淺談數(shù)字化技術(shù)在比利時安特衛(wèi)普閘門項目中的運用

摘 要：建筑行業(yè)的BIM技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)很成熟和廣泛，鋼結(jié)構(gòu)制造中也越來越多要求進行BIM技術(shù)的應(yīng)用，BIM技術(shù)的基礎(chǔ)就是數(shù)字化模型的建立，數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)工藝制造信息、焊縫設(shè)計信息、計劃進度信息等制造信息在數(shù)字化模型中的集成，是BIM技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)核心技術(shù)。數(shù)字化制造技術(shù)的研究為公司后續(xù)推行BIM技術(shù)奠定堅實的基礎(chǔ)。比利時閘門項目位于比利時安特衛(wèi)普港口（Antwerp Port）附近，項目制造標準采用歐標EN1090-2。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù)；建筑；比利時安特衛(wèi)普閘門項目

1 焊縫信息統(tǒng)計

比利時閘門業(yè)主需要對焊縫信息進行統(tǒng)計，要求項目部制作整個項目的焊縫信息清單。若人工方式完成此項工作，耗時較長，費用較高，為此項目部與研發(fā)人員共同探討采用焊縫信息管理系統(tǒng)完成的可行性，經(jīng)討論，焊縫信息管理系統(tǒng)僅需做很小的改動即可滿足比利時閘門焊縫信息清單生成的要求。最終通過焊縫信息管理系統(tǒng)協(xié)助比利時閘門項目部完成5萬多條焊縫的清單生成和模型中焊縫信息的集成，圓滿完成了業(yè)主的需求，增強了業(yè)主對業(yè)務(wù)能力的認可度。

2 數(shù)字化制造技術(shù)研究

（1）通過完全自主開發(fā)實現(xiàn)基于tekla軟件的二次開發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)焊縫的設(shè)計、制造、檢驗等信息在三維數(shù)字化模型中的高度集成。（2）通過焊縫坡口庫的創(chuàng)建，能夠按照制定規(guī)則自動生成焊縫編號，生成焊縫信息數(shù)據(jù)庫。（3）實現(xiàn)焊縫按類型篩選、修改和統(tǒng)計的功能，便于對焊縫進行精細化管理。（4）通過焊縫地圖的自動生成功能，實現(xiàn)焊縫檢驗申請單自動生成，焊縫檢驗結(jié)果的便捷錄入。（5）采用有限元分析技術(shù)對比利時閘門和鋼橋的結(jié)構(gòu)進行重要的轉(zhuǎn)運和吊裝計算，保證結(jié)構(gòu)自身及施工的安全。

而這項工作為其帶來的技術(shù)經(jīng)濟指標如下：（1）焊縫信息管理

具有全面化、集成化、可視化和自動化；（2）通過對模型中所有焊縫的長度，面積，重量等信息的分類統(tǒng)計，與原合同數(shù)據(jù)進行對比可快速計算焊縫變更量；（3）改變以往統(tǒng)計焊縫的方式，采用電算化處理，準確、快速；（4）滿足業(yè)主提出的焊縫信息統(tǒng)計的要求，預(yù)計為項目爭取合同外變更合同額170萬美元。

3 數(shù)字化制造技術(shù)在比利時閘門項目中的應(yīng)用

建筑行業(yè)的BIM技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)很成熟和廣泛，鋼結(jié)構(gòu)制造中也越來越多要求進行BIM技術(shù)的應(yīng)用，BIM技術(shù)的基礎(chǔ)就是數(shù)字化模型的建立，數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)工藝制造信息、焊縫設(shè)計信息、計劃進度信息等制造信息在數(shù)字化模型中的集成，是BIM技術(shù)的應(yīng)用的基礎(chǔ)核心技術(shù)。數(shù)字化制造技術(shù)的研究為公司后續(xù)推行BIM技術(shù)奠定堅實的基礎(chǔ)。

鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計軟件逐漸從二維轉(zhuǎn)向三維，目前鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中比較常用的三維軟件有Tekla， revit，Solidworks， Pro/E等，但是無論哪個軟件，在建模階段都很難對焊縫信息進行有效管理，特別是在焊縫編號、焊縫信息統(tǒng)計方面都或多或少存在缺陷。這對后續(xù)的焊材采購、車間生產(chǎn)、質(zhì)檢控制方面都帶來了不少麻煩。目前國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)較為常見的做法為：

（1）焊材采購方面。根據(jù)類似項目按鋼結(jié)構(gòu)噸位對焊材進行預(yù)估。焊材實行分批采購，后續(xù)不斷進行修正。這種方式對訂貨人員提出了較高的要求，而且采購量到最后往往都偏大。（2）焊縫追蹤方面。通過手工在模型外編制焊縫地圖，然后將圖紙和編號傳遞給質(zhì)檢部門使用。這種方式費時費力、信息傳遞性差、逆向查詢性差。（3）車間生產(chǎn)方面。根據(jù)施工圖紙中標注的信息和焊接工藝評定來完成坡口準備、裝配、焊接、探傷工作。最后將這些信息與焊縫編號對應(yīng)，填入表格。這種方式在實際車間使用時質(zhì)檢員需要參照圖紙、焊縫地圖、焊接工藝評定等多份文件，工作量大、效率低、出錯率高。（4）施工隊結(jié)算方面。目前主要根據(jù)項目類型、按噸位進行結(jié)算。這種方式較為粗放，對工作量的計算不夠精準。

焊縫信息管理在鋼結(jié)構(gòu)項目中是一個工程量較大，耗費人工時較大的工作。采用二維繪圖的項目進行焊縫信息的整理和統(tǒng)計更是難上加難的事情，數(shù)萬條焊縫需要進行編號、坡口類型、計算焊縫長度、標識連接零件、注明檢測要求等工作，幾乎要花費數(shù)月時間投入多人才能完成。

在Tekla三維建模軟件的基礎(chǔ)上，通過API接口采用C#編程技術(shù)，結(jié)合SQL Server數(shù)據(jù)庫，開發(fā)焊縫信息管理系統(tǒng)。通過基于數(shù)字化技術(shù)的焊縫定義和編號技術(shù)開發(fā)，實現(xiàn)對Tekla模型中每一條焊縫進行編號，編號具有唯一性和可追溯性，并且能在模型中進行相應(yīng)的定位。通過自定義坡口數(shù)據(jù)庫模塊的開發(fā)，實現(xiàn)焊縫的坡口型式、焊縫類型、焊接方法和檢驗要求等信息在三維數(shù)字模型中的創(chuàng)建。通過焊縫信息管理模塊的開發(fā)，實現(xiàn)對焊縫長度、焊縫種類、耗材量和焊接工時等的統(tǒng)一管理。將工作量大、效率低、出錯率高的統(tǒng)計工作，采用計算機來實現(xiàn)自動化，提高效率、保證準確性。通過自動繪圖模塊的應(yīng)用，自動生成焊接檢驗用的焊縫地圖。

該技術(shù)預(yù)期產(chǎn)生的效果如下：（1）焊材采購方面。通過統(tǒng)計模塊將定義好的焊縫進行分類統(tǒng)計，實現(xiàn)焊材的消耗量精確統(tǒng)計，以此作為焊材采購的參考數(shù)據(jù)，提高焊材采購量的準確性，降低采購人員強度。（2）焊縫追蹤方面。通過焊縫信息管理系統(tǒng)自動生成焊接檢驗所需的焊縫地圖，既節(jié)省大量人工，又提高了焊縫地圖的準確性，也容易進行焊縫的逆向查詢。（3）車間生產(chǎn)方面。通過焊縫信息管理系統(tǒng)的精確統(tǒng)計，可以根據(jù)NDT探傷要求，生成探傷所需的指導性文件，文件中焊縫的所需信息一目了然，降低工作量，提高效率。（4）施工隊結(jié)算方面。焊縫信息管理系統(tǒng)可以統(tǒng)計出每條焊縫的焊材消耗、焊縫長度和焊接工時等信息，為施工結(jié)算提供準確的數(shù)據(jù)參考。

主要創(chuàng)新點有三個：（1）實現(xiàn)焊縫的設(shè)計、制造、檢驗等信息在三維數(shù)字化模型中的高度集成。（2）在模型中直接生成焊縫地圖和各類焊縫信息統(tǒng)計報告，改變以往焊接地圖、坡口通圖采用人工編制的方式。（3）實現(xiàn)焊材采購量、焊接工作量、探傷工作量的精確統(tǒng)計，改變以往根據(jù)經(jīng)驗估算的方式。（4）采用有限元分析技術(shù)模擬大重型性結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)運和吊裝過程，指導工藝方案和安全措施的實施。

目前焊縫信息管理技術(shù)已在港珠澳大橋CB05項目和比利時閘門項目上進行應(yīng)用，在三維模型中生成所有焊縫并統(tǒng)一管理，自動生成焊縫地圖和各類焊縫信息統(tǒng)計報告，計算焊材采購量、焊接工作量及探傷工作量。經(jīng)過在項目上的應(yīng)用，結(jié)果較為理想，達到了預(yù)期的效果。后續(xù)會將焊縫信息管理技術(shù)與BIM技術(shù)向結(jié)合構(gòu)建數(shù)字化信息管理平臺，逐步用在所有類型鋼結(jié)構(gòu)項目中。

參考文獻

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