的路径是什么，和那些设备相连，电缆要切割多长等信息。有了这些信息，只需要将路径标号标识在桥架布置图上，在桥架安装时每个桥架或节点都有固定的名称，这样施工人员就可以直接应用报告在现场来找出电缆路径，而节省了敷设图的环节，设计人员需要做的只是在桥架布置图上添加标识而已。相对于原有的方式既节省了设计工作，也节省了安装人员在图纸中找路径的工作。所以，选择敷设工具最终的本质是指导施工，施工的高效便捷是最终的目的。
Q：电缆敷设软件是否符合IEC、GB等标准？
A：在日常的设计当中，所有的设计都是在规范的框架内进行的，但是电缆敷设工作是不用遵循规范的，其中设计不到方程计算等，涉及到的路径搜寻都是按照客户之前定义的敷设规则而定的，而且具体敷设出的电缆是否满足设计标准也是由设计人员设定的规则来决定的。所以CMPIC不为用户在设计当中做任何的决定，不存在遵循标准的问题。
Q：软件是否汉化？
A：当今世界是开放的，在国际化的今天，语言已经不是一个障碍。而且对于专业技术人员来说英语专业词汇是非常简单的。对于报告输出的英文来说，除去抬头文字是英文外，其它都为专业的编码或者标识符号。报告可以根据客户定制的表头来更改，包括对语言的更改。
综上所述，通过我们对电缆敷设工作一系列的分析，用户应该以自身行业的工作特点为出发点，多学习国外同行的先进工作经验，选择真正能够给自身带来效益的电缆敷设产品。在这一过程中用户首先应该考察的是敷设软件本体的性能，避免对附属问题的过渡关注才能真正评估出软件真实的性能。