(中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，廣州 510220 )

前言

傳統(tǒng)的機電工程施工圖難以用于工廠預(yù)制，如高樁碼頭給水工程設(shè)計涉及的管道通常為明敷金屬管，傳統(tǒng)的CAD制圖及Revit建模難以表達真實的單根管道長度等信息，往往造成管道安裝施工過程中的裁管或焊管等二次加工，從而造成了一定的材料浪費，并對施工進度產(chǎn)生影響[1]。因此借助BIM技術(shù)進行深化設(shè)計實現(xiàn)給水管網(wǎng)模型的真實表達并應(yīng)用于工廠預(yù)制具有實際意義[2-3]。

目前，BIM技術(shù)正逐步應(yīng)用到工程的設(shè)計施工運維階段，提高了工程領(lǐng)域眾多環(huán)節(jié)的效率和質(zhì)量[4]。Revit是目前BIM設(shè)計的主流平臺[5]，應(yīng)用廣泛。但對于給水專業(yè)，Revit創(chuàng)建的模型還不能達到預(yù)制加工的深度，特別是管道、管件及閥門閥件等Revit族尚沒有統(tǒng)一的族庫標準，且Revit在預(yù)制加工圖等方面還不完善。因此不斷有人對Revit管道模型進行深度設(shè)計的研究，例如施俊杰開發(fā)了管道預(yù)制加工插件，可以將Revit中的管道模型生成Inventor中的管道預(yù)制加工圖[6]。而Fabrication CADmep提供了機電模型深度設(shè)計的平臺，可以非常方便地與Revit完成交互式設(shè)計。

美國建筑師協(xié)會(AIA)的E202號文件中定義了BIM模型的五種LOD等級來表達BIM模型的深度[7]。從該文件可知，LOD 400的BIM模型需達到零件預(yù)制的要求，LOD 500的BIM模型則需完全與竣工實體一致。Fabrication CADmep提供了使用真實產(chǎn)品數(shù)據(jù)創(chuàng)建的預(yù)制構(gòu)件庫，從而能使模型滿足預(yù)制和安裝工作的要求，且能深化模型精度至LOD400，甚至LOD500。

因此結(jié)合Revit創(chuàng)建的給水模型，再交互延伸到Fabrication CADmep進行深化設(shè)計就顯得非常有意義。

1 Fabrication CADmep簡介

Fabrication CADmep軟件是將Autodesk公司現(xiàn)有的機械、電氣、管道設(shè)計產(chǎn)品(例如Autodesk Revit)與預(yù)制詳圖階段集成的完整解決方案，能滿足機電施工的詳圖設(shè)計、預(yù)制和安裝需求。通過使用Fabrication CADmep基于現(xiàn)實產(chǎn)品數(shù)據(jù)創(chuàng)建的預(yù)制構(gòu)件可以創(chuàng)建更精準的詳圖并直接驅(qū)動機電預(yù)制加工[8]。

圖1 Fabrication CADmep中服務(wù)名稱和服務(wù)樣板的設(shè)置對話框Fig.1 Service Name and Service Template setting panel in Fabrication CADmep

Fabrication CADmep內(nèi)置了一些構(gòu)成預(yù)制部件的內(nèi)容庫，也可在Autodesk相關(guān)網(wǎng)站中下載某些廠商的內(nèi)容庫。

Fabrication CADmep中定義了服務(wù)名稱(Service Name)和服務(wù)樣板(Service Template)。服務(wù)名稱中集合了相應(yīng)類型的管道、管件及設(shè)備等構(gòu)件。服務(wù)樣板則規(guī)定了管道連接的方式，構(gòu)件選用的規(guī)則等。服務(wù)名稱和服務(wù)樣板的設(shè)置對話框如圖1所示。

Fabrication CADmep中的主要工具欄如圖2(所示，工具欄主要提供了建模、標注及出圖等功能。

圖2 Fabrication CADmep中主要工具欄Fig.2 Main Toolbar in Fabrication CADmep

2 Revit和Fabrication CADmep在給水管網(wǎng)深化設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 工作流程

Revit在給水管網(wǎng)設(shè)計中的工作路線通常為“創(chuàng)建項目文件”-“鏈接其他專業(yè)模型”-“創(chuàng)建模型”-“碰撞檢查”-“完善模型”-“生成圖紙”-“生成工程量”。通過Revit創(chuàng)建的模型、圖紙和工程量比傳統(tǒng)CAD的設(shè)計成果更精細，具備指導施工的要求，但對于構(gòu)件預(yù)制(如管材預(yù)制、橋架預(yù)制等)和裝配圖的深度要求則還有距離，借助Fabrication CADmep的精細化設(shè)計工具則能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件預(yù)制及裝配圖。利用Revit與Fabrication CADmep進行給水專業(yè)交互式延伸設(shè)計的工作流程如下：

1)在Revit中進行管網(wǎng)建模；

2)利用”RME to FAB”系列插件將Revit中管網(wǎng)模型轉(zhuǎn)換成設(shè)計線文件(.RIF)，該插件界面如圖3所示；

圖3 Revit中的“RME to FAB”系列插件Fig.3 "RME to FAB" series plug-ins in Revit

3)在Fabrication CADmep中導入.RIF文件，并初步生成模型，然后對模型中的管道及管配件規(guī)格進行設(shè)置，以精確確定其尺寸，并完善模型；

4)在Fabrication CADmep中進行模型標注，設(shè)置下料表及裝配圖樣式，并生成裝配圖和下料表。

2.2 優(yōu)勢和特點

使用Fabrication CADmep與Revit交互進行給水模型的深度設(shè)計具有以下優(yōu)勢。

1)Fabrication CADmep的模型文件可以與Revit模型文件實現(xiàn)互導，并且Reivt從2016版開始新增了“預(yù)制零件”功能，該功能是將Fabrication CADmep中的預(yù)制構(gòu)件應(yīng)用于Revit模型中，這更加強了兩款軟件的互通性。

2)Fabrication CADmep能夠和Revit交互延伸設(shè)計模型的生命周期并減少重復建模。

3)Fabrication CADmep可與Fabrication ESTmep對接，利用ESTmep強大的成本分析功能可以實現(xiàn)給水系統(tǒng)更精準的造價。

圖4 Revit中創(chuàng)建的棧橋上消防、生產(chǎn)給水三維典型安裝圖Fig.4 Typical Graphic Model of Firefighting System and Production Water System at trestle in Revit

4)Fabrication CADmep內(nèi)置了豐富的構(gòu)件庫，也可在Autodesk相關(guān)網(wǎng)站中下載某些廠商的構(gòu)件庫，其模型直接反應(yīng)最后的施工成品，模型精細度高。

5)Fabrication CADmep具有強大的編號(可對相同構(gòu)件指定同一編號)、預(yù)制裝配圖功能，可用于管道、管件等的預(yù)制加工生產(chǎn)。

3 工程應(yīng)用研究

印尼某電廠配套碼頭項目中涉及的生產(chǎn)供水、消防等管道工程，具有管線長，交叉多的特點。本項目管道多采用法蘭、卡箍連接，其標準管道長度為6m或3m，而實際安裝過程中會出現(xiàn)非標準長度的管段，以往施工現(xiàn)場通過裁切標準管道來實現(xiàn)，往往造成一定的管道材料浪費，且耗費工時。因此，本項目采用Fabrication CADmep與Revit交互進行給水模型的深度設(shè)計，精確計算每段管道的長度及管配件的尺寸，然后在工廠中生產(chǎn)出所有規(guī)格的管道和管配件，避免現(xiàn)場的二次加工就顯得非常有意義。

本項目在工程設(shè)計階段利用Revit建模并利用BIM技術(shù)進行碰撞檢測、優(yōu)化管路設(shè)計[9]，以及出具施工圖[10]。然后在深化階段將Revit模型導入至Fabrication CADmep進行深化建模設(shè)計，得出每段管道長度和管件規(guī)格(如法蘭厚度、墊片厚度、彎頭曲率半徑等)，以達到工廠化預(yù)制生產(chǎn)的要求，且出具了棧橋上消火栓及沖洗栓的典型安裝圖。本方法為現(xiàn)場材料采購及安裝施工提供了有力支撐，精確提供了材料表，有效減少了現(xiàn)場二次加工的工作量，提高了施工精度和效率。

在Revit中鏈接水工結(jié)構(gòu)、棧橋結(jié)構(gòu)等模型后進行給排水管網(wǎng)設(shè)計建模及碰撞檢測，優(yōu)化管路后的三維典型安裝圖如圖4。利用第2節(jié)中所述方法，在Fabrication CADmep進行深化設(shè)計，生成的裝配圖及下料表如圖5所示。

圖5 Fabrication CADmep中生成的棧橋上消防及生產(chǎn)給水典型裝配圖及下料表Fig.5 Deepening assembly drawings and material lists of Firefighting System and Production Water System at trestle in Fabrication CADmep

本項目通過Fabrication CADmep的深化設(shè)計，在模型中實現(xiàn)了墊片厚度，連接件插入深度的設(shè)置，實現(xiàn)了管道分段，為施工方采購及安裝施工提供了詳細的裝配圖、精確的每段管道長度及管道連接形式等信息。

4 問題與展望

Revit與Fabrication CADmep合用提供了一條給水管網(wǎng)深度設(shè)計到預(yù)制的途徑，為目前BIM技術(shù)在給水領(lǐng)域深度應(yīng)用至預(yù)制加工階段提供了方法。然而筆者認為該路徑仍然存在一些需要改善的地方。

(1)創(chuàng)建符合中國標準的構(gòu)件庫

目前Fabrication CADmep中的構(gòu)件庫均為符合歐美標準和來自歐美廠商的構(gòu)件庫，雖然Fabrication CADmep提供了自定義構(gòu)件的工具，但自定義的構(gòu)件如何判斷其是否符合真實產(chǎn)品仍然沒有解決途徑。因此對于建立符合中國標準和中國廠商的構(gòu)件庫則需要中國標準機構(gòu)和中國廠商的參與，對此還需做大量工作。

(2)生成管道軸測圖

管道軸測圖(簡稱ISO圖)是管道設(shè)計中常用的圖紙表達方法[11]，它是目前工廠內(nèi)管道、管件預(yù)制生產(chǎn)所使用的主要圖紙。Fabrication CADmep雖然提供了生成管道數(shù)據(jù)文件(.PCF格式)的工具，但仍然沒有生成效果完好的ISO圖的模塊。因此如何將Fabrication CADmep或Revit中管道模型完好的轉(zhuǎn)化成ISO圖可以成為將來軟件開發(fā)的方向。

(3)Revit與Fabrication CADmep的合并

目前Revit中內(nèi)置了Fabrication CADmep預(yù)制零件模塊，可以在Revit中直接使用Fabrication CADmep中的構(gòu)件，我們已經(jīng)看到Revit與Fabrication CADmep整合的趨勢。但在Revit中創(chuàng)建的Fabrication CADmep構(gòu)件不能像族對象一樣對它進行管道系統(tǒng)類型、流量等參數(shù)的設(shè)置，因而目前最佳的實踐路線仍然為Revit與Fabrication CADmep交互延伸設(shè)計。該路線需要設(shè)計人員對這兩種軟件都掌握，增加了學習成本和電腦的硬件成本。因此，Revit與Fabrication CADmep更加深度的整合，使得一款軟件解決給水專業(yè)從設(shè)計建模到深化至預(yù)制的全流程顯得很有必要。

5 結(jié)語

Revit與FabricationCADmep交互延伸設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)給水專業(yè)從設(shè)計建模到深度設(shè)計預(yù)制的過程。本文基于Revit 2018和Fabrication CADmep 2018，總結(jié)了Revit與FabricationCADmep在給水工程深度設(shè)計中的工作路線和工廠預(yù)制的路徑。該工作路線以印尼某電廠配套碼頭工程為應(yīng)用研究對象，提高了該工程的施工采購準確度和安裝施工的效率。本文針對給水專業(yè)BIM深化設(shè)計的實際需要提出了從業(yè)人員可以從“創(chuàng)建符合中國標準的構(gòu)件庫”、“生成管道軸測圖”以及“Revit與Fabrication CADmep的合并”等方面來對Fabrication CADmep進行創(chuàng)新。