暖通空調CAD編程思路初探

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1　暖通CAD應用軟件存在的問題


AutoCAD應用圖形軟件是現(xiàn)今微機上應用最廣的 CAD支撐軟件，大多數(shù)設計應用軟件都是以 AutoCAD作為基礎平臺進行開發(fā)的。


　　 建筑設計行業(yè)中的計算機繪圖及分析，國內已經(jīng)進行了10多年的研究。作為建筑設計行業(yè)的一個分支，暖通空調設計中也涌現(xiàn)了許多應用軟件，有的軟件甚至已經(jīng)多次改進、升版。有關專家和技術人員為此傾注了無數(shù)的心血，也取得了大量的成果。


　　 然而，筆者根據(jù)調查發(fā)現(xiàn)有一個現(xiàn)象值得注意：當設計單位購買了某個應用軟件以后，一開始設計人員往往表現(xiàn)出濃厚的興趣，爭相學習、安裝、調試。但經(jīng)過兩三個月的使用，該軟件又很容易被束之高閣，人們重新回到最基本的AutoCAD上來。


　　 筆者認為應用軟件喧賓奪主是產生這一現(xiàn)象的根本原因。應用軟件應該是為設計服務的，如果應用軟件在使用時打亂了設計人員的思路和習慣，則該軟件不可避免地會被摒棄。設計人員在最初拿到一個軟件時，一般都按假想的工程，依照軟件規(guī)定的順序進行繪圖。但當運用到正式的工程上時，問題就出現(xiàn)了，總結起來主要有以下3點：


①　軟件要求輸入信息的順序不對


　　 軟件編制人員要求輸入信息的順序往往是根據(jù)編程的需要，而不是根據(jù)設計的思路。例如，按暖通空調的設計思路，全空氣系統(tǒng)的風管布置往往先考慮消除冷熱負荷的均勻程度，然后才考慮風管最合理的走向。而某些軟件在編程時，為了滿足能自動生成風管系統(tǒng)圖的要求，在繪圖一開始就要求輸入當前層層高，風管尺寸、位置、標高、走向、上下位置變化情況等數(shù)據(jù)。而這些數(shù)據(jù)在設計初期往往是一些待定量，設計人員很可能由于各工種配合協(xié)調或其它原因對此作調整。這樣，牽一發(fā)而動全局，幾乎前功盡棄。當然，軟件開發(fā)人員的本意是一步到位，省時省力，殊不知設計過程實際是一個不斷補充和修正的過程。過早、過多地要求輸入某些數(shù)據(jù)，會使設計人員陷入一個尷尬的境地：明知無用，還是要輸入，否則無法進行下一步的工作；輸入以后，隨時可能更改，然后從頭開始，豈非白費功夫!


②　軟件繪制圖元的方式不對


　　 一般軟件的主要繪圖形式是選單加圖塊。例如，空調設備、風機水泵均采用圖塊，甚至風管配件亦采用圖塊，讓設計人員去選擇。而實際上，空調設備品種繁多，一個軟件無法包含成百上千的不同型號的設備。于是，有的軟件退而求其次，以示意性的方塊代替，這在實際的設計中又毫無價值?，F(xiàn)在的民用建筑空間狹小，因此我院要求暖通設計中設備必須按實際尺寸繪制，以判斷安裝的可行性，簡單的方塊是無法出圖的。而諸如風管彎頭、三通、四通之類的配件，如果做成圖塊，就需要設計人員先確定是何種配件，然后去挑選，不僅使用不便，還容易造成其他方面的麻煩。譬如，有的設計人員習慣采用多義線(polyline)繪圖，為的是直觀，但圖塊的線型變化以及拉伸移位都十分繁瑣，不注意就容易出錯。又如，設計人員繪圖習慣各不相同，有的喜歡畫多義線，而有的則喜歡畫單線，出圖時再利用顏色控制畫筆粗細。一般軟件往往無法全面照顧設計人員的各種習慣。


③　軟件自動生成的圖形問題較多


　　 自動生成空調水管系統(tǒng)圖，一直是當前暖通空調應用軟件中的焦點問題之一。目前，不少暖通空調軟件已推出自動生成空調水管系統(tǒng)圖的功能。然而，眾所周知，暖通空調設計中，空調水管系統(tǒng)圖一般按45°軸測圖繪制。如果完全按實際情況繪制，前后重疊現(xiàn)象不可避免。手畫時，有經(jīng)驗的設計師往往采用平移，局部虛化，省略等方法，以確保系統(tǒng)圖的清晰明了。而計算機繪圖時，必然完全按實際情況繪制，其結果可想而知。自動成圖的另一個急需解決的問題是自動統(tǒng)計設備表。目前各類軟件推出的往往是材料表而沒有設備表。實際上，沒有足夠的圖塊和合適的控制程序，就不可能實現(xiàn)設備表的自動統(tǒng)計!


　　 以上3點，是目前暖通空調設計軟件中容易出現(xiàn)的一些缺憾。這不能簡單地歸結為軟件編程人員經(jīng)驗不足，或是設計人員習慣不好。事實上，計算機繪圖與手工繪圖相比，其最根本的優(yōu)勢在于可以最大限度地利用以前已經(jīng)完成的工作(包括自己的成果和他人的貢獻)。無論是最初圖形塊的制作，還是目前集成化設計系統(tǒng)的探索，其實質都是源于這條基本思路的。因此，暖通空調應用軟件的編制也應著眼于此，而不應為了追求所謂的自動化而要求設計人員不合時宜地輸入額外的數(shù)據(jù)。應用軟件應該是一個記性很好的學徒，而不應該是一位自成一派的監(jiān)工。

2　暖通CAD應用軟件編制思路與體會


　　 我院暖通空調專業(yè)在 1993年已開始應用計算機進行輔助設計，當時主要是利用最基本的 AutoCAD平臺進行繪圖。在應用過程中，我們發(fā)現(xiàn)單就計算機繪圖而言，并非有想像中那么快。誠然，計算機繪圖可以采用“COPY(復制)”，“MIRROR(鏡像)”，“ARRAY(陣列)”等命令以減少重復勞動，也可以利用已完成的圖，稍作修改而成為另一張圖。然而，計算機繪圖有其本身的麻煩之處。為此筆者針對這些弊端，提出了一些相應的對策，總結起來，主要有以下幾點：


2.1　計算機繪圖，不如在圖板上繪圖直觀。在圖板上設計人員可以縱觀全局，一覽無遺；計算機繪圖由于顯示器所限，只能局部放大才能看清。這樣，設計人員容易疲勞，也容易出錯，又不易檢查。從硬件方面來看，采用大屏幕顯示器收效并不明顯，且成本很高，只有從軟件著手。若擁有一套標準設計軟件，細部均為自動計算處理，則可大大降低設計人員的勞動強度和出錯的可能。我們編制軟件的目的之一也就是為了減少設計中的諸如設備表計算不正確之類的低級錯誤。例如在我們編寫的軟件中，在繪制空調機和風機盤管時，會根據(jù)所選的設備型號自動生成水管管徑、風管常用尺寸，從而避免了設計人員可能出現(xiàn)的筆誤。


2.2　計算機繪圖，要熟記各種命令和計算機反饋提示。這點對初學者會有一定障礙，尤其看懂計算機的各種反饋提示，是提高操作水平和增強處理問題能力的關鍵。一般應用軟件采用中文提示，就是考慮了這個因素。但在中文環(huán)境下，運行速度和顯示速度明顯降低，這也成為有些設計人員不愿采用應用軟件的一個原因。隨著“奔騰”處理器的出現(xiàn)和推廣，這個矛盾已在一定程度上有所緩解。但由于基本繪圖命令最快的輸入法仍為英文鍵盤輸入，因此定制ACAD.PGP文件和編制最基本的ACAD.LSP文件，以確定最適合于自己的縮編輸入法已成為每個設計人員的基本要求。在編制過程中，應注意盡量減少單詞長度，盡量減少輸入次數(shù)，甚至考慮不同字母在鍵盤上的距離。例如，用“CC”命令去代替普遍采用的“COPY”或“CP”命令，用“ZZ”命令去代替普遍采用的“ZOOM”+“P”命令，均可以節(jié)省輸入時間，“ZZ”命令則還可連續(xù)回車，實現(xiàn)迅速連續(xù)返回原視圖。


2.3　計算機繪圖，標注問題多。無論手工繪圖還是計算機繪圖，標注工作量都很大。標注包括圖名，設備編號，設備名稱，系統(tǒng)編號，風管水管大小及定位尺寸，標高等等。事實上，問題最多的是定位尺寸標注，最麻煩是風管、水管尺寸大小標注。我們通過定制樣板圖的辦法，解決了定位尺寸標注的各種困難。使用后，效果十分明顯，再未發(fā)生因不同建筑師的不同繪圖習慣而產生的定位尺寸標注困難；風管大小尺寸標注，亦通過畫風管時輸入的數(shù)據(jù)或按標準風管自動計算自動標注；水管管徑標注是難點所在，因為按一般繪圖習慣，先考慮水管系統(tǒng)布置，確定同程、異程走向，然后再進行計算。在繪制水管時，還無法確定水管管徑，只能后加。同時，暖通空調專業(yè)的圖紙一般為風管水管合畫于同一張圖上，水管管徑尺寸標注間隙小，不定因素多，因此我們僅利用計算機校核水系統(tǒng)，而不做自動標注，否則，自動標注水管管徑所節(jié)省的時間會加倍地用于調整其位置。至于設備及系統(tǒng)編號的標注，則通過設備自動統(tǒng)計而得以解決。


2.4　計算機繪圖，真正利用已完成的工作難度大。也許是暖通空調專業(yè)特點所決定的，真正可以二次完全利用的圖紙幾乎沒有，利用一些設備的圖塊，僅占實際繪圖工作量的很小部分。例如施工圖雙線風管部分，三通、四通、彎頭、變徑、天方地圓的連接，如果硬畫，剪切工作十分繁瑣。我們采用標準風量支風管自動生成，主風管輸入數(shù)據(jù)后自動生成，同時保留三通、四通、彎頭、變徑、天方地圓在主次風管連接處的局部自動生成功能，以適應不同類型三通、四通等的繪制。我們需要做的僅僅是選取風管，配件的繪制由軟件自動完成。同時，我們還考慮到設計人員的不同習慣，無論用細線還是多義線繪制，均能夠實現(xiàn)上述功能。


2.5　計算機繪圖，必須實現(xiàn)設備統(tǒng)計的自動化。如前所述，當我們繪制各種設備時，都等于在向計算機輸入該設備的信息，因此我們可以將這些信息儲存起來，最后統(tǒng)計匯總，在這過程中并不需要輸入多余的信息。由于每個設計人員習慣選用的設備不同，這一功能的通用性較差，但對于每位設計人員個人而言，作用十分明顯。筆者在使用過程中，感覺大大減輕了工作量。因為，它除了可以實現(xiàn)自動統(tǒng)計設備表以外，還可以起到在平面圖上自動標注設備序號和系統(tǒng)編號的作用。據(jù)筆者統(tǒng)計，使用該功能后，在統(tǒng)計設備和圖紙設備標注方面，至少可以減少80%的工作量，而且不會出錯。


2.6　計算機繪圖，人們最關心的往往是能否自動繪制水管系統(tǒng)圖。我們認為，在大型復雜工程中采用一步到位的方法目前來講是行不通的。因此，我們采用的方法是按樓層自動生成空調水管系統(tǒng)圖，然后豎向疊加，自動標注管徑，半自動標注標高。自動標注管徑是自動生成系統(tǒng)圖最基本的要求；而標高在繪制平面圖時往往尚未確定，此時無法輸入，后加則更不可取，因為既然已經(jīng)知道標高，直接加在系統(tǒng)圖上豈非更加直觀!加在平面圖上，再去分析高低關系，工作量更大，也容易出錯。況且標高數(shù)量相對于管徑要少得多，同時標高本身也很容易變動，故可采用直接加在系統(tǒng)圖上的辦法。提出半自動標注標高的概念，是因為設計高層建筑時，相同層高的標準層可能較多，標注標高時也可一氣呵成。在繪制空調水系統(tǒng)圖的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)：當該工程采用水平分布系統(tǒng)時，自動生成水系統(tǒng)的功能收效明顯；當該工程采用垂直分布系統(tǒng)時，自動生成水系統(tǒng)的功能反而成了累贅。因為垂直水系統(tǒng)的立管前后遮擋太多，根本無法分辨，修改起來也十分困難，不如一開始就人工繪制。筆者雖編寫了一些諸如根據(jù)不同水管前后關系進行自動打斷的補丁程序，但仍無法從根本上改變其不足。


2.7　利用計算機軟件繪圖，人機對話方式有待進一步探索。例如，在畫雙線風管時，我們發(fā)現(xiàn)，與其采用風管配件圖形塊，不如采用風管配件當場制作。因為插入圖形塊，難免要進行交互式問答。風管配件當場制作僅需點取目標，即可生成。這里有一個用戶界面的設計問題。一般判斷一個計算機軟件的優(yōu)劣，用戶界面是否友好是最重要的指標之一。因此眾多軟件開發(fā)者均十分注重用戶界面的形式，卻容易忽視這樣一個事實：CAD應用軟件與其它類型的應用軟件的不同之處在于它是基于AutoCAD軟件的二次軟件，設計人員通常對AutoCAD都較為熟悉，但并非每個設計人員都有熟練使用其它軟件的經(jīng)驗，因此用戶界面是否與AutoCAD融為一體才是關鍵。有的CAD應用軟件用戶界面十分新穎獨特，但并不一定為廣大用戶接受。相反，越接近基本的AutoCAD軟件，使用戶不覺得有一個新的應用軟件插了進來，不覺得需要重新學習，就越受歡迎。一段段混于AutoCAD各項命令之中的繪圖工具，常常會讓用戶誤認為是AutoCAD本身命令而加以掌握，從而起到意想不到的效果。

3　結束語

　　 筆者通過在幾年的工程設計中的應用和改進，積累了一些編程經(jīng)驗，在此提出了一些并不成熟的觀點。計算機繪圖，就 AutoCAD本身而言，計算機僅起到代替筆的作用，計算機的許多潛力要靠進一步編程去挖掘。目前，有關專家提出了開發(fā)暖通一體化軟件的思路。實質上，這應該是建筑設計一體化軟件的一個分支。相信在不久的將來，設計人員的勞動強度會大大減輕，設計人員的水平會得以充分發(fā)揮。