楊 燕馬江萍趙華龍雷升杰

（1.西安培華學(xué)院，陜西 西安 710125；2.陜西建工第六建設(shè)集團(tuán)有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712000）

“十四五”期間，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)將加速向電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈現(xiàn)代化水平，堅(jiān)持創(chuàng)新升級(jí)，綠色低碳發(fā)展，對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)園區(qū)數(shù)字化建造、智慧化運(yùn)維提出更高要求。

在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)過(guò)程中充分利用BIM技術(shù)，能夠促進(jìn)園區(qū)精細(xì)化建設(shè)、高質(zhì)量實(shí)施，實(shí)現(xiàn)綠色低碳等綜合效益[1]。

1 項(xiàng)目介紹

西安寶能新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目位于西安市西咸新區(qū)秦漢新城，總建筑面積42萬(wàn)m2，項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容包括：107055m2總裝車(chē)間、66670m2涂裝車(chē)間、27935m2沖壓車(chē)間、69700m2車(chē)身車(chē)間、發(fā)動(dòng)機(jī)等單體鋼結(jié)構(gòu)廠房和10幢倒班樓、公輔設(shè)施等鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

該項(xiàng)目意義重大，總投資約400億元，是寶能第一個(gè)面向智能化、電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的“新四化”自建整車(chē)制造基地。

項(xiàng)目實(shí)施難點(diǎn)是項(xiàng)目工程體量大、工期緊、質(zhì)量要求高；大宗定制成品、半成品鋼構(gòu)件數(shù)量規(guī)格多，僅四大車(chē)間超過(guò)11萬(wàn)件，運(yùn)輸難度、分區(qū)管理、綜合吊裝、管理復(fù)雜；項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)高，建筑功能系統(tǒng)眾多，專(zhuān)業(yè)碰撞、工序交叉等矛盾集中，總包施工組織繁雜，協(xié)調(diào)管理工作量巨大。采用BIM信息化管理技術(shù)開(kāi)展在項(xiàng)目施工階段的綜合應(yīng)用研究[2]，效果圖如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目效果圖

2 BIM技術(shù)應(yīng)用策劃

2.1 BIM團(tuán)隊(duì)管理體系

集團(tuán)公司技術(shù)中心選派BIM從業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富人員與項(xiàng)目BIM小組共同成立BIM工作站，管理體系如圖2所示，帶領(lǐng)項(xiàng)目BIM小組參與項(xiàng)目BIM實(shí)施。

圖2 BIM團(tuán)隊(duì)管理體系

2.2 建模標(biāo)準(zhǔn)與BIM應(yīng)用點(diǎn)

根據(jù)集團(tuán)公司技術(shù)中心制訂的《陜建六建集團(tuán)BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)》，總結(jié)制定了《西安寶能新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目BIM實(shí)施策劃書(shū)》，確定了建模標(biāo)準(zhǔn)及施工場(chǎng)地布置、深化設(shè)計(jì)、施工工藝與質(zhì)量?jī)?yōu)化、BIM+創(chuàng)新技術(shù)、云平臺(tái)管理等應(yīng)用點(diǎn)。

3 施工階段BIM應(yīng)用

3.1 施工場(chǎng)地布置

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)園區(qū)特別是整車(chē)生產(chǎn)車(chē)間各廠房生產(chǎn)工藝緊密關(guān)聯(lián)，建筑結(jié)構(gòu)與車(chē)間設(shè)備安裝交叉施工，吊裝施工區(qū)域空間有限。項(xiàng)目借助集團(tuán)公司建立積累的BIM族庫(kù)，修改完善形成該項(xiàng)目特有的生產(chǎn)、辦公、生活等臨時(shí)設(shè)施、消防安全、道路、高壓配電設(shè)施等模塊元素。結(jié)合施工進(jìn)度與具體工藝動(dòng)態(tài)創(chuàng)設(shè)施工場(chǎng)地布置模型，依據(jù)各施工階段工程實(shí)施重點(diǎn)不斷調(diào)整，提前策劃場(chǎng)地布置。廠房鋼梁、柱等主體吊裝施工場(chǎng)地如圖3所示。同時(shí)，利用Navisworks軟件對(duì)場(chǎng)地布置與主體施工搭建模型進(jìn)行模擬預(yù)演，指導(dǎo)并檢查吊車(chē)型號(hào)、吊裝路線、安裝工序的合理性。通過(guò)對(duì)工序和構(gòu)件設(shè)置碰撞范圍參數(shù)進(jìn)行碰撞檢查。及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中的各類(lèi)碰撞問(wèn)題，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。對(duì)于軟件無(wú)法檢測(cè)項(xiàng)目工地的宿舍區(qū)、辦公區(qū)的防火間距不滿足4m等規(guī)范要求的細(xì)節(jié)，利用動(dòng)畫(huà)漫游功能，施工工程師進(jìn)行人工分區(qū)檢查。實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)整體規(guī)劃，提前合理部署前期臨水、臨電、綠色施工、安全文明等，做到高標(biāo)準(zhǔn)策劃，各功能分區(qū)合理，最終確定平面布置圖。

圖3 主體吊裝施工場(chǎng)地

3.2 施工階段深化設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目主要由沖壓、車(chē)身、涂裝、總裝四大工藝車(chē)間組成，結(jié)構(gòu)形式以鋼結(jié)構(gòu)廠房為主，項(xiàng)目圖紙復(fù)雜，利用Revit及Tekla建立全專(zhuān)業(yè)BIM模型，對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)、桁架節(jié)點(diǎn)、屋面節(jié)點(diǎn)、樓梯細(xì)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，如圖4所示。有效提高了施工工藝可操作性與施工質(zhì)量，利用鋼結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行可視化圖紙會(huì)審，有效排除復(fù)雜節(jié)點(diǎn)盲點(diǎn)，提升溝通效率，提高工程圖紙精準(zhǔn)性。

圖4 梁柱、桁架設(shè)計(jì)深化

3.3 施工工藝與質(zhì)量?jī)?yōu)化應(yīng)用

3.3.1 優(yōu)化型鋼懸挑式外腳手架逆向搭設(shè)施工方法

以往型鋼懸挑式外腳手架搭設(shè)時(shí)先安裝工字鋼，再搭設(shè)鋼管腳手架，工人在本層梁板施工過(guò)程中，沒(méi)有可靠的臨邊防護(hù)，需要等待本層梁板混凝土澆筑完成之后，再搭設(shè)腳手架。首先，本層梁板施工過(guò)程中，臨邊防護(hù)危險(xiǎn)因素比較多；其次，懸挑架搭設(shè)完成之后才能夠開(kāi)始下一層墻柱施工，影響工期。BIM小組參與“型鋼懸挑式外腳手架逆向搭設(shè)QC技術(shù)創(chuàng)新”的研究。

如圖5所示，通過(guò)對(duì)型鋼懸挑式外腳手架建模、輔助方案討論、施工模擬，最終確定方案，施工流程為：三層梁板混凝土澆筑前安裝預(yù)埋環(huán)→梁板混凝土澆筑→工字鋼安裝→腳手架安裝→三層墻柱及四層梁板施工→卸荷鋼絲繩安裝。

圖5 宿舍區(qū)型鋼懸挑式外腳手架模型

同時(shí)，進(jìn)行可視化施工交底，并且通過(guò)導(dǎo)出工程量清單，在方案階段，及早準(zhǔn)確地反饋給采購(gòu)部門(mén)，節(jié)約工期。

3.3.2 杯口模板創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用

工業(yè)廠房項(xiàng)目框架柱和承臺(tái)杯口數(shù)量大，所支設(shè)的模板類(lèi)型繁多，該項(xiàng)目?jī)H四大工藝車(chē)間杯口就達(dá)到1247個(gè)。通過(guò)建模歸類(lèi)，將杯口四個(gè)棱角設(shè)置成通用部分，在支設(shè)不同的模板時(shí)，更換中間板的大小實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用，如圖6所示，減少了模板加工材料資源浪費(fèi)，縮短了模板加工時(shí)間，同時(shí)提高了施工效率，得到廣泛好評(píng)。

圖6 杯口模板創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.3.3 二次砌體精準(zhǔn)排布

鋼結(jié)構(gòu)廠房圍護(hù)填充墻體通常以加氣混凝土砌塊為主，砌筑工程量大，質(zhì)量要求高，利用BIM5D云管理平臺(tái)進(jìn)行二次結(jié)構(gòu)砌體精細(xì)化排布，通過(guò)有效參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)高效精準(zhǔn)排布，如圖7所示，滿足規(guī)范構(gòu)造要求的同時(shí)減少材料損耗，實(shí)現(xiàn)三維可視化交底，BIM5D云管理平臺(tái)一鍵出CAD排布圖，砌體工程量信息輔助材料采購(gòu)。

圖7 BIM5D精準(zhǔn)排磚圖

3.3.4 質(zhì)量通病質(zhì)量樣板區(qū)優(yōu)化應(yīng)用

BIM小組前期策劃在施工現(xiàn)場(chǎng)合理設(shè)置集裝箱式樣板展示區(qū)，規(guī)范建筑工程施工工法樣板，制定出處理質(zhì)量通病的預(yù)防措施和方法，更高層級(jí)的預(yù)防質(zhì)量通病的產(chǎn)生，部分細(xì)部構(gòu)造BIM模型與實(shí)體樣板對(duì)比如圖8所示。

圖8 屋面細(xì)部質(zhì)量樣板展示

3.4 施工階段創(chuàng)新應(yīng)用

3.4.1 云平臺(tái)全過(guò)程施工管理

寶能項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)用量大，其中四大工藝車(chē)間總用鋼量4萬(wàn)多噸。鋼構(gòu)件數(shù)量多，材料運(yùn)輸及安裝管理難度大，采用云平臺(tái)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)出廠進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、安裝、質(zhì)量檢查全過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)大數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，及時(shí)快速反映在平臺(tái)上，為項(xiàng)目決策提供依據(jù)。

同時(shí)，運(yùn)用移動(dòng)設(shè)備對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸、進(jìn)場(chǎng)、安裝、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化管理。通過(guò)掃描二維碼，完成鋼構(gòu)件狀態(tài)的更新，數(shù)據(jù)與BIM模型關(guān)聯(lián)，在平臺(tái)及時(shí)準(zhǔn)確獲得反饋，實(shí)時(shí)更新，實(shí)施管理流程如圖9所示，有效促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，提升了管理效率[5]。

圖9 云平臺(tái)施工管理流程

3.4.2 BIM+VR技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

通過(guò)建立實(shí)景BIM模型，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，創(chuàng)建BIM+VR的安全教育平臺(tái)，如圖10所示。VR安全體驗(yàn)將施工現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)源集成在模擬系統(tǒng)中，讓施工參與者可以身臨其境的體驗(yàn)施工全過(guò)程中“四口”“五臨邊”等各類(lèi)危險(xiǎn)場(chǎng)景，有效加強(qiáng)管理人員及勞務(wù)作業(yè)人員對(duì)危險(xiǎn)源的辨識(shí)及防范。與傳統(tǒng)安全體驗(yàn)區(qū)相比，價(jià)格合理，操作簡(jiǎn)單，靈活方便，極大地節(jié)約了施工場(chǎng)地占地面積。

圖10 BIM+VR的安全教育平臺(tái)

3.4.3 BIM+AR技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

將BIM與AR技術(shù)結(jié)合，抽取項(xiàng)目施工中復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、深化設(shè)計(jì)模型、圖集標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造做法等建成LOD400精細(xì)化BIM模型，通過(guò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換呈現(xiàn)在AR展臺(tái)中，部分如圖11所示。掃描節(jié)點(diǎn)二維碼即在AR展臺(tái)720度視角全景呈現(xiàn)，可進(jìn)行模型放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、構(gòu)件拆解與工藝講解等，盡可呈現(xiàn)。AR技術(shù)充分應(yīng)用，施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交底可視化、流程具象化，更加直觀形象。

4 廣聯(lián)達(dá)BIM5D云管理平臺(tái)應(yīng)用

項(xiàng)目BIM技術(shù)的應(yīng)用秉承“實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目全生命周期信息化精細(xì)管控”這一目標(biāo)，利用BIM5D云管理平臺(tái)，將現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與硬件設(shè)備自動(dòng)采集系統(tǒng)集成為現(xiàn)場(chǎng)管理數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，即時(shí)呈現(xiàn)，打造“智慧工地”標(biāo)桿項(xiàng)目。

廣聯(lián)達(dá)BIM5D云管理平臺(tái)以擬建廠房與地理信息模型為載體，施工過(guò)程中將進(jìn)度、合同、成本、工藝、質(zhì)量、安全、圖紙、材料、勞動(dòng)力等信息統(tǒng)一集成，利用BIM技術(shù)的協(xié)同性、可視化等特點(diǎn)[6]，結(jié)合云計(jì)算、AR、VR、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)綜合應(yīng)用，從“人、材、機(jī)、法、環(huán)”等各方面生產(chǎn)要素全面、實(shí)時(shí)、智能監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)一線作業(yè)層高效管理；同時(shí)，項(xiàng)目以進(jìn)度為主線，成本控制為核心，參建主體多方協(xié)同，多級(jí)聯(lián)動(dòng)，各階段提前策劃溝通，高效整合形成數(shù)字化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理平臺(tái)，保障項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)[7]。

5 結(jié)語(yǔ)

分析總結(jié)了西安寶能新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工階段BIM技術(shù)綜合應(yīng)用，產(chǎn)生的良好經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，以BIM技術(shù)與“云、大、物、智”等新技術(shù)在西安寶能新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目的綜合應(yīng)用為參考，對(duì)以汽車(chē)產(chǎn)業(yè)園為代表的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建設(shè)項(xiàng)目信息化管理提供有力實(shí)踐舉措與可復(fù)制、可推廣應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，BIM+、3D掃描等新技術(shù)、新設(shè)備、數(shù)字化協(xié)同管理云平臺(tái)在項(xiàng)目中創(chuàng)新應(yīng)用，顯著提升了工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房建設(shè)信息化、智能化水平。

在中國(guó)人口老齡化趨勢(shì)背景下，建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)必將加速完成，進(jìn)一步探索BIM技術(shù)、云管理平臺(tái)與放樣、砌磚、抹灰等智能機(jī)器人新設(shè)備的融合創(chuàng)新應(yīng)用是施工企業(yè)新的需求與發(fā)展趨勢(shì)。