暖通空調(diào)CAD編程思路初探

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1　暖通CAD應(yīng)用軟件存在的問題


AutoCAD應(yīng)用圖形軟件是現(xiàn)今微機(jī)上應(yīng)用最廣的 CAD支撐軟件，大多數(shù)設(shè)計應(yīng)用軟件都是以 AutoCAD作為基礎(chǔ)平臺進(jìn)行開發(fā)的。


　　 建筑設(shè)計行業(yè)中的計算機(jī)繪圖及分析，國內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行了10多年的研究。作為建筑設(shè)計行業(yè)的一個分支，暖通空調(diào)設(shè)計中也涌現(xiàn)了許多應(yīng)用軟件，有的軟件甚至已經(jīng)多次改進(jìn)、升版。有關(guān)專家和技術(shù)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(diào)查發(fā)現(xiàn)有一個現(xiàn)象值得注意：當(dāng)設(shè)計單位購買了某個應(yīng)用軟件以后，一開始設(shè)計人員往往表現(xiàn)出濃厚的興趣，爭相學(xué)習(xí)、安裝、調(diào)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(rèn)為應(yīng)用軟件喧賓奪主是產(chǎn)生這一現(xiàn)象的根本原因。應(yīng)用軟件應(yīng)該是為設(shè)計服務(wù)的，如果應(yīng)用軟件在使用時打亂了設(shè)計人員的思路和習(xí)慣，則該軟件不可避免地會被摒棄。設(shè)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(jìn)行繪圖。但當(dāng)運(yùn)用到正式的工程上時，問題就出現(xiàn)了，總結(jié)起來主要有以下3點(diǎn)：


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(shè)計的思路。例如，按暖通空調(diào)的設(shè)計思路，全空氣系統(tǒng)的風(fēng)管布置往往先考慮消除冷熱負(fù)荷的均勻程度，然后才考慮風(fēng)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(fēng)管系統(tǒng)圖的要求，在繪圖一開始就要求輸入當(dāng)前層層高，風(fēng)管尺寸、位置、標(biāo)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(shè)計初期往往是一些待定量，設(shè)計人員很可能由于各工種配合協(xié)調(diào)或其它原因?qū)Υ俗髡{(diào)整。這樣，牽一發(fā)而動全局，幾乎前功盡棄。當(dāng)然，軟件開發(fā)人員的本意是一步到位，省時省力，殊不知設(shè)計過程實(shí)際是一個不斷補(bǔ)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(shè)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(jìn)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(fèi)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(diào)設(shè)備、風(fēng)機(jī)水泵均采用圖塊，甚至風(fēng)管配件亦采用圖塊，讓設(shè)計人員去選擇。而實(shí)際上，空調(diào)設(shè)備品種繁多，一個軟件無法包含成百上千的不同型號的設(shè)備。于是，有的軟件退而求其次，以示意性的方塊代替，這在實(shí)際的設(shè)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(shè)計中設(shè)備必須按實(shí)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(fēng)管彎頭、三通、四通之類的配件，如果做成圖塊，就需要設(shè)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(shè)計人員習(xí)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(shè)計人員繪圖習(xí)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(xì)。一般軟件往往無法全面照顧設(shè)計人員的各種習(xí)慣。


③　軟件自動生成的圖形問題較多


　　 自動生成空調(diào)水管系統(tǒng)圖，一直是當(dāng)前暖通空調(diào)應(yīng)用軟件中的焦點(diǎn)問題之一。目前，不少暖通空調(diào)軟件已推出自動生成空調(diào)水管系統(tǒng)圖的功能。然而，眾所周知，暖通空調(diào)設(shè)計中，空調(diào)水管系統(tǒng)圖一般按45°軸測圖繪制。如果完全按實(shí)際情況繪制，前后重疊現(xiàn)象不可避免。手畫時，有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)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(jī)繪圖時，必然完全按實(shí)際情況繪制，其結(jié)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(shè)備表。目前各類軟件推出的往往是材料表而沒有設(shè)備表。實(shí)際上，沒有足夠的圖塊和合適的控制程序，就不可能實(shí)現(xiàn)設(shè)備表的自動統(tǒng)計!


　　 以上3點(diǎn)，是目前暖通空調(diào)設(shè)計軟件中容易出現(xiàn)的一些缺憾。這不能簡單地歸結(jié)為軟件編程人員經(jīng)驗(yàn)不足，或是設(shè)計人員習(xí)慣不好。事實(shí)上，計算機(jī)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(xiàn))。無論是最初圖形塊的制作，還是目前集成化設(shè)計系統(tǒng)的探索，其實(shí)質(zhì)都是源于這條基本思路的。因此，暖通空調(diào)應(yīng)用軟件的編制也應(yīng)著眼于此，而不應(yīng)為了追求所謂的自動化而要求設(shè)計人員不合時宜地輸入額外的數(shù)據(jù)。應(yīng)用軟件應(yīng)該是一個記性很好的學(xué)徒，而不應(yīng)該是一位自成一派的監(jiān)工。

2　暖通CAD應(yīng)用軟件編制思路與體會


　　 我院暖通空調(diào)專業(yè)在 1993年已開始應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計，當(dāng)時主要是利用最基本的 AutoCAD平臺進(jìn)行繪圖。在應(yīng)用過程中，我們發(fā)現(xiàn)單就計算機(jī)繪圖而言，并非有想像中那么快。誠然，計算機(jī)繪圖可以采用“COPY(復(fù)制)”，“MIRROR(鏡像)”，“ARRAY(陣列)”等命令以減少重復(fù)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(jī)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(yīng)的對策，總結(jié)起來，主要有以下幾點(diǎn)：


2.1　計算機(jī)繪圖，不如在圖板上繪圖直觀。在圖板上設(shè)計人員可以縱觀全局，一覽無遺；計算機(jī)繪圖由于顯示器所限，只能局部放大才能看清。這樣，設(shè)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計軟件，細(xì)部均為自動計算處理，則可大大降低設(shè)計人員的勞動強(qiáng)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(shè)計中的諸如設(shè)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(diào)機(jī)和風(fēng)機(jī)盤管時，會根據(jù)所選的設(shè)備型號自動生成水管管徑、風(fēng)管常用尺寸，從而避免了設(shè)計人員可能出現(xiàn)的筆誤。


2.2　計算機(jī)繪圖，要熟記各種命令和計算機(jī)反饋提示。這點(diǎn)對初學(xué)者會有一定障礙，尤其看懂計算機(jī)的各種反饋提示，是提高操作水平和增強(qiáng)處理問題能力的關(guān)鍵。一般應(yīng)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(yùn)行速度和顯示速度明顯降低，這也成為有些設(shè)計人員不愿采用應(yīng)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(shè)計人員的基本要求。在編制過程中，應(yīng)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(shí)現(xiàn)迅速連續(xù)返回原視圖。


2.3　計算機(jī)繪圖，標(biāo)注問題多。無論手工繪圖還是計算機(jī)繪圖，標(biāo)注工作量都很大。標(biāo)注包括圖名，設(shè)備編號，設(shè)備名稱，系統(tǒng)編號，風(fēng)管水管大小及定位尺寸，標(biāo)高等等。事實(shí)上，問題最多的是定位尺寸標(biāo)注，最麻煩是風(fēng)管、水管尺寸大小標(biāo)注。我們通過定制樣板圖的辦法，解決了定位尺寸標(biāo)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(xí)慣而產(chǎn)生的定位尺寸標(biāo)注困難；風(fēng)管大小尺寸標(biāo)注，亦通過畫風(fēng)管時輸入的數(shù)據(jù)或按標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)管自動計算自動標(biāo)注；水管管徑標(biāo)注是難點(diǎn)所在，因?yàn)榘匆话憷L圖習(xí)慣，先考慮水管系統(tǒng)布置，確定同程、異程走向，然后再進(jìn)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(diào)專業(yè)的圖紙一般為風(fēng)管水管合畫于同一張圖上，水管管徑尺寸標(biāo)注間隙小，不定因素多，因此我們僅利用計算機(jī)校核水系統(tǒng)，而不做自動標(biāo)注，否則，自動標(biāo)注水管管徑所節(jié)省的時間會加倍地用于調(diào)整其位置。至于設(shè)備及系統(tǒng)編號的標(biāo)注，則通過設(shè)備自動統(tǒng)計而得以解決。


2.4　計算機(jī)繪圖，真正利用已完成的工作難度大。也許是暖通空調(diào)專業(yè)特點(diǎn)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(shè)備的圖塊，僅占實(shí)際繪圖工作量的很小部分。例如施工圖雙線風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量支風(fēng)管自動生成，主風(fēng)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(fēng)管連接處的局部自動生成功能，以適應(yīng)不同類型三通、四通等的繪制。我們需要做的僅僅是選取風(fēng)管，配件的繪制由軟件自動完成。同時，我們還考慮到設(shè)計人員的不同習(xí)慣，無論用細(xì)線還是多義線繪制，均能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能。


2.5　計算機(jī)繪圖，必須實(shí)現(xiàn)設(shè)備統(tǒng)計的自動化。如前所述，當(dāng)我們繪制各種設(shè)備時，都等于在向計算機(jī)輸入該設(shè)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(shè)計人員習(xí)慣選用的設(shè)備不同，這一功能的通用性較差，但對于每位設(shè)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?yàn)?，它除了可以?shí)現(xiàn)自動統(tǒng)計設(shè)備表以外，還可以起到在平面圖上自動標(biāo)注設(shè)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(shè)備和圖紙?jiān)O(shè)備標(biāo)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(jī)繪圖，人們最關(guān)心的往往是能否自動繪制水管系統(tǒng)圖。我們認(rèn)為，在大型復(fù)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(diào)水管系統(tǒng)圖，然后豎向疊加，自動標(biāo)注管徑，半自動標(biāo)注標(biāo)高。自動標(biāo)注管徑是自動生成系統(tǒng)圖最基本的要求；而標(biāo)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?yàn)榧热灰呀?jīng)知道標(biāo)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(guān)系，工作量更大，也容易出錯。況且標(biāo)高數(shù)量相對于管徑要少得多，同時標(biāo)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(biāo)注標(biāo)高的概念，是因?yàn)樵O(shè)計高層建筑時，相同層高的標(biāo)準(zhǔn)層可能較多，標(biāo)注標(biāo)高時也可一氣呵成。在繪制空調(diào)水系統(tǒng)圖的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)：當(dāng)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(dāng)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?yàn)榇怪彼到y(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(guān)系進(jìn)行自動打斷的補(bǔ)丁程序，但仍無法從根本上改變其不足。


2.7　利用計算機(jī)軟件繪圖，人機(jī)對話方式有待進(jìn)一步探索。例如，在畫雙線風(fēng)管時，我們發(fā)現(xiàn)，與其采用風(fēng)管配件圖形塊，不如采用風(fēng)管配件當(dāng)場制作。因?yàn)椴迦雸D形塊，難免要進(jìn)行交互式問答。風(fēng)管配件當(dāng)場制作僅需點(diǎn)取目標(biāo)，即可生成。這里有一個用戶界面的設(shè)計問題。一般判斷一個計算機(jī)軟件的優(yōu)劣，用戶界面是否友好是最重要的指標(biāo)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(shí)：CAD應(yīng)用軟件與其它類型的應(yīng)用軟件的不同之處在于它是基于AutoCAD軟件的二次軟件，設(shè)計人員通常對AutoCAD都較為熟悉，但并非每個設(shè)計人員都有熟練使用其它軟件的經(jīng)驗(yàn)，因此用戶界面是否與AutoCAD融為一體才是關(guān)鍵。有的CAD應(yīng)用軟件用戶界面十分新穎獨(dú)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(yīng)用軟件插了進(jìn)來，不覺得需要重新學(xué)習(xí)，就越受歡迎。一段段混于AutoCAD各項(xiàng)命令之中的繪圖工具，常常會讓用戶誤認(rèn)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(jié)束語

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