于桂芝

（中国中轻国际工程有限公司）

BIM技术在工业工程设计中的应用

于桂芝

（中国中轻国际工程有限公司）

根据工业工程设计项目的特点，在BIM技术全专业应用上进行了探索，结合工程实例就BIM的应用作了归纳。

1 引言

近年来，随着BIM应用在国内工程设计界的逐渐普及，精细化设计是必然选择，也是市场竞争的需要。“实施并推动信息化与工业化深度融合”是改造和提升传统产业的突破口，在各项建筑新技术中，BIM作为新兴技术脱颖而出，未来BIM技术成为建筑行业的基础技术和标准配置已经成为一个非常明显的趋势。

2 工程概况

江苏某表面活性剂有限公司烷基苯装置项目，厂区总用地面积为357880.65m2；项目总建筑面积为16018.52m2；建筑系数为53.17%；工厂容积率为0.57。本项目共建两套生产装置，均为10万t/a烷基苯生产装置，分两期建设，总产能为20万t/a。本项目的主装置由脱氢装置、烷基化装置、热油加热系统、装置变配电所及主控部分组成。生产装置工艺流程，包括以下3个工段：脱氢工段；烷基化及HF再生工段；分馏工段。本工程中的设计难点主要包括总图布置、结构设计、环保安全3个方面，在设计过程中全专业尝试应用三维设计软件进行，对BIM设计流程进行了探索，项目整体效果图见图1。

图1 项目整体效果图

3 项目BIM流程及成果

项目BIM设计，工艺专业采用Autoplant软件进行模型搭建，建筑、结构、水、暖、电、仪表等专业采用Revit软件进行模型搭建。

3.1 建筑专业

该项目建筑专业有6个子项，分别是主控室及综合楼三、主变室、压缩机房、冷热水房、抢救室一、抢救室二。建筑专业设计流程如下。

1）项目整个场区较大，子项较多，在运用BIM进行设计时多个子项目无法进行统一定位，最后经过讨论，确定将所有的子项在总图模型当中定位准确，再进行设计时以统一的定位点为基准进行设计，这样能更好地解决各专业未来协同的定位问题。

2）在进行BIM设计时，建筑专业对模型进行拆分，将所有结构部分剥离，只负责搭建建筑相关部分的砌块墙、墙体面层、楼板面层、门、窗、雨棚、散水等。这种搭建方式方便建筑和结构专业在进行模型整合时达到完美链接，更好地规避建筑与结构之间的一些问题。

3）各专业模型搭建完成以后统一链接在一起，核查各专业模型整合情况，将问题反映出来，并及时与各专业设计师沟通协调。建筑专业部分子项模型见图2、图3。

图2 主控室及综合楼三建筑模型

图3 主变室建筑模型

3.2 结构专业

该项目结构共12个子项，分别为：管架管廊；框架1；框架2；框架3；框架4；框架6；冷热水站；抢救室1；抢救室2；压缩机房；主变室；主控室及综合楼三。下面就Revit在各个子项结构模型建立过程中的问题及优势做详细介绍。

3.2.1 管架管廊

工艺管道繁多复杂是工业项目的一大特点，建立在二维基础上的结构管架图纸与工艺管道图纸，无法在项目建造之前进行协调碰撞检查。Revit软件以三维模型的方式实现与工艺Autoplant模型的结合（见图4），各专业同步设计并检查各专业之间错漏碰撞问题，管架管廊构件的标高、位置与管道及建筑、机电设备之间的相互关系变得一目了然。

图4 管架管廊

3.2.2 框架

对于框架1、框架2、框架3、框架4、框架6这些子项，Revit软件还可以进行子项在全厂区的定位（见图5），以及特定标高楼层的构件详情检查。

3.2.3 其他子项

在冷热水站、抢救室1和抢救室2、压缩机房、主变室、主控室及综合楼等子项模型建立的过程中，呈现了Revit软件的另一特色。对于结构专业，Revit软件可以实现结构计算软件盈建科、PKPM模型的无缝链接转换，转换后的Revit模型精准性与结构计算模型精准性一致，且可以第一时间检验与建筑专业的协调错漏等问题。

3.3 机电专业

厂区管线纵横交错，重力管道沿程标高难以精确确定，极易发生碰撞，且厂区工程耗时耗资巨大，返工代价难以估量。厂房内移动设备比较多，静态

冲突检测方法无法对工艺设备移动线路中的冲突碰撞问题进行检测。为很好地解决上述问题，在项目中采用BIM技术，使用Autodesk Revit系列软件进行各专业的三维模型创建。通过基于BIM的Revit软件平台建立的三维模型具有区别于传统二维图形的特点，它的信息量更多，数据的传递也更准确、更广泛，很好地解决了本项目的问题。

图5 框架1、框架2、框架3、框架4、框架6在厂区定位图

3.3.1 轴网定位

由于本项目的子项目较多，机电专业主要涉及的子项有冷热水站、抢救室、压缩机房、主变室、主控室等，我们首先为整个项目在总图中做整体定位，然后再对每个子项进行轴网定位。

3.3.2 模型建立

机电专业分水、暖、电3个专业，根据各子项目轴网定位建立各专业模型。工作流程如下：

1）确定各专业设计方案；

2）链接建筑定位轴网进行轴网绘制；

3）链接各专业模型，进行机电专业模型搭建。

机电各专业部分模型见图6、图7。

图6 主变室电缆桥架和电气柜模型

图7 冷热水站暖通专业模型

3.4 工艺专业

项目工艺专业采用Autoplant软件进行模型搭建，模型截图见图8。

3.5 专业整合

全专业模型完成后，导入Navisworks进行碰撞检查。通过BIM软件在三维空间上的优势，将工艺、建筑、结构、给排水、暖通和电气专业的模型结合起来，借助BIM平台将各专业方案优化，并进行更好的各专业性能分析，充分发挥BIM的设计优势。

4 项目总结

本项目工艺专业采用Autoplant软件进行模型搭建，建筑、结构、水、暖、电、仪表等专业采用Revit软件进行模型搭建，碰撞检查和管线综合采用Nawisworks软件进行整合，最后采用Lumion3D软件进行展示。

最终形成的BIM设计成果包括：烷基苯装置项目的全专业模型文件；核查报告一份；漫游视频一份；全专业施工图。其中，模型文件里包含项目的所有族库文件和样本文件，可以当做标准模型为今后的项目所用。

4.1 项目主要收获

本项目BIM设计的收获主要有以下几个方面。

1）探索了化工类项目如何将工艺专业和其他专业进行高度地三维整合，从而为今后此类项目应用BIM技术打好基础。

2）通过该项目的实践，对此类项目的BIM设计形成了一套全专业、可行的BIM流程。

图8 工艺专业模型截图

3）建立了化工类项目样板，尤其是烷基苯装置类项目的BIM资源库，为今后的烷基苯装置类项目的BIM设计提高效率，利用本次成果的标准化模型进行资源的深度整合，为今后的项目所用。模型文件即为成果文件，所有族库资源包含在项目的样本文件当中。

4）鉴于现阶段AutoPLANT、PDMS等工艺软件没有开发与主流BIM软件如Revit、MicroStation等直接的接口，本次项目设计也只能运用第三方软件平台，将各专业设计模型在Navisworks中进行整合，但由于工艺软件没有直接输出导入的接口，所以此方法存在一定的项目信息丢失。

4.2 项目的改进和加强

今后，在工业项目进行BIM设计中，需要改进和加强以下几个方面。

1）在BIM设计中，建筑施工图设计能完成90%，结构施工图设计能完成80%，机电施工图设计能完成60%。在机电设计中，由于各种专业计算无法在BIM模型中反应，所以需要大量进行二维设计和三维设计，不断地互补来进行设计工作，增加了机电专业设计难度与工作量，未来这也是软件厂商需要积极面对的问题。

2）工艺设计软件PDMS、AutoPLANT等，现阶段没有直接与主流的BIM、Revit、MicroStation等软件进行输入输出的接口，在BIM设计工作中增加了专业跟专业之间沟通的难度，降低了设计效率，对于这一问题，还应积极与软件厂商进行沟通。

3）BIM设计是一种三维的工作方式，在工作当中它的可视化、信息化，极大地加强了设计师对项目的控制力度，但是设计师由二维设计转为三维设计，在施工图出图过程中又由三维设计转为二维设计，这一过程无形中给设计师增加了巨大的工作量，这对未来普及BIM设计是不可取的。针对这问题，应不断尝试如何提高绘图的速度和效率，利用现有的一些BIM插件来提高设计效率。

5 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。目前，国家正在进行《制造工业工程设计信息模型应用标准》编写工作，由于工业三维设计起步较早，AutoPLANT PDMS等软件在专业上的应用发展较为成熟，所以对于工业设计可以采用两条腿走路：工艺设计采用PDMS、AutoPLANT平台；建筑、结构、机电专业设计采用Revit、MicroStation平台。这样能极大发挥各专业三维软件的优势，而未来重点考虑的就是如何将两个平台信息更有效地整合。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，一起发挥BIM更大的优势。

According to the characteristics of industrial engineering design project, the application of BIM technology is explored, and the application of BIM is summarized.

BIM；工业工程；烷基苯装置；三维软件；三维模型；工作流程

BIM; industrial engineering; alkyl benzene unit; 3D software; 3D model; workflow