機(jī)電工程管理中的BIM+數(shù)控技術(shù)應(yīng)用

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［摘要］本文介紹了機(jī)電工程BIM技術(shù)、機(jī)電管道加工數(shù)控技術(shù)，闡述了BIM技術(shù)與數(shù)控技術(shù)在機(jī)電工程實(shí)際施工的結(jié)合提升應(yīng)用，例舉了機(jī)電BIM管線綜合技術(shù)應(yīng)用、BIM管道排料技術(shù)應(yīng)用、BIM預(yù)制管件生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用以及利用BIM+數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工、制造、安裝一體化管理的集成應(yīng)用，是機(jī)電BIM落地施工的一個(gè)應(yīng)用探索，希望能為機(jī)電BIM應(yīng)用管理提供參考。

［關(guān)鍵詞］BIM;數(shù)控;集成;機(jī)電應(yīng)用管理

引言

近年來(lái)，中國(guó)建筑業(yè)蓬勃發(fā)展，裝配式技術(shù)、BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用也逐步成型，其中BIM技術(shù)在機(jī)電工程中的優(yōu)越性、直觀性、協(xié)調(diào)性更是得到業(yè)界的廣泛認(rèn)可，利用BIM技術(shù)的信息化協(xié)調(diào)管理，極大提高了機(jī)電工程項(xiàng)目管理的效率、效益、效果和信息集中性。機(jī)電BIM技術(shù)以建筑模型為載體，將機(jī)電工程各專業(yè)匯集一體，打破了不同專業(yè)間的溝通屏障，使各專業(yè)間的信息傳遞更為流暢，從而使機(jī)電工程的管線綜合、碰撞排除、凈高優(yōu)化，支吊架綜合等技術(shù)手段得到有效應(yīng)用，BIM技術(shù)在信息傳遞的便利性上可以說(shuō)是革命性的。如果說(shuō)BIM技術(shù)在建筑業(yè)還是個(gè)剛學(xué)會(huì)走路的孩童，那么數(shù)控技術(shù)在制造業(yè)早已是健步如飛的成年人了。機(jī)電工程中的管道、配件、設(shè)備等都來(lái)自機(jī)械制造業(yè)，機(jī)電工程與制造業(yè)有著不可分割的緊密聯(lián)系。而這密不可分的關(guān)系就來(lái)自信息的傳遞，制造業(yè)需要機(jī)電工程提供精準(zhǔn)的設(shè)備管件信息，然后利用數(shù)控技術(shù)，精準(zhǔn)地制造出符合機(jī)電工程需求的機(jī)械設(shè)備和管件。那么如果利用BIM技術(shù)來(lái)進(jìn)行信息傳遞呢?如果將BIM技術(shù)在信息傳遞方面的便利性和數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造方面的精準(zhǔn)性結(jié)合起來(lái)呢?筆者認(rèn)為，這種bim+數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用模式將會(huì)成為未來(lái)機(jī)電工程的一個(gè)方向。

1技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1.1實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工、制造、運(yùn)維等建筑全生命周期的機(jī)電應(yīng)用管理。

在設(shè)計(jì)階段建立建筑機(jī)電信息模型，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)計(jì)的可視化BIM管理;施工階段利用BIM模型進(jìn)行管線綜合排布，保證管道走向合理，凈高優(yōu)越;將管綜排布后的模型轉(zhuǎn)為可制造加工的數(shù)控模型，利用數(shù)控模型將管道管件信息傳遞給機(jī)械設(shè)備進(jìn)行制造加工，生產(chǎn)出的管道管件依據(jù)機(jī)電模型統(tǒng)一進(jìn)行定位編碼，保證施工安裝的準(zhǔn)確定位，提高安裝精度;建筑使用階段依據(jù)機(jī)電模型及管道管件編碼進(jìn)行運(yùn)維管理，為管道設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)提供便利。BIM+數(shù)控的信息結(jié)合應(yīng)用保證了BIM模型可以有效精準(zhǔn)地指導(dǎo)機(jī)電施工和機(jī)電制造，從而保證后期運(yùn)維的BIM模型可行性，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到施工、到制造、再到運(yùn)維的建筑全生命周期的機(jī)電應(yīng)用管理。

1.2將制造設(shè)備引入施工現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)制造、加工、安裝一體化施工管理。

傳統(tǒng)的管道配件加工需要項(xiàng)目管理人員依據(jù)施工圖紙預(yù)估需要的管道配件尺寸數(shù)量并提供給管道廠家，管道廠家將加工好的管道運(yùn)往項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工。這就對(duì)管道數(shù)量和尺寸的預(yù)算要求極高，容易造成材料堆積、浪費(fèi)，偏遠(yuǎn)項(xiàng)目會(huì)產(chǎn)生高昂的運(yùn)輸成本。因此，市場(chǎng)上已經(jīng)有不少施工隊(duì)伍自行采購(gòu)管道加工設(shè)備，直接在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管道加工，然后直接用于施工。在管線綜合排布階段建立滿足管道管件加工需求的BIM模型，模型信息可直接用于數(shù)控加工，減少信息傳遞過(guò)程帶來(lái)的誤差，保證管道尺寸數(shù)量精確可控，資源利用率高，解決材料堆放問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)管道管件制造、加工、安裝一體化管理。

2實(shí)際應(yīng)用案例

2.1案例背景

本工程為大型醫(yī)院綜合樓，福建省重點(diǎn)工程，采用EPC模式建設(shè)，總建筑面積約22萬(wàn)m2，機(jī)電安裝包括了醫(yī)療氣體、軌道物流小車、空氣凈化、醫(yī)療智能化等二十余個(gè)系統(tǒng)，管道系統(tǒng)極為復(fù)雜。本項(xiàng)目全過(guò)程采用BIM技術(shù)，包括土方工程BIM+GIS技術(shù)、BIM管線綜合排布、BIM施工場(chǎng)地布置優(yōu)化、三維激光掃描建模技術(shù)、全景VR漫游等。已獲得包括龍圖杯、科創(chuàng)杯、優(yōu)路杯、福建省BIM應(yīng)用大賽等多項(xiàng)大獎(jiǎng)。正是在項(xiàng)目BIM力量雄厚的基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目首次利用BIM+數(shù)控技術(shù)進(jìn)行風(fēng)管制造、加工、安裝一體化管理的嘗試，并收獲了一定的成效。

2.2技術(shù)基礎(chǔ)

BIM模型是BIM技術(shù)的核心，也是BIM應(yīng)用的載體，與一般BIM模型不同，BIM+數(shù)控技術(shù)的模型需要將預(yù)制管件預(yù)先載入BIM模型數(shù)據(jù)庫(kù)，這就需要解決一個(gè)問(wèn)題，就是預(yù)制管件的模型與BIM模型數(shù)據(jù)不互通的問(wèn)題。說(shuō)到數(shù)據(jù)交換，首先想到的便是國(guó)際通用的建筑工程數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)－IFC。經(jīng)過(guò)調(diào)查研究，常用的風(fēng)管排料軟件FabricationCAM-duct支持IFC標(biāo)準(zhǔn)，而最常用的BIM建模軟件Revit軟件也支持IFC標(biāo)準(zhǔn)，這就為BIM+數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3BIM+數(shù)控技術(shù)應(yīng)用流程

(1)本項(xiàng)目為EPC工程，因此在設(shè)計(jì)階段就建立了完善的BIM模型，為保證BIM模型的可行性，施工階段以BIM模型為載體，融合機(jī)電各專業(yè)施工技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)，深化管線綜合排布，建立了滿足施工要求的BIM施工模型，創(chuàng)建合理化的綜合支吊架，并出具管線綜合排布圖紙。管線綜合模型是機(jī)電BIM技術(shù)的綜合應(yīng)用，將管線的空間位置完全確定，解決了管線碰撞的問(wèn)題，為精細(xì)化的BIM+數(shù)控應(yīng)用提供了定位模型，是BIM+數(shù)控技術(shù)的前提保障。圖1為病房樓標(biāo)準(zhǔn)層管線綜合機(jī)電模型局部展示。(2)利用風(fēng)管排料軟件FabricationCAMduct的預(yù)制管件模型庫(kù)，選用符合設(shè)計(jì)要求的預(yù)制風(fēng)管管件，包括風(fēng)管的材質(zhì)，風(fēng)管的厚度，風(fēng)管的壓力等。由于實(shí)際工程中的風(fēng)管連接多采用法蘭連接或咬口連接，為了保證數(shù)控加工設(shè)備生產(chǎn)的風(fēng)管管件具備可連接性，還需為預(yù)制風(fēng)管管件選定相應(yīng)尺寸的法蘭或咬口。帶有法蘭或咬口的風(fēng)管管件真正意義上實(shí)現(xiàn)了BIM模型的可施工性，在實(shí)現(xiàn)BIM落地施工的征程上邁出了關(guān)鍵性的一步。以下為法蘭咬口選用模型，見(jiàn)圖2。(3)施工BIM模型可以滿足施工定位安裝需求卻滿足不了制造需求，因此需要將定位準(zhǔn)確的施工BIM模型轉(zhuǎn)化成預(yù)制管件模型。選用滿足制造需求的預(yù)制風(fēng)管管件后，在IFC通用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交互支持下，將選定的預(yù)制風(fēng)管管件載入施工BIM模型;利用Revit軟件的預(yù)制構(gòu)件功能，將施工BIM模型轉(zhuǎn)換為預(yù)制構(gòu)件施工模型。預(yù)制構(gòu)件施工模型為每一個(gè)風(fēng)管和管件提供了準(zhǔn)確定位，具備了直接用于風(fēng)管施工安裝的基本條件。以下為風(fēng)管施工模型(見(jiàn)圖3)與風(fēng)管預(yù)制構(gòu)件施工模型(見(jiàn)圖4)的對(duì)比。(4)預(yù)制構(gòu)件施工模型轉(zhuǎn)化完成后，可利用REVIT軟件的明細(xì)表功能統(tǒng)計(jì)出量，得到各類型預(yù)制構(gòu)件的工程量，回到FabricationCAMduct軟件為預(yù)制管件進(jìn)行風(fēng)管排料，并將排料成果利用FabricationCAMduct軟件的寫入功能寫成NC文件，即NumericalControl數(shù)控文件，將NC文件拷貝到數(shù)控風(fēng)管加工設(shè)備，精確切割風(fēng)管，經(jīng)折管后完成風(fēng)管制造。以下為風(fēng)管排料示意圖(見(jiàn)圖5)與數(shù)控風(fēng)管加工設(shè)備展示圖(見(jiàn)圖6)

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，利用BIM+數(shù)控技術(shù)，通過(guò)IFC標(biāo)準(zhǔn)的信息交互，有效地將BIM模型和數(shù)控制造結(jié)合起來(lái)，打破了傳統(tǒng)建筑業(yè)和機(jī)械制造業(yè)間的行業(yè)屏障，將兩個(gè)行業(yè)最先進(jìn)的技術(shù)建立連接，實(shí)現(xiàn)了制造、加工、安裝一體化管理的嘗試。若將可用于數(shù)控加工的預(yù)制構(gòu)件引入正向設(shè)計(jì)的領(lǐng)域，更可以實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到運(yùn)維的全生命周期的數(shù)字化管理。BIM技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用還有很大的施展空間，相信未來(lái)BIM+數(shù)控技術(shù)將會(huì)越來(lái)越成熟。

參考文獻(xiàn)

［1］伍健倡．我國(guó)機(jī)床數(shù)控技術(shù)發(fā)展問(wèn)題與展望［J］．中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2018(16):44－45．

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作者：黃偉興 單位：福建建工集團(tuán)有限責(zé)任公司