辛永誠(chéng)，趙鵬源，吳清輝

(1.中國(guó)建材國(guó)際工程集團(tuán)有限公司，上海 200063；2.中國(guó)電子系統(tǒng)工程第四建設(shè)有限公司，石家莊 050000)

薄膜組件工廠是潔凈廠房類型的一種，對(duì)工業(yè)潔凈廠房技術(shù)的一般定義是：采用某些方法，將房間的溫濕度和粒子濃度控制在一定范圍內(nèi)的技術(shù)?，F(xiàn)代科技爆發(fā)式增長(zhǎng)，電子產(chǎn)品越來(lái)越快的迭代速度讓產(chǎn)品功能更加強(qiáng)大，與此同時(shí)，其內(nèi)部構(gòu)造更加復(fù)雜。錯(cuò)綜復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)制造環(huán)境提出了更高、更復(fù)雜、更嚴(yán)苛的要求。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)即使存在細(xì)微的粉塵或細(xì)菌，就可能導(dǎo)致產(chǎn)品電路短路，最終導(dǎo)致良品率顯著下降。

1 薄膜組件工廠的空間組成

潔凈生產(chǎn)車(chē)間是產(chǎn)品的生產(chǎn)主體，產(chǎn)品的主要工序都在潔凈室中進(jìn)行。變電所為整個(gè)廠區(qū)供應(yīng)電力，除濕空調(diào)機(jī)房將生產(chǎn)車(chē)間的溫濕度控制在一定范圍之內(nèi)，讓車(chē)間環(huán)境滿足溫濕度要求。除濕機(jī)房的噪音與振動(dòng)較小，一般可以與生產(chǎn)車(chē)間布置在一棟建筑內(nèi)。

空壓機(jī)房和冰機(jī)房由于運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的噪音和振動(dòng)，一般與生產(chǎn)區(qū)域完全隔離?？諌簷C(jī)房是車(chē)間氣動(dòng)管道的源頭，為車(chē)間提供特殊氣體及壓縮空氣。冰機(jī)房控制著整廠區(qū)的冷源，低溫水從冰機(jī)出口接到分集水器，再通過(guò)分集水器送往板式換熱器。經(jīng)過(guò)板式換熱器后可以得到更高溫度的工藝?yán)鋮s水，供給設(shè)備冷卻用。冰機(jī)出口的冷卻水送往冷卻塔進(jìn)行冷卻，冷卻塔一般設(shè)置在廠房屋頂并保證周邊無(wú)遮擋物，便于讓室外流動(dòng)的風(fēng)帶走熱負(fù)荷。

2 徐州凱盛太陽(yáng)能電池項(xiàng)目的特點(diǎn)

2.1 施工要求高

潔凈室是整個(gè)廠區(qū)最重要的生產(chǎn)主體，產(chǎn)品生產(chǎn)的主要工序都在潔凈室內(nèi)。若潔凈室的溫濕度及潔凈度無(wú)法保證，就會(huì)嚴(yán)重影響成品質(zhì)量[1]。所以，在廠房潔凈室的設(shè)計(jì)階段和施工過(guò)程中，要采取切實(shí)有效的設(shè)計(jì)保證潔凈室在運(yùn)行時(shí)潔凈度滿足生產(chǎn)要求。

2.2 涉及范圍廣

項(xiàng)目主要包含風(fēng)、水、電、氣動(dòng)四大系統(tǒng)。

風(fēng)系統(tǒng)：送風(fēng)、回風(fēng)、新風(fēng)、排風(fēng)、工藝排氣、消防排煙等。

水系統(tǒng)：低溫冷凍水、低溫冷卻水、工藝?yán)鋮s水、室外給水、熱水等。

電系統(tǒng)：動(dòng)力設(shè)備配電、照明配電等。

氣動(dòng)系統(tǒng)：壓縮空氣(CDA)、氮?dú)?N2)、蒸汽系統(tǒng)等。

除此之外，還有裝修專業(yè)、庫(kù)板墻板、FFU龍骨天花等，這些也會(huì)影響到管線走向和布局，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)空間管理產(chǎn)生影響。

2.3 施工周期長(zhǎng)

設(shè)備經(jīng)過(guò)采購(gòu)、安裝、調(diào)試、試運(yùn)行直到竣工驗(yàn)收的全過(guò)程，由于涉及系統(tǒng)專業(yè)多，在設(shè)備安裝的過(guò)程中需要遵循一定的順序，或讓施工隊(duì)伍輪換工作面施工，不能蠻干亂干，所有工作同時(shí)展開(kāi)。

2.4 交叉管理工作多

項(xiàng)目由于涉及的專業(yè)多，各專業(yè)交叉施工的管理工作就顯得尤為重要。機(jī)電安裝工程內(nèi)部需要協(xié)調(diào)風(fēng)水電系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)配合，有時(shí)還需要配合土建單位、裝修單位的施工進(jìn)度。

3 BIM對(duì)薄膜組件工廠的提高方法

在傳統(tǒng)的機(jī)電安裝工程項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)工程師在平面圖上對(duì)管線排布后，將圖紙交付施工隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。平面圖紙所表達(dá)的信息有一定的局限性，引入BIM模式可以在開(kāi)工前將各專業(yè)圖紙反映到空間模型中，提前規(guī)劃施工方案、施工工序等，大大提高施工效率和質(zhì)量，加快項(xiàng)目進(jìn)度[3]。

3.1 建模要求

為保證各工程師在建模過(guò)程中能夠及時(shí)有效的協(xié)同，在模型建立前應(yīng)建立一套共性的規(guī)則，以保證參與者確切地表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖以及理解他人的設(shè)計(jì)意圖，避免出現(xiàn)模型精度參差不齊的現(xiàn)象。

3.2 分專業(yè)建立模型

在機(jī)電工程專業(yè)的建模之前，需要進(jìn)行基礎(chǔ)模型的建立，即建筑和結(jié)構(gòu)模型，基礎(chǔ)模型建立完成后，各工程師再按照原設(shè)計(jì)圖紙建立各自的模型，在管綜調(diào)節(jié)的過(guò)程中復(fù)核管線走向的合理性，在模型中按照不同樓層平面和專業(yè)規(guī)劃平面圖。

3.3 模型檢查和維護(hù)

為了確保項(xiàng)目模型能切實(shí)地反映現(xiàn)場(chǎng)情況，項(xiàng)目部需制定一套完整的模型檢查和維護(hù)機(jī)制，對(duì)每個(gè)模型的建模人、圖紙依據(jù)、建模時(shí)間、存儲(chǔ)位置、檢查人等進(jìn)行詳細(xì)的記錄。

3.4 管線綜合排布

在徐州凱盛光伏太陽(yáng)能項(xiàng)目中，動(dòng)力站大型管道很多。同時(shí)，動(dòng)力站內(nèi)設(shè)備也很多，從廠房實(shí)際運(yùn)維角度考慮，在建設(shè)時(shí)必須要考慮檢修人員行走的空間和設(shè)備操作維護(hù)面的問(wèn)題。從施工單位的角度看，需要考慮設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)路線和順序，以及設(shè)備進(jìn)場(chǎng)以后的二次配管施工。

3.5 管線碰撞調(diào)整

由于風(fēng)管所占空間最大，在調(diào)整時(shí)應(yīng)首先規(guī)劃風(fēng)管的標(biāo)高和走向。一般情況下，將消防專業(yè)布置在最頂層，之后再向下一層布置風(fēng)管[4]。這樣能盡量減少水、風(fēng)管翻彎的次數(shù)，空間管理具體調(diào)整的原則是:小管避讓大管，有壓管避讓無(wú)壓管，水管避讓風(fēng)管，線管、橋架應(yīng)在水管上方，避免因管道漏水造成橋架內(nèi)積水[2]。另一方面，在保證系統(tǒng)功能性的前提下，管線的排布應(yīng)該橫平豎直，一方面統(tǒng)一規(guī)劃可以節(jié)約空間，另一方面，統(tǒng)一的布局外觀上大氣，給人以良好的觀感。

3.6 工廠化預(yù)制

在徐州凱盛光伏太陽(yáng)能電池項(xiàng)目中，最常見(jiàn)的管道加工就是各閥組的預(yù)制，比如除濕機(jī)的空調(diào)水閥組。在設(shè)備到場(chǎng)前可將閥組預(yù)制出來(lái)，待設(shè)備到場(chǎng)后直接用閥組接口與除濕機(jī)接口對(duì)接，顯著提高了施工效率[4]。圖1為閥組預(yù)制化三維展示圖，在精確模型的指導(dǎo)下，閥組預(yù)制依托于高精度的BIM模型來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)制化加工，見(jiàn)圖2。在提高預(yù)制加工精度的同時(shí)可以空出現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)面，使得施工進(jìn)度和施工質(zhì)量都能顯著提高。

4 BIM在徐州凱盛光伏太陽(yáng)能項(xiàng)目的案例應(yīng)用分析

4.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目由凱盛光伏材料(徐州)有限公司建設(shè)，總投資100億元，建設(shè)10條生產(chǎn)線，形成1.5 GW生產(chǎn)能力，整體規(guī)劃，分期實(shí)施。一期用地約273畝，投資22億元，新建2條150 MW銅鋼硒薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線。項(xiàng)目首期建筑面積：52 565.9 m2。

4.2 應(yīng)用BIM技術(shù)的過(guò)程與成果

4.2.1 族庫(kù)的準(zhǔn)備

雖然網(wǎng)上已有各式各樣的族，但通用族不能完全反映實(shí)際到場(chǎng)的設(shè)備尺寸。建立項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的族庫(kù)是有必要的，工程師們要將使用到的各構(gòu)件逐一建模，如圖3所示，保存為族后載入到項(xiàng)目模型中。這樣才能保證模型盡可能的貼合現(xiàn)場(chǎng)情況，更好的用模型來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，圖4為現(xiàn)場(chǎng)安裝的角型過(guò)濾器。

4.2.2 Revit項(xiàng)目模型的創(chuàng)建

在項(xiàng)目實(shí)施的實(shí)際過(guò)程中，機(jī)電模型的調(diào)整必須參照土建模型。所以必須先建立起項(xiàng)目的土建模型。土建模型中需要包含的基本單位為梁板柱，墻門(mén)窗等[2]。這些單位的位置影響到管綜調(diào)整時(shí)的管線布局，是土建模型必須要包含的圖元，圖5為徐州凱盛光伏太陽(yáng)能項(xiàng)目的廠房全貌。完成土建模型后，再創(chuàng)建項(xiàng)目的機(jī)電模型。此時(shí)需要注意機(jī)電模型的標(biāo)高和軸網(wǎng)要與土建模型相同，因?yàn)殒溄幽Ｐ蜁r(shí)默認(rèn)為原點(diǎn)對(duì)原點(diǎn)，如果兩個(gè)模型文件原點(diǎn)不同，在鏈接時(shí)模型會(huì)錯(cuò)位。

4.2.3 建模過(guò)程中的空間優(yōu)化排布

為滿足潔凈度及溫濕度要求，工程中央潔凈室上方需要做二次吊頂?shù)氖┕すに?。二次吊頂?shù)目臻g內(nèi)需要布置大量的吊點(diǎn)，從圖6可以看到，二次吊頂區(qū)域內(nèi)空間非常緊張。與此同時(shí)，吊頂區(qū)域內(nèi)還有為保證生產(chǎn)車(chē)間溫濕度潔凈度達(dá)標(biāo)的DCC、FFU等設(shè)備，檢修用照明設(shè)備，以及為他們供水的管道及供電的橋架等。如果不進(jìn)行空間排布，設(shè)備與絲桿的沖突會(huì)非常嚴(yán)重，導(dǎo)致施工進(jìn)度緩慢，頻繁拆改等事情發(fā)生。

通過(guò)Revit對(duì)二次吊頂區(qū)域進(jìn)行空間排布，然后分專業(yè)出施工圖給各隊(duì)伍，并商量好施工工序，減少各隊(duì)伍間的施工工序沖突及現(xiàn)場(chǎng)拆改。

5 應(yīng)用BIM效果總結(jié)

在管綜調(diào)整的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)并解決大部分明顯的碰撞問(wèn)題，再通過(guò)配管深化、碰撞檢測(cè)等手段可以更進(jìn)一步地解決潛在的問(wèn)題，比如施工空間、檢修空間預(yù)留等。要達(dá)到這一步，就意味著B(niǎo)IM工程師必須熟練操作各種設(shè)計(jì)軟件，擁有過(guò)硬的專業(yè)技術(shù)能力，并熟悉施工管理。工廠化預(yù)制加工依托于高精度的BIM模型，在提高預(yù)制加工精度的同時(shí)，擴(kuò)大了現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)面，顯著提升了現(xiàn)場(chǎng)施工的進(jìn)度及施工質(zhì)量。

模型中所有圖元的參數(shù)都切實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)零部件及設(shè)備情況，通過(guò)建立明細(xì)表，可以方便快捷地提取工程量。為工程師減負(fù)的同時(shí)提高了結(jié)算效率，促進(jìn)業(yè)主與施工方達(dá)成一致的共識(shí)，減少工程款結(jié)算的爭(zhēng)議。

6 結(jié) 論

a.BIM是一種新興的工程管理理念，是貫穿建筑項(xiàng)目全生命周期的一種管理方法。一系列的BIM可視化設(shè)計(jì)軟件可以給工程師們提供可視化的三維模型、強(qiáng)大的信息數(shù)據(jù)庫(kù)以及協(xié)同工作平臺(tái)，通過(guò)這些可以極大提升建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)的效率。

b.該文結(jié)合薄膜組件工廠項(xiàng)目的特點(diǎn)及普遍存在的問(wèn)題，展示了BIM技術(shù)在薄膜組件工廠項(xiàng)目中的具體應(yīng)用方式。實(shí)踐表明BIM的方案可視化、信息數(shù)據(jù)庫(kù)和即時(shí)運(yùn)算反饋能極大降低項(xiàng)目中各參與方的溝通成本，讓信息在各部門(mén)中流暢傳遞，讓各部門(mén)在項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行的階段都能良好協(xié)同。

c.通過(guò)對(duì)徐州凱盛光伏太陽(yáng)能電池項(xiàng)目的實(shí)踐，在項(xiàng)目施工階段使用BIM對(duì)機(jī)電管線排布、碰撞檢查、預(yù)制加工技術(shù)、工程量統(tǒng)計(jì)的運(yùn)用過(guò)程，驗(yàn)證了BIM可以在建筑行業(yè)發(fā)揮出顯著效果，并取得良好的收益和成效。

在項(xiàng)目建設(shè)的過(guò)程中深刻體會(huì)到：項(xiàng)目的BIM模型建設(shè)不能只靠一方推動(dòng)，需要項(xiàng)目中各參與方的相互配合與努力。BIM應(yīng)當(dāng)作為一種管理項(xiàng)目的手段，而不僅僅只是一種技術(shù)應(yīng)用。