BIM技術(shù)在化工裝置中的應(yīng)用
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雷仕民 李飛 劉賢松
(中建一局集團(tuán)安裝工程有限公司北京102600)
摘要：本文通過實(shí)例介紹了BIM技術(shù)在化工裝置中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)化工裝置Plant3D預(yù)制加工圖BOM表
中圖分類號(hào)：TP392 文章編號(hào)：1002-3607 (2016) 03-0059-03
1前言
化工裝置主要以結(jié)構(gòu)、容器、管線、儀表為主，管線種類多、規(guī)格多、信息量大、走向復(fù)雜、施工要求高。在主要以結(jié)構(gòu)、容器、管線、儀表為主的化工裝置項(xiàng)目，利用BIM干
預(yù)下的管道預(yù)制技術(shù)，可以提高管道的預(yù)制精度，便于質(zhì)量控制；利用BIM導(dǎo)出物料清單（即BOM表），能夠保證材料的及時(shí)采購，合理控制工程成本，提高施工效率。通過BIM技術(shù)與預(yù)制加工相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)預(yù)制加工的工廠化；通過利用BIM進(jìn)行深化設(shè)計(jì)、管線碰撞檢測、施工過程模擬，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工全過程的可視化監(jiān)控；通過BIM技術(shù)的信息采集，提高材料管理、成本預(yù)測、運(yùn)行維護(hù)的管理水平。
2項(xiàng)目概況
某甘油精煉生產(chǎn)線項(xiàng)目，屬于精細(xì)化工裝置，建筑面積1680m2．建筑高度33.7m。裝置包括精餾塔、脫色塔等54臺(tái)設(shè)備，各種工藝管線8000m．以及各種電氣管線，儀表、閥門等。
項(xiàng)目施工工期60d，建成后年產(chǎn)5萬噸生物甘油。
3 BIM策劃
3.1 BIM策略文檔
本項(xiàng)目由業(yè)主牽頭，設(shè)計(jì)方、施工方參與組成BIM工作組，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)BIM工作，確定BIM應(yīng)用范圍及深度，形成“項(xiàng)目BIM策略”文檔。
“項(xiàng)目BlM策略”文檔主要包含以下內(nèi)容：采用的BIM標(biāo)準(zhǔn)，要使用的BIM軟件以及如何解決軟件之間數(shù)據(jù)互用性的問題，項(xiàng)目相關(guān)方以及各方角色和職責(zé)，項(xiàng)目交付成果及要交付的格式，項(xiàng)目特性，工作和進(jìn)度的劃分，共享坐標(biāo)體系，數(shù)據(jù)拆分，審核／確認(rèn)，數(shù)據(jù)交換，項(xiàng)目會(huì)審日期等。
3.2確定BIM應(yīng)用范圍
根據(jù)工程的具體情況，經(jīng)BIM工作組共同協(xié)商，確定BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍如下：
建立整個(gè)裝置的三維模型；
進(jìn)行碰撞偵錯(cuò)和漫游模擬：
導(dǎo)出BOM表；
導(dǎo)出預(yù)制加工圖；
進(jìn)行施工過程模擬：
將部分竣工資料和運(yùn)維需要的資料列入數(shù)據(jù)模型中。
3.3項(xiàng)目BIM工作協(xié)調(diào)
各方設(shè)一名BIM協(xié)調(diào)員，負(fù)責(zé)項(xiàng)目BIM工作協(xié)調(diào)。主要工作如下：
參加制定清晰的BIM策略，以確定關(guān)鍵的項(xiàng)目任務(wù)、輸出成果和模型配置。
定期進(jìn)行BIM項(xiàng)目會(huì)審，以確保模型的完整性并維護(hù)項(xiàng)目工作流。
制定明確的指導(dǎo)原則，以保持電子數(shù)據(jù)的完整性。
在整個(gè)項(xiàng)目期內(nèi)，明確規(guī)定所有模型圖元的責(zé)任人。
定期審查未處理的警告信息，并解決重要問題。
3.4數(shù)據(jù)共享互用原則
確定項(xiàng)目協(xié)作和高效數(shù)據(jù)共享的流程，保證各相關(guān)方能高效地溝通、復(fù)用和共享數(shù)據(jù)，同時(shí)避免數(shù)據(jù)丟失或誤解。
不同軟件之間的數(shù)據(jù)互用，無論是輸出到二維CAD用于后續(xù)的施工圖制作，還是輸出用于三維可視化或分析，都要保證數(shù)據(jù)互用的準(zhǔn)確性和完整性。
3.5選擇BIM軟件平臺(tái)
化工裝置主要以容器和管線為主，管線種類多、規(guī)格多、相互交叉布置，走向復(fù)雜。
AutoCAD Plant 3D綜合了多種三維工廠軟件的優(yōu)點(diǎn)，與AutoCAD平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無縫集成，支持大型數(shù)據(jù)庫，建模操作速度快，修改編輯簡單，人員上手快，維護(hù)成本低。包含常用應(yīng)力分析軟件接口，支持其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)遷移，非常適合化工裝置。
本項(xiàng)目建模軟件選用AutoCADPlant 3D。
4 BIM建模
4.1創(chuàng)建項(xiàng)目
根據(jù)“項(xiàng)目BIM策略”文檔的規(guī)定，在AutoCAD Plant 3D中建立裝置設(shè)備布置模型和三維管道布置模型。
AutoCAD Plant 3D中提供項(xiàng)目管理器功能用于管理項(xiàng)目，可在新建項(xiàng)目后通過項(xiàng)目管理器設(shè)置符合本工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的BIM項(xiàng)目，用項(xiàng)目管理器可方便的組織各種圖形文件，如P＆ID圖、正交視圖和三維管道圖等。
AutoCAD Plant 3D繪制的三維結(jié)構(gòu)模型為簡易的模型（見圖1），同時(shí)為提高軟件的交互性，可導(dǎo)入Revit生成的BIM模型。
導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)模型用Revit保存為d wg格式，放入項(xiàng)目文件夾中即可將模型導(dǎo)入到AutoCAD Plant 3D中。
4.2創(chuàng)建設(shè)備
AutoCAD Plant 3D創(chuàng)建的設(shè)備為簡易設(shè)備模型（即內(nèi)置設(shè)備，見圖2），若需準(zhǔn)確的外部模型，AutoCAD Plant3D支持將inventor創(chuàng)建的設(shè)備導(dǎo)入（見圖3）。
4.3管道布置與裝配
布置就是將管道和管件連接到裝置中，圖4是管道布置完后的模型：
裝配就是將分開畫的圖組裝成一組總圖，實(shí)際上用到的是軟件的外部參照功能。
在實(shí)際工作中，需要將整個(gè)裝置分成幾部分，由多人進(jìn)行繪制，最后再裝配到一起（見圖5）。
4.4碰撞檢測
利用碰撞檢測功能，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤，及時(shí)修正（見圖6）。
5施工過程BIM應(yīng)用
5.1 BIM出圖
5.1.1直接從BIM生成圖紙
要在BIM環(huán)境內(nèi)生成工程圖，首先要在軟件內(nèi)部將視圖、詳圖索引、立面圖和圖紙等內(nèi)容完全關(guān)聯(lián)起來。
從BIM出圖前應(yīng)認(rèn)真檢查，以確保所有鏈接數(shù)據(jù)均有效、可見。
5.1.2從視圖／輸出文件編制圖紙
從BIM環(huán)境中導(dǎo)出視圖到CAD中出圖，或用作其他CAD圖形的底圖，應(yīng)把視圖放置在素線框中，并清晰標(biāo)明以下內(nèi)容：數(shù)據(jù)來源，制作或發(fā)布此圖的日期等參數(shù)。
只要是從BIM導(dǎo)出，用于在CAD中進(jìn)行二維詳圖繪制的輸出圖紙，就應(yīng)確保引M中變更被悉數(shù)反映和更新至CAD文件，以輸出最終的工程圖。
在圖紙編制前，須檢查從BIM環(huán)境導(dǎo)出的視圖／輸出文件的內(nèi)容完整
性和準(zhǔn)確性。
5.2 BOM表
物料清單(Bill Of Material簡稱BOM)是編制生產(chǎn)和采購計(jì)劃、配套領(lǐng)料、跟蹤物流，追溯任務(wù)、計(jì)算成本、改變成本設(shè)計(jì)不可缺少的重要文件。
從系統(tǒng)中導(dǎo)出BOM表（見圖7）。通過BOM表整理出準(zhǔn)確而完整的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表，包含有材料名稱、單位用量及其他屬性，還要有物料需求數(shù)量和時(shí)間。
5.3預(yù)制加工
當(dāng)模型的各項(xiàng)檢查完成并修改后，選取需要預(yù)制的圖紙模板，根據(jù)需要，設(shè)置自動(dòng)標(biāo)注類型，Plant 3D可自動(dòng)生成施工所需的管道平面布置圖及ISO圖，圖紙上的標(biāo)注、材料統(tǒng)計(jì)等均為自動(dòng)生成。ISO圖可以用于管道預(yù)制加工。
在預(yù)制車間內(nèi)進(jìn)行管段預(yù)制加工后，運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行組裝。
5.4施工進(jìn)度控制
根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃，在電腦上模擬演示各施工過程，方便現(xiàn)場管理人員及時(shí)的對部分施工節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效地控制（見圖8）。
6 BIM技術(shù)應(yīng)用效果
6.1裝置模型效果
本項(xiàng)目以PID圖為基礎(chǔ)，采用Plant3D軟件進(jìn)行三維建模，將項(xiàng)目所具有的真實(shí)信息通過數(shù)字化技術(shù)，建立一座虛擬建筑，見圖9，模型與建成后的裝置完全一致（見圖10)。
6.2施工效果
通過利用碰撞檢測功能，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤即進(jìn)行修改，最終實(shí)現(xiàn)“零”碰撞。
通過在施工過程中調(diào)整模型和現(xiàn)場勘查比對，及時(shí)調(diào)整施工進(jìn)度，施工現(xiàn)場合理布局。在滿足施工規(guī)范的前提下兼顧業(yè)主實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)其使用功能和布局美觀的完美結(jié)合。
本項(xiàng)目通過應(yīng)用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在施工前完成管線綜合，大部分管段提前得到精確加工，施工方案得到優(yōu)化，縮短了施工工期，提升了項(xiàng)目收益率。
7結(jié)束語
BIM技術(shù)在化工裝置的應(yīng)用，確保設(shè)計(jì)和安裝的一致性，實(shí)現(xiàn)管道預(yù)制加工的精確性，材料計(jì)劃的準(zhǔn)確性，施工過程的動(dòng)態(tài)性。提高安裝一次成功率，減少返工，降低損耗，提高效率，節(jié)省造價(jià)，收到較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
