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基于Bentley平台在工业工程中的BIM应用研究

2021-02-23 16:19:34作者:陕鼓动力股份有限公司工程技术分公司 耿琳苑来源:

摘要对BIM技术在工业工程中的应用进行了探索研究,结合工业工程的特点总结出BIM技术在工业工程中的应用流程,重点介绍了基于Bentley三维软件的平台架构及具体实施方案。...

 BIM技术是本世纪初从美国和新加坡引入国内,为国内的工程建设行业带来了一场颠覆性的变革。目前,BIM技术主要应用于建筑行业,为了加快BIM技术在工业工程中的应用进程,需要尽快地形成工业领域的BIM设计标准和实施流程。本文结合Bentley软件对BIM技术在工业工程中的应用进行探索,为BIM技术在工业领域中的设计标准及实施流程进行总结。

  1. 简介

  在BIM技术发展的历程中Bentley公司扮演着不可或缺的角色, 20世纪80年代初创建于美国,为工业与民用建筑、管道及设备、交通运输业和基础设施等多个领域提供服务,涵盖面非常广泛。

  1.1多专业的三维设计系统

  Bentley软件平台针对不同专业分别有不同的建模软件,每一个软件在建模过程中都有不同的侧重点,相互之间数据可以无缝切换。同时对基础功能模块进行保留,例如“碰撞检测”功能是经常可以用到的,因此碰撞检测需要放置在各个软件模块的底层。

  1.2精确三维建模,实现正向设计

  与其他二维界面转三维的建模软件不同,Bentley软件是实实在在地在三维环境里进行建模,在建模视图中可以非常直观的看到三维建模结果,这样的建模环境对于设计师而言非常方便,可以直接进行正向设计。

  1.3协同设计平台

  Bentley的管道设计和建筑结构设计模块都是使用同一个平台MicroStation,软件的语言版本和项目环境可以自由组合,因此建模的过程是实时协同工作的过程,在数据交互过程可以实现数据无损传输,提高设计质量和效率。

  1.4协同工作管理平台

  结合协同管理平台ProjectWise(以下简称PW)可以实现对工作内容、工作标准和工作环境的统一管理,采用分布式项目部署方式,进行跨领域和项目团队的协同,实时进行沟通工作流程,对不同的参与方进行不同的权限设置,使不同地点的项目参与方好像面对面工作一样。

  PW典型的三层体系结构,既提供了标准的客户端/服务器访问方式(C/S),同时也提供了浏览器/服务器访问方式(B/S),可以随时随地调用文档,使信息的交互和共享方式更加灵活,各参与方根据不同的权限,及时得到准确的工程数据。

  2.平台架构

  2.1系统架构

  项目的参与方对项目的查看和文档的访问一般都是在不同的地理位置,因此需要分布式部署相应的服务器组件(如图1所示)。需要在另外一个地点部署相应的额网关/缓存服务器组件,与集成服务器进行通信。网关服务器作为地址转换的工具,避免了多用户利用VPN远程访问集成服务器效率不高的问题;缓存服务器主要用来缓存文件,做计划任务,利用晚上的时间将文件从集成服务器下载到本地,大大提高访问效率;集成服务器是整个ProjectWise系统的核心服务器,沟通文件服务器和数据库服务器,负责整个ProjectWise系统的管理和协调工作。

    2.2软件架构

  在软件应用过程中将软件架构分为三层,最基层是以ProjectWise为基础的协同平台,确保各个参与方可以通过不同的方式对模型信息进行查看;第二层是工作内容创建平台MicroStation,在这一平台中要针对不同的项目设置不同的工作环境和工作标准,各专业建模软件的功能模块都是在MicroStation的基础上建立延伸的,提供了统一的底层数据结构,这样做既可以实现模型的兼容又可以实现信息的无损交互;置于顶层的是各个专业应用工具软件集,其中AECOsimBuildingDesigner是核心设计软件,主要是建筑结构专业设计,到了施工建筑阶段,它用来对设计的模型进行加工制作,以满足施工模型的需求。AECOsimBD涵盖了建筑(Architecture)、结构(Structural)、建筑设备及建筑电气四个专业设计模块,其中的而建筑设备又涵盖了暖通、给排水及其他低压管道的设计功能。

    3.工业设计实施规划

  3.1需求分析

  在项目开始之前,要对项目目标进行分解,分层级进行需求分析,从全生命周期的角度来考量创建的内容是否满足工程需求,根据实际情况明确各个项目要做什么、能做什么,将需求与团队实施能力相结合,达到投入产出效益最大化。

  3.2项目划分

  整个项目使用单一模型文件进行是不太可能实现的,必须对模型进行拆分。不同的建模软件和硬件环境对于模型的处理能力会有所不同。因此完成需求分析之后,根据分析结果对项目进行划分,工业工程中模型拆分没有硬性的标准和规则,一般根据实际情况分专业或分层级进行。以AECOsimBD或OpenplantModeler为例:

  (1) 使用专业区域组装的模式对项目分区域建模,例如厂房专业主机间三维模型组装文件,为避免后期模型参考导致重复引用,这一层级的嵌套为0,即“无嵌套”;

  (2) 使用参考模型的模式对项目进行专业间模型组装,将不同专业区域的总装文件进行组装,参考嵌套设为1;

  (3) 全区模型组装。对各专业总装文件进行总装,实现全区模型整合,参考嵌套最多为2。

  3.3人员组织架构

  项目划分完成后要有明确的人员组织架构,根据不同的项目划分确定不同人员的职责和工作内容,提高组织管理效率。

  ①BIM设计经理:全面负责设计阶段的BIM设计管理,控制设计进度及质量,与工程项目经理进行及时沟通来调整模型的创建内容,并负责对相关合作方进行沟通协调。

  ②BIM专业负责人:对BIM模型设计深度、进度、质量进行具体管理,负责各专业间或同专业间以及特殊工艺需求的沟通协调,按时完成现场BIM 协调任务并保证工作质量。

  ③BIM各专业模型工程师:按照合同约定与规定的标准、规范和程序进行BIM模型设计与审核,并负责施工过程设计模型变更配合。

  3.4文件命名规则

  设置文件命名规则的目的是为了“见名知意”,在PW平台中建立文件夹树状结构,文件夹要参考需求分析和项目划分的结果进行命名,要求层次分明结构清晰,保证各个参与方根据文件夹名称都可以快速准确地找到相应文件。文件的命名分为5部分,各部分以英文的下划线“_”为分割符号,如下所示

  项目名称_专业名称_区域名称_模型划分_设计者

  例如:XX钢铁项目_建筑_XX厂房_1层_XXX.dgn

  3.5建模深度要求

  模型在创建过程中应该遵循“适度”原则,要在能够满足BIM应用需求的基础上尽量简化模型,模型过于简单不能支持BIM的相关应用需求;模型创建过于精细,不仅会浪费人力带来无效劳动,而且会降低模型运行效率。因此在创建模型钱要规定建模深度,这也使工程建设项目的各参与方能够在不同阶段描述BIM模型应当包含的内容及模型详细程度时能够使用共同的语言和相同的等级划分规范。

  3.6模型审核机制

  成立模型审核小组,在模型创建完成后对模型的精细度和准确度进行审核,审核人员和设计人员对建筑信息模型基础数据的准确度负责,并且保存模型审核中间文档,避免后期模型使用过程中出现“扯皮”现象。模型审核机制可以大大提升建筑模型的准确性。

  4.结语

  未来工业设计项目采用 BIM 技术,需要逐步地标准化、系统化,编写相关的工业工程设计信息模型标准来指导工作。工业项目设计以工艺为主导,与民用设计有着很大差异,未来开展工业项目设计需要加强工艺

  专业与建筑、结构、机电等专业的联系,将工艺设计 BIM 软件和民用 BIM 软件更有机地结合,在项目应用中发挥 BIM 更大的优势。

  


责任编辑:霍娜

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