BIM技術在水泥工廠全生命周期的應用

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摘要：bim技術貫穿在工程項目設計、建設、運營各個階段，也為水泥企業打造智慧工廠創建了數據平臺。文章主要介紹了水泥工廠應用BIM技術的目標以及BIM應用方案。

關鍵詞：BIM應用；水泥工廠

從2014年開始，在住建部的大力推動下，各省市相繼出臺BIM推廣應用文件，BIM技術也真正實現在全國范圍內的普及應用。BIM是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達，是便于共享的知識資源，可為建筑從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據。BIM技術在水泥工廠設計、建造及運營中也有很好的應用。

1水泥工廠應用BIM技術的目標

1.1提高項目實施效率

通過BIM設計，可以真實地展現水泥廠模型，在方案評審、施工圖設計、施工交底等各個階段，各方使用模型進行溝通，簡單直觀，提高了工作效率。應用BIM協同設計，明確分工，減少重復工作；后續專業提早介入，縮短設計周期；多人同時工作，提高設計速度；工作集/鏈接模型，快速出成品圖，提高了設計效率。通過深化設計，將施工中的問題在設計階段予以解決；通過施工模擬，科學安排，應用進度管理等手段提高效率。

1.2提高項目建設質量

BIM設計更直觀、更精細，設計的同時可以進行土方量以及土建量的計算，有利于設計方案的優化。由計算機在施工前對建筑物和設備碰撞以及預留孔洞等問題進行精確檢查，避免圖紙碰撞錯誤，減少施工過程中出現問題以及造成返工，最終提高了工廠的交付質量。

1.3加強工程成本控制

通過從模型提取準確的混凝土鋼材用量，實現項目的精細化采購。在項目管理中應用BIM技術，對施工場地布置進行合理優化，對施工方案進行模擬推演，提高項目精細化管理水平，減少浪費。在進度管理基礎上，引入工程造價，實時管控項目成本。

1.4為水泥廠運營增值

BIM模型集成建筑物和設備的設計數據、施工數據以及生產運營中的生產、檢修、備品、原燃料等信息，為工廠的運營維護及大數據分析提供支撐。BIM模型結合VR技術，使員工在虛擬環境中接受生產操作以及應急處置等培訓，員工仿佛置身其中，培訓效果得以提高。

1.5提升企業品質

積極響應BIM推廣及智能制造的政策，促進企業轉型升級。水泥廠BIM模型可融入數字城市大模型，為三維數字城市建設進程貢獻力量。三維模型可以做成動畫、效果圖，更好地展示工廠形象，起到好的宣傳效果。

2BIM標準建設

2.1數字協同設計平臺建設

建立基于數據庫的工程設計、管理的綜合平臺。以數據庫為中心，數據驅動二、三維聯動設計。建立各專業標準化、規范化的工程數據庫、設計管理平臺、專業設計平臺。

2.2設計規范及樣板建設制定項目BIM工作流程、協同設計流程，即通過對三維設計規范、設計樣板以及編碼體系的完善，形成BIM設計標準。

2.3族庫建設

為提高設計效率，建立標準化、系列化的全專業項目族庫，部分族實現了參數化設計。

3BIM正向專業設計

3.1方案及地形設計

使用Civil3D建立地形模型，實現土方計算、道路的縱、橫斷面設計等。

3.2數字化設計

基于設計平臺，將設備數據與流程圖和三維模型相互關聯，自動生成表單，實現了設備數據從流程圖到模型的有效傳遞。將設計原則、規范固化在設計平臺中，實現由傳統的“自由設計”向“規則設計”的轉變；通過對平臺數據的積累、分析，實現“經驗設計”向“數據設計”的轉變。

3.3非標自動化設計

水泥工廠的非標件是三維設計的難點，形狀復雜。通過族庫建設構建了完整的非標部件族，合理配置風管系統，實現非標的自動化建模。通過自主開發非標設計軟件，實現了材料統計和快速二維出圖。

3.4支吊架參數化設計及材料表統計

標準的系列管道支吊架通過構建參數化管道附件族實現，并對支吊架材料量進行統計。

3.5結構計算、設計一體化

在結構設計方面，通過軟件實現Revit模型和計算模型的互導，計算建模一次完成。

3.6工程量計算

各專業通過對模型的挖掘，鋼支架鋼桁架的鋼材用量、混凝土工程量、以及非標材料量和管道管件量實現實時提取。設計階段，可實時監控項目工程量，控制合同限定量；施工階段，提升了采購的精確性。

4BIM助力項目建設

在BIM設計模型基礎上增加采購、物流信息，形成設計采購數據庫，為施工階段的設備、材料管理提供支撐。基于三維模型，對施工場地布置進行合理優化，對施工方案進行模擬推演，有助于尋找合理方案。將模型構件與質量驗收相關聯，構件驗收后，形成施工的真實進度，構件與價格關聯后，形成項目的成本進度，從而更好的管控進度和成本。

5工廠運維及數字化交付

運維階段的應用主要包括DCS系統、文檔管理系統和設備管理系統的數據集成。使用過程中通過三維展示模型，便可直接查看該設備的維修工單、控制系統采集的檢測數據、設備的設計參數、二維圖紙和該設備的備品備件信息。在設計、建設數據基礎上，集成工廠運行及管理數據，統一數據處理與分析，實現數字工廠的交付。通過數字化管理工廠的運營，從而實現智能生產。

6結語

BIM技術為水泥企業打造智慧工廠創建了數據平臺，提升企業管理水平的同時，提高了生產效率。為實現BIM技術的最終落地，水泥行業產業鏈上的設備廠商、設計施工方以及運營方都面臨新的要求。BIM技術為水泥行業轉型發展注入了新的活力。

作者：呂東升 單位：中國中材國際工程股份有限公司