于桂芝

（中國(guó)中輕國(guó)際工程有限公司）

BIM技術(shù)在工業(yè)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

于桂芝

（中國(guó)中輕國(guó)際工程有限公司）

根據(jù)工業(yè)工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的特點(diǎn)，在BIM技術(shù)全專業(yè)應(yīng)用上進(jìn)行了探索，結(jié)合工程實(shí)例就BIM的應(yīng)用作了歸納。

1 引言

近年來(lái)，隨著BIM應(yīng)用在國(guó)內(nèi)工程設(shè)計(jì)界的逐漸普及，精細(xì)化設(shè)計(jì)是必然選擇，也是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要?！皩?shí)施并推動(dòng)信息化與工業(yè)化深度融合”是改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的突破口，在各項(xiàng)建筑新技術(shù)中，BIM作為新興技術(shù)脫穎而出，未來(lái)BIM技術(shù)成為建筑行業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)配置已經(jīng)成為一個(gè)非常明顯的趨勢(shì)。

2 工程概況

江蘇某表面活性劑有限公司烷基苯裝置項(xiàng)目，廠區(qū)總用地面積為357880.65m2；項(xiàng)目總建筑面積為16018.52m2；建筑系數(shù)為53.17%；工廠容積率為0.57。本項(xiàng)目共建兩套生產(chǎn)裝置，均為10萬(wàn)t/a烷基苯生產(chǎn)裝置，分兩期建設(shè)，總產(chǎn)能為20萬(wàn)t/a。本項(xiàng)目的主裝置由脫氫裝置、烷基化裝置、熱油加熱系統(tǒng)、裝置變配電所及主控部分組成。生產(chǎn)裝置工藝流程，包括以下3個(gè)工段：脫氫工段；烷基化及HF再生工段；分餾工段。本工程中的設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要包括總圖布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、環(huán)保安全3個(gè)方面，在設(shè)計(jì)過程中全專業(yè)嘗試應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行，對(duì)BIM設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了探索，項(xiàng)目整體效果圖見圖1。

圖1 項(xiàng)目整體效果圖

3 項(xiàng)目BIM流程及成果

項(xiàng)目BIM設(shè)計(jì)，工藝專業(yè)采用Autoplant軟件進(jìn)行模型搭建，建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電、儀表等專業(yè)采用Revit軟件進(jìn)行模型搭建。

3.1 建筑專業(yè)

該項(xiàng)目建筑專業(yè)有6個(gè)子項(xiàng)，分別是主控室及綜合樓三、主變室、壓縮機(jī)房、冷熱水房、搶救室一、搶救室二。建筑專業(yè)設(shè)計(jì)流程如下。

1）項(xiàng)目整個(gè)場(chǎng)區(qū)較大，子項(xiàng)較多，在運(yùn)用BIM進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)多個(gè)子項(xiàng)目無(wú)法進(jìn)行統(tǒng)一定位，最后經(jīng)過討論，確定將所有的子項(xiàng)在總圖模型當(dāng)中定位準(zhǔn)確，再進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)以統(tǒng)一的定位點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣能更好地解決各專業(yè)未來(lái)協(xié)同的定位問題。

2）在進(jìn)行BIM設(shè)計(jì)時(shí)，建筑專業(yè)對(duì)模型進(jìn)行拆分，將所有結(jié)構(gòu)部分剝離，只負(fù)責(zé)搭建建筑相關(guān)部分的砌塊墻、墻體面層、樓板面層、門、窗、雨棚、散水等。這種搭建方式方便建筑和結(jié)構(gòu)專業(yè)在進(jìn)行模型整合時(shí)達(dá)到完美鏈接，更好地規(guī)避建筑與結(jié)構(gòu)之間的一些問題。

3）各專業(yè)模型搭建完成以后統(tǒng)一鏈接在一起，核查各專業(yè)模型整合情況，將問題反映出來(lái)，并及時(shí)與各專業(yè)設(shè)計(jì)師溝通協(xié)調(diào)。建筑專業(yè)部分子項(xiàng)模型見圖2、圖3。

圖2 主控室及綜合樓三建筑模型

圖3 主變室建筑模型

3.2 結(jié)構(gòu)專業(yè)

該項(xiàng)目結(jié)構(gòu)共12個(gè)子項(xiàng)，分別為：管架管廊；框架1；框架2；框架3；框架4；框架6；冷熱水站；搶救室1；搶救室2；壓縮機(jī)房；主變室；主控室及綜合樓三。下面就Revit在各個(gè)子項(xiàng)結(jié)構(gòu)模型建立過程中的問題及優(yōu)勢(shì)做詳細(xì)介紹。

3.2.1 管架管廊

工藝管道繁多復(fù)雜是工業(yè)項(xiàng)目的一大特點(diǎn)，建立在二維基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)管架圖紙與工藝管道圖紙，無(wú)法在項(xiàng)目建造之前進(jìn)行協(xié)調(diào)碰撞檢查。Revit軟件以三維模型的方式實(shí)現(xiàn)與工藝Autoplant模型的結(jié)合（見圖4），各專業(yè)同步設(shè)計(jì)并檢查各專業(yè)之間錯(cuò)漏碰撞問題，管架管廊構(gòu)件的標(biāo)高、位置與管道及建筑、機(jī)電設(shè)備之間的相互關(guān)系變得一目了然。

圖4 管架管廊

3.2.2 框架

對(duì)于框架1、框架2、框架3、框架4、框架6這些子項(xiàng)，Revit軟件還可以進(jìn)行子項(xiàng)在全廠區(qū)的定位（見圖5），以及特定標(biāo)高樓層的構(gòu)件詳情檢查。

3.2.3 其他子項(xiàng)

在冷熱水站、搶救室1和搶救室2、壓縮機(jī)房、主變室、主控室及綜合樓等子項(xiàng)模型建立的過程中，呈現(xiàn)了Revit軟件的另一特色。對(duì)于結(jié)構(gòu)專業(yè)，Revit軟件可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件盈建科、PKPM模型的無(wú)縫鏈接轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的Revit模型精準(zhǔn)性與結(jié)構(gòu)計(jì)算模型精準(zhǔn)性一致，且可以第一時(shí)間檢驗(yàn)與建筑專業(yè)的協(xié)調(diào)錯(cuò)漏等問題。

3.3 機(jī)電專業(yè)

廠區(qū)管線縱橫交錯(cuò)，重力管道沿程標(biāo)高難以精確確定，極易發(fā)生碰撞，且廠區(qū)工程耗時(shí)耗資巨大，返工代價(jià)難以估量。廠房?jī)?nèi)移動(dòng)設(shè)備比較多，靜態(tài)

沖突檢測(cè)方法無(wú)法對(duì)工藝設(shè)備移動(dòng)線路中的沖突碰撞問題進(jìn)行檢測(cè)。為很好地解決上述問題，在項(xiàng)目中采用BIM技術(shù)，使用Autodesk Revit系列軟件進(jìn)行各專業(yè)的三維模型創(chuàng)建。通過基于BIM的Revit軟件平臺(tái)建立的三維模型具有區(qū)別于傳統(tǒng)二維圖形的特點(diǎn)，它的信息量更多，數(shù)據(jù)的傳遞也更準(zhǔn)確、更廣泛，很好地解決了本項(xiàng)目的問題。

圖5 框架1、框架2、框架3、框架4、框架6在廠區(qū)定位圖

3.3.1 軸網(wǎng)定位

由于本項(xiàng)目的子項(xiàng)目較多，機(jī)電專業(yè)主要涉及的子項(xiàng)有冷熱水站、搶救室、壓縮機(jī)房、主變室、主控室等，我們首先為整個(gè)項(xiàng)目在總圖中做整體定位，然后再對(duì)每個(gè)子項(xiàng)進(jìn)行軸網(wǎng)定位。

3.3.2 模型建立

機(jī)電專業(yè)分水、暖、電3個(gè)專業(yè)，根據(jù)各子項(xiàng)目軸網(wǎng)定位建立各專業(yè)模型。工作流程如下：

1）確定各專業(yè)設(shè)計(jì)方案；

2）鏈接建筑定位軸網(wǎng)進(jìn)行軸網(wǎng)繪制；

3）鏈接各專業(yè)模型，進(jìn)行機(jī)電專業(yè)模型搭建。

機(jī)電各專業(yè)部分模型見圖6、圖7。

圖6 主變室電纜橋架和電氣柜模型

圖7 冷熱水站暖通專業(yè)模型

3.4 工藝專業(yè)

項(xiàng)目工藝專業(yè)采用Autoplant軟件進(jìn)行模型搭建，模型截圖見圖8。

3.5 專業(yè)整合

全專業(yè)模型完成后，導(dǎo)入Navisworks進(jìn)行碰撞檢查。通過BIM軟件在三維空間上的優(yōu)勢(shì)，將工藝、建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通和電氣專業(yè)的模型結(jié)合起來(lái)，借助BIM平臺(tái)將各專業(yè)方案優(yōu)化，并進(jìn)行更好的各專業(yè)性能分析，充分發(fā)揮BIM的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)。

4 項(xiàng)目總結(jié)

本項(xiàng)目工藝專業(yè)采用Autoplant軟件進(jìn)行模型搭建，建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電、儀表等專業(yè)采用Revit軟件進(jìn)行模型搭建，碰撞檢查和管線綜合采用Nawisworks軟件進(jìn)行整合，最后采用Lumion3D軟件進(jìn)行展示。

最終形成的BIM設(shè)計(jì)成果包括：烷基苯裝置項(xiàng)目的全專業(yè)模型文件；核查報(bào)告一份；漫游視頻一份；全專業(yè)施工圖。其中，模型文件里包含項(xiàng)目的所有族庫(kù)文件和樣本文件，可以當(dāng)做標(biāo)準(zhǔn)模型為今后的項(xiàng)目所用。

4.1 項(xiàng)目主要收獲

本項(xiàng)目BIM設(shè)計(jì)的收獲主要有以下幾個(gè)方面。

1）探索了化工類項(xiàng)目如何將工藝專業(yè)和其他專業(yè)進(jìn)行高度地三維整合，從而為今后此類項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)打好基礎(chǔ)。

2）通過該項(xiàng)目的實(shí)踐，對(duì)此類項(xiàng)目的BIM設(shè)計(jì)形成了一套全專業(yè)、可行的BIM流程。

圖8 工藝專業(yè)模型截圖

3）建立了化工類項(xiàng)目樣板，尤其是烷基苯裝置類項(xiàng)目的BIM資源庫(kù)，為今后的烷基苯裝置類項(xiàng)目的BIM設(shè)計(jì)提高效率，利用本次成果的標(biāo)準(zhǔn)化模型進(jìn)行資源的深度整合，為今后的項(xiàng)目所用。模型文件即為成果文件，所有族庫(kù)資源包含在項(xiàng)目的樣本文件當(dāng)中。

4）鑒于現(xiàn)階段AutoPLANT、PDMS等工藝軟件沒有開發(fā)與主流BIM軟件如Revit、MicroStation等直接的接口，本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)也只能運(yùn)用第三方軟件平臺(tái)，將各專業(yè)設(shè)計(jì)模型在Navisworks中進(jìn)行整合，但由于工藝軟件沒有直接輸出導(dǎo)入的接口，所以此方法存在一定的項(xiàng)目信息丟失。

4.2 項(xiàng)目的改進(jìn)和加強(qiáng)

今后，在工業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行BIM設(shè)計(jì)中，需要改進(jìn)和加強(qiáng)以下幾個(gè)方面。

1）在BIM設(shè)計(jì)中，建筑施工圖設(shè)計(jì)能完成90%，結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)能完成80%，機(jī)電施工圖設(shè)計(jì)能完成60%。在機(jī)電設(shè)計(jì)中，由于各種專業(yè)計(jì)算無(wú)法在BIM模型中反應(yīng)，所以需要大量進(jìn)行二維設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)，不斷地互補(bǔ)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，增加了機(jī)電專業(yè)設(shè)計(jì)難度與工作量，未來(lái)這也是軟件廠商需要積極面對(duì)的問題。

2）工藝設(shè)計(jì)軟件PDMS、AutoPLANT等，現(xiàn)階段沒有直接與主流的BIM、Revit、MicroStation等軟件進(jìn)行輸入輸出的接口，在BIM設(shè)計(jì)工作中增加了專業(yè)跟專業(yè)之間溝通的難度，降低了設(shè)計(jì)效率，對(duì)于這一問題，還應(yīng)積極與軟件廠商進(jìn)行溝通。

3）BIM設(shè)計(jì)是一種三維的工作方式，在工作當(dāng)中它的可視化、信息化，極大地加強(qiáng)了設(shè)計(jì)師對(duì)項(xiàng)目的控制力度，但是設(shè)計(jì)師由二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)為三維設(shè)計(jì)，在施工圖出圖過程中又由三維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)為二維設(shè)計(jì)，這一過程無(wú)形中給設(shè)計(jì)師增加了巨大的工作量，這對(duì)未來(lái)普及BIM設(shè)計(jì)是不可取的。針對(duì)這問題，應(yīng)不斷嘗試如何提高繪圖的速度和效率，利用現(xiàn)有的一些BIM插件來(lái)提高設(shè)計(jì)效率。

5 結(jié)語(yǔ)

未來(lái)工業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目采用BIM技術(shù)，需要逐步地標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化，編寫相關(guān)的工業(yè)工程設(shè)計(jì)信息模型標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)工作。目前，國(guó)家正在進(jìn)行《制造工業(yè)工程設(shè)計(jì)信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》編寫工作，由于工業(yè)三維設(shè)計(jì)起步較早，AutoPLANT PDMS等軟件在專業(yè)上的應(yīng)用發(fā)展較為成熟，所以對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)可以采用兩條腿走路：工藝設(shè)計(jì)采用PDMS、AutoPLANT平臺(tái)；建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電專業(yè)設(shè)計(jì)采用Revit、MicroStation平臺(tái)。這樣能極大發(fā)揮各專業(yè)三維軟件的優(yōu)勢(shì)，而未來(lái)重點(diǎn)考慮的就是如何將兩個(gè)平臺(tái)信息更有效地整合。工業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)以工藝為主導(dǎo)，與民用設(shè)計(jì)有著很大差異，未來(lái)開展工業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)需要加強(qiáng)工藝專業(yè)與建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)的聯(lián)系，將工藝設(shè)計(jì)BIM軟件和民用BIM軟件更有機(jī)地結(jié)合，一起發(fā)揮BIM更大的優(yōu)勢(shì)。

According to the characteristics of industrial engineering design project, the application of BIM technology is explored, and the application of BIM is summarized.

BIM；工業(yè)工程；烷基苯裝置；三維軟件；三維模型；工作流程

BIM; industrial engineering; alkyl benzene unit; 3D software; 3D model; workflow