淺談BIM在新建涂裝車間項(xiàng)目中的應(yīng)用

苑偉彬，李豐，宋衍國(guó)

（1.一汽-大眾汽車有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130011；2.機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130011）

前沿

規(guī)?；某擞密囃垦b車間具有自動(dòng)化程度高，工藝流程復(fù)雜并且潔凈度等級(jí)要求較高等特點(diǎn)。涂裝車間的建筑構(gòu)造和設(shè)備排布十分復(fù)雜，其主要由廠房建筑、工藝設(shè)備和公用設(shè)備等組成，其中廠房建筑部分主要涉及到建筑、結(jié)構(gòu)等專業(yè)；工藝設(shè)備按照工藝流程主要分為前處理/電泳、PVC、噴漆、灌蠟等幾個(gè)部分；公用設(shè)備主要包含給排水、暖通、動(dòng)力、電氣等專業(yè)。不同專業(yè)在設(shè)計(jì)上存在著很多交界面，并且整個(gè)廠房空間內(nèi)的管線排布也非常復(fù)雜，需要進(jìn)行多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)。目前一汽-大眾汽車有限公司（下文簡(jiǎn)稱為一汽-大眾）體系內(nèi)的涂裝車間設(shè)計(jì)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)為了降低項(xiàng)目的投資成本，引入充分競(jìng)爭(zhēng)，所有規(guī)劃項(xiàng)目均采用分包戰(zhàn)略，即將涂裝車間設(shè)備分為多個(gè)的包塊進(jìn)行招標(biāo)，在同一涂裝車間產(chǎn)生數(shù)量較多的供應(yīng)商，為項(xiàng)目協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同安裝調(diào)試帶來了更大的難度。

BIM是Building Information Modeling的縮寫，譯為：建筑信息模型。BIM起源于美國(guó)，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。這一完善的信息模型，可以將工程項(xiàng)目中的所有參與方聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、過程和資源的共享，并貫穿于工程項(xiàng)目的方案階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)維階段直至對(duì)象拆除的整個(gè)生命周期。目前BIM技術(shù)在歐美、日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展迅速，英國(guó)政府甚至要求在2016年實(shí)現(xiàn)全面協(xié)同的3D·BIM。近年來BIM在中國(guó)國(guó)內(nèi)建筑業(yè)也形成一股熱潮，政府單位、各行業(yè)協(xié)會(huì)、設(shè)計(jì)單位和科研院校等也開始重視并推廣BIM。總體來說，部分大中型的設(shè)計(jì)單位和施工企業(yè)基本上擁有了專門的BIM團(tuán)隊(duì)，有了一定BIM實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，但是目前運(yùn)維階段的BIM應(yīng)用還處于探索研究階段。

1 涂裝車間項(xiàng)目案例分析

1.1 項(xiàng)目概括

一汽大眾某工廠涂裝車間主要承擔(dān) Audi新一代車型焊接白車身的前處理、電泳、PVC噴涂、中面漆噴涂機(jī)灌蠟等生產(chǎn)任務(wù)，一期建設(shè)能力為600臺(tái)/天。項(xiàng)目在2015年3月份完成招標(biāo)，2016年3月份開始進(jìn)場(chǎng)安裝，計(jì)劃在2017年5月份實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)。涂裝車間廠房為全部新建，長(zhǎng)度約370米，寬度120米。車間采用整體二層，局部三層布局，一層層高9米，二層層高12.7米，三層層高6米。廠房總共建筑面積約98000平方米。本項(xiàng)目土建廠房包含建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、動(dòng)力、電氣等專業(yè)，由機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。車間內(nèi)主要工藝設(shè)備包含前處理電泳線、PVC線、中面漆線、灌蠟線及其他輔助設(shè)備。出于引入充分競(jìng)爭(zhēng)，降低投資成本，提高國(guó)產(chǎn)率考慮，工藝設(shè)備部分共分為11個(gè)包塊進(jìn)行招標(biāo)，最終由8個(gè)供應(yīng)商承建。本項(xiàng)目共計(jì)有10個(gè)不同的供應(yīng)商，多個(gè)不同的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，在同一個(gè)廠房空間內(nèi)對(duì)繁復(fù)錯(cuò)雜的設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)。如何保證設(shè)計(jì)圖紙的一致性，如何避免干涉碰撞，如何在有限的時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)工作，BIM技術(shù)在本項(xiàng)目中的引入和應(yīng)用顯得至關(guān)重要。

1.2 三維模型構(gòu)建過程中的工具

文件共享平臺(tái)是協(xié)同工作的重要保證基礎(chǔ)，項(xiàng)目的所有參與方，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、施工單位、建設(shè)單位及監(jiān)理單位等均需要借助該平臺(tái)高效的進(jìn)行信息交換和數(shù)據(jù)共享。本項(xiàng)目中采用的文件共享平臺(tái)基于服務(wù)器共享文件夾進(jìn)行，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)設(shè)立專門的數(shù)據(jù)管理員，為不同的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)建立相應(yīng)的文件存儲(chǔ)區(qū)域，同時(shí)對(duì)各項(xiàng)目參與方進(jìn)入平臺(tái)的賬號(hào)和密碼進(jìn)行管理。數(shù)據(jù)管理員對(duì)項(xiàng)目文件和不同的人員權(quán)限進(jìn)行分級(jí)設(shè)定，做到管理員、甲方有完全權(quán)限，設(shè)計(jì)師有相應(yīng)區(qū)域的寫入權(quán)限和相關(guān)設(shè)備模塊的瀏覽權(quán)限，配合設(shè)計(jì)人員有瀏覽權(quán)限，而項(xiàng)目無關(guān)人員無權(quán)限。這種方式保證了數(shù)據(jù)共享平臺(tái)較高的運(yùn)行效率，同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)的安全性。

關(guān)于供應(yīng)商使用的繪圖軟件工具。項(xiàng)目中由多個(gè)供應(yīng)商或團(tuán)隊(duì)共同進(jìn)行設(shè)計(jì)，考慮到現(xiàn)有各供應(yīng)商的設(shè)計(jì)環(huán)境及設(shè)計(jì)習(xí)慣，并不對(duì)其所使用的繪圖軟件進(jìn)行嚴(yán)格約束，允許直接使用的軟件可以從Autodesk AutoCAD、Autodesk Inventor、Bentley Archiecture、Bentley Microsation、CATIA等設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行選取，但規(guī)定其最終交付.dgn格式的圖紙文件，并且該文件需要在命名、顏色、深度等方面符合甲方指定的規(guī)則要求。

本項(xiàng)目采用AutoCAD Navisworks軟件對(duì)車間三維數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并向所有項(xiàng)目參與方發(fā)布和分享。該軟件可實(shí)現(xiàn)三維模型的可視化，支持漫游探索復(fù)雜的三維模型，快速審閱和反復(fù)檢查模型中的干涉碰撞信息，有效的對(duì)所有的沖突進(jìn)行記錄與追蹤。

1.3 數(shù)據(jù)文件的規(guī)則

對(duì)數(shù)據(jù)文件編制制定相應(yīng)規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)十分重要，只有各設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在相同的規(guī)則指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，才能保證三維數(shù)據(jù)模型準(zhǔn)確地進(jìn)行合成，依據(jù)在此設(shè)計(jì)環(huán)境下形成圖紙文件進(jìn)行的工作才有意義。

1）文件命名規(guī)則

本項(xiàng)目參考大眾HLS體系規(guī)定進(jìn)行文件命名，文件名稱分為 8個(gè)部分：1-工廠代號(hào)、2-車間代號(hào)、3-樓層代號(hào)、4-設(shè)備類型、5-設(shè)備類別1、6-設(shè)備類別2、7-供應(yīng)商代碼、8-文件拓展名。如下圖1所示。

圖1

2）繪圖規(guī)則的制定和空文件的發(fā)布

作為聯(lián)合設(shè)計(jì)開始的前提，業(yè)主負(fù)責(zé)完成所有空文件的生成與發(fā)布。文件中參考HLS體系，對(duì)繪圖圖層、圖層命名、色板等進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，并要求各供應(yīng)商嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)定進(jìn)行繪圖。一般來說涂裝車間的原點(diǎn)應(yīng)當(dāng)參照工廠的原點(diǎn)，如工廠未設(shè)置原點(diǎn)，涂裝車間可設(shè)置A/1柱中心點(diǎn)為原點(diǎn)。本項(xiàng)目原點(diǎn)采用工廠原點(diǎn)。設(shè)備供應(yīng)商可在空文件中參考柱網(wǎng)圖文件以確定原點(diǎn)并開始繪圖。

1.4 碰撞點(diǎn)檢查及數(shù)據(jù)文件的更新流程

本項(xiàng)目中的圖紙上傳、三維數(shù)模碰撞點(diǎn)檢查、文件數(shù)據(jù)更新流程如下圖2所示。

圖2

各設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要將3D Microsation文件上傳至文件服務(wù)器指定區(qū)域，指定唯一的數(shù)據(jù)管理供應(yīng)商并負(fù)責(zé)生成 NWD三維模型，進(jìn)行碰撞干涉檢查，生成碰撞干涉點(diǎn)清單。所有干涉相關(guān)方以電話會(huì)、視頻會(huì)、現(xiàn)場(chǎng)會(huì)等方式確定解決方案，相關(guān)設(shè)計(jì)方更新圖紙并上傳至服務(wù)器。數(shù)據(jù)管理方將會(huì)依據(jù)更改后圖紙更新Navisworks文件，并重新進(jìn)行碰撞干涉檢查，直至消除所有的碰撞點(diǎn)。圖紙的更新頻次為：1次/2周。

1.5 其他在本項(xiàng)目中利用BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)還開展了如下主要工作

1）對(duì)車間照明設(shè)備的排布進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低設(shè)備能耗；

2）公共動(dòng)力管線布置方案優(yōu)化；

3）物流通道及維修方案路徑檢查；

4）車間廠房的載荷圖、開洞圖、特構(gòu)圖進(jìn)行匯總與檢查。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)綜述

BIM技術(shù)在我公司涂裝車間項(xiàng)目中的應(yīng)用還處于開始階段，主要是應(yīng)用在設(shè)計(jì)階段和安裝實(shí)施階段。但實(shí)踐證明，BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于項(xiàng)目的進(jìn)展有巨大的幫助作用。

本項(xiàng)目中有多個(gè)參與方共同協(xié)作，而BIM技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了協(xié)作的高效運(yùn)行。設(shè)計(jì)方在干涉點(diǎn)完全消除后才開始進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，避免在設(shè)計(jì)階段的人力浪費(fèi)，提高了設(shè)計(jì)效率。本項(xiàng)目從設(shè)計(jì)初始到設(shè)備安裝，共檢查出超過 1000項(xiàng)干涉點(diǎn)，并全部通過優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了解決，現(xiàn)場(chǎng)變更簽證極大的減少，降低了建設(shè)成本。即使在安裝期間發(fā)生碰撞問題，根據(jù)圖紙建立的三維模型，也可以更加便利、高效的提出解決方案。通過BIM技術(shù)結(jié)合HLS體系制定圖紙繪制規(guī)則，保證了設(shè)計(jì)的一致性，提高了甲方后續(xù)數(shù)據(jù)管理的便利性。

3 BIM技術(shù)發(fā)展的展望

目前我們對(duì)于BIM技術(shù)的應(yīng)用僅是很小的一部分，后續(xù)應(yīng)該從時(shí)間的維度和應(yīng)用的廣度加以拓展。BIM技術(shù)的應(yīng)用將貫穿于項(xiàng)目的整個(gè)生命周期，并且所建立的模型應(yīng)該包含幾何信息、功能要求和構(gòu)建性能等所有的信息數(shù)據(jù)。同時(shí)在項(xiàng)目過程中，工藝仿真、綠色設(shè)計(jì)仿真、模擬安裝等功能也應(yīng)當(dāng)逐步的應(yīng)用進(jìn)來。另外在工程實(shí)施階段，為了能夠?qū)IM模型更好的應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)的管理，可以采用現(xiàn)場(chǎng)掃描技術(shù)，獲得實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，用于進(jìn)行結(jié)果比對(duì)、質(zhì)量驗(yàn)收及數(shù)據(jù)管理。