雷光鸿，郭荣来，黄 凯，宁方尧

（1.广西工业职业技术学院，广西 南宁 530001；2.中国轻工业广州工程有限公司，广东 广州 510000）

1 引言

制糖产业是广西的传统优势产业，是“千亿元产业工程”重点发展产业，糖产量占全国总产量的60%以上。随着中国综合实力的高速增长，5G时代的来临，计算机技术在制糖生产管理中显得更为重要。BIM是一个以可视化技术与数字化信息技术为基础而形成的一种项目管理措施，使用BIM技术将能够创建集合糖厂建筑物、设施和管线于一身的3D模型，并通过BIM虚拟现实技术实现糖厂设备安装维护维修的可视化管理。通过软件功能设计、开发、集成和应用，实现糖厂生产设备基于BIM模型的信息扩展和交互应用。能够直观的表现出糖厂建筑物、设施和管线等施工信息，也有助于糖厂设备管理检修养护部门工作人员更有效、直接的了解设备现状以及安装维护状况，对设备在生产安装中出现的空间冲突等问题加以分析，从而提高糖厂设备安装保养维修工作的顺利开展，更好的实现糖厂设备综合维护巡检管理的效果，优化工艺流程，有效提升糖厂设备综合维护管理各个环节的施工效果，为广西糖业在工业4.0时代实现智慧糖业提供保障。

2 BIM技术在糖机设备维修实践教学中应用的必要性

2.1 高职制糖专业设备维修实践教学的不足

对于高职制糖专业学员而言，在糖机技术设备维修专业课教育当中的概念是比较抽象且拗口的，由于有许多繁杂的庞大设施，而相应的知识点较分散，对问题进行分类又较繁杂，所以老师在授课的过程中所使用的方式并没有完全符合学员需要，就会出现授课困难和工作效率降低的状况。在糖机技术设备维修实习教学当中，也往往出现测量工位不够的状况，这也是困扰课堂教学当中的一个问题。由于测量工位不够，所以在授课时学员们都是轮流对糖机设施进行维修操作，这导致授课过程中浪费时间。因学校授课老师数量有限，无法合理对每一位学员作出正确的引导，因此无法及时发现每一位学员的缺点，不仅影响到学员实际操作能力的提高，而且削弱了学生的学习积极性，学生也无法更好的掌握操作技能。

2.2 将BIM技术应用在糖机设备维修实践教学中的必要性

在制糖机设备维修过程中，维修的快慢主要在于拆开与组装所耗费的时间，为了更好的进行维修工作，就必须有娴熟的技术并且掌握各项相关技能。从目前来看，糖机设备维修主要是按照实训的模式展开教学工作的，这种方式需要有大量的设备器材应用于教学过程中，投资较大，且教学实习的场地也足够，教学训练时间长。但是学生的实际操作机会很少，加长了学生实际掌握技术的周期。因此，如何能够在短时间内让学生掌握技术是老师考虑的主要问题。随着BIM技术的开发，在糖机设备的教育环境中利用信息技术资源，运用BIM方法，可以有效的减少课堂的学习时间，并很大程度降低了场地使用和设备的开支，既减轻了老师的压力，也可以提高课堂效率，提升教学质量。

3 BIM技术在糖机设备维修实践教学中应用的意义

将BIM技术用于糖机设备维修实践教学的课程中。既能为学校节省部分教学资金和资源，还能帮助学生增强理论知识，提升操作技能水平。

3.1 减轻授课教师的压力

上课教师们对糖机设备维修过程逐一加以讲解，包括所需的工具、如何使用以及使用技巧等，这些可能要花一上午的时间也只能为学生讲解一遍糖机设备操作技巧，但如果能使用制糖设备的虚拟软件，学生就可以利用该软件来完成实际的操作演示，同时配合线上教师的介绍，既能够帮助学生更好地掌握知识和加强记忆，又提高了学生学习糖机设备的兴趣，同时教师也能够在实际讲授的过程中及时解答学生的疑问，针对性的对问题进行解答，让传统的教学模式发生转变。

3.2 节约教学资源，提升教学质量

糖机设备装配维修的教学流程中使用了BIM软件，坚持虚实结合，营造职场情境，由于糖机设备的操控性极强，而且糖机设备拆卸太多会导致实训过程工具与机械设备之间的磨损，通过虚拟现实仿真等培训，可以克服传统课程中难以呈现的细节、作业环境与场景脱节、针对学员职业素质提升不足等问题，从而提升教学质量。让学生掌握正确的糖机设备拆卸方法后再去操作实物，即可保证在最小程度上对设备造成损坏。

在糖机设备维修教学活动中，利用计算机BIM模式向学员讲解有关知识点，并进行多人共同作业，能减轻老师的工作强度。同时，由于虚拟仿真技术只需对软件不断更新与升级就能适应学校对糖机教学设备更新发展的需求，因此也为学校节省了购置更新实验设施的投资，也解决了学校资金不足，教育设备简陋的难题。

4 糖厂制糖车间工艺设备BIM仿真模型制作

4.1 主要糖厂压榨工艺设备的BIM设计模型

甘蔗堆场设备：喂蔗台、电动双梁抓斗桥式起重机、卸蔗操控台。

甘蔗预处理设备：输蔗机1#、蔗屑清扫器1#、理平机、蔗刀机、蔗料称、输蔗机2#、蔗屑清扫器2#、打散机、撕解机、快速皮带输蔗机、电磁除铁器。

压榨间设备：高位槽1#～5#、压榨机本体1#～5#、压榨机下送辊及三梳装置、接汁盆1#～5#、卸渣槽、压榨机驱动电机1#～5#、减速齿轮箱1#～5#、中间输送机1#～4#、润滑系统、压榨机油压系统、胶囊式蓄能器1#～12#、油压站（含油箱、高压柱塞泵）、渗透水箱、渗透水泵1#~2#、渗透汁箱1#～3#、渗透汁泵1#～4#、渗透汁曲筛1#～3#、混合汁箱、混合汁泵、圆筒筛、螺旋输送机、混合汁贮箱、混合汁泵（筛后）1#～2#、电动双梁双钩桥式起重机、压榨机操作平台、筛平台。

4.2 BIM模型中的设备绑定

将设备编码为索引，并与BIM模式中的设备加以绑定。绑定之后，在通过对BIM模式中设备实施使用时，系统能够自动从设备台账模块中，把模型绑定对于设备的台账信息，在BIM模型中进行展示，方便设备状态的查询。

4.3 BIM模型设备安装、拆卸及设备工艺流程开发

糖厂的设计和施工过程中，既往的许多作业过程，都是使用了以往的经验作业方式进行的，尽管对过去并不会造成很大的影响，但对现代化的设计操作来说，却是存在着很多困难的。当BIM方法在设备装配中使用后，施工管理不再按照经验模式完成，而是会对各项工作进行详细的分析和整理。运用BIM技术对设备工艺流程进行仿真模拟展示。系统能够模拟糖厂物料、汽、水在工艺流程中的流向问题。

系统在实现当选定喂蔗台撕解机高位槽压榨机（含本体、下送辊及三梳装置）接汁盆卸渣槽中心物料输送圆筒筛润滑系统压榨机液压控制系统等关键设备时，用户还可以进行机械设备的拆卸和装配虚拟现实交互仿真作业，从而有效地减少了施工成本和提升施工效果，在施工过程中可以明显的提升精确度，为机械设备维修管理节约了成本、提高质量、缩短工期。通过利用BIM技术方法，运用模块化的方式进行定期数据分析，对管理工作当中的不足进行讨论，并找到解决的方法，在管理工作当中积极的推进，防止了因设备安装维护等管理工作中的问题而产生恶性循环现象。

5 BIM技术在糖机设备维修实践教学中的具体应用

5.1 BIM技术糖机设备可视化管理

糖厂可视化设备管理是指以糖厂设备BIM数字虚拟模型为基础的一种管理活动，包括设备台账管理可视化和检修拆装设备过程中的4D方案模拟。首先，需要通过Autodesk Revit等建模软件建立糖厂设备的3D虚拟模型。其次，可以将设备相关的文档及图纸资料等台账信息与3D虚拟模型相关联形成BIM数字虚拟模型，为日常的设备台账管理活动提供依据。另外，在企业的机械设备检修及拆装等施工作业中，还可以通过BIM和虚拟模式对企业机械设备装配施工中的各个环节进行完整的动态仿真，有利于企业施工队伍形象、具体、直观地提前掌握整个施工流程，从而科学、合理地制订施工进度规划，直观、准确地了解机械设备的检修进度，对各个机械设备维修部件的配合工作做统一的管理和全盘的掌控，从而有利于企业压缩工期，减少建设成本。

5.2 BIM技术糖机设备维修模拟仿真系统

在虚拟环境中，学员能够操纵虚拟的制糖工业过程、糖机设备等体形很大的零件，完成不同形态的操作，包括将糖机设备解剖、扩大变小、左右运动、正反翻转等等。虚拟的环境，不管是糖机设备还是基本构造进行全面考察并进一步理解，让正在进行维修学习的学生，能够随时观察糖机设备的基本构造，进而比较直观、简单、迅速、有效的理解和牢固把握糖机设备的基本构造。老师在向学员介绍了基本知识之后，学生就能够在电脑上进行初期的糖机设备维修练习，身临其境的课堂教学环境，降低了学生学习难点，让学生更进一步的了解掌握专业知识的重点和难题，进而提高学生的学习积极性，让学生在真正的设备维修时能够更加顺利的进行。

5.3 BIM技术糖机设备维修虚拟仿真评估考核

在实际的课程中，通过操作将计算机网络的各大数据处理特性有机融合，让模拟技术中对相关信息的计算更为精确。在具有评估考核条件的地方，可以进行不限量的网络仿真考核或者单机自测。既可以对全部的试题同时进行考核，也可以分组进行逐一评估。而各个地区均具有相应的评分要求，评估考核项目通常包括修理成绩和根据维修结果计算机自主统计操作的成绩，老师将根据评估成绩进行全面评价。而经过全面的考核，老师将合理的评估学员掌握课程内容的效果。考核项目可以包括基础知识、实训技能、自评、互评等。通过这样的方法，能够帮助学习者认识到教学过程中的不足，从而进行进一步的练习来巩固对知识点的积累。

6 总结

综上所述，随着社会的发展和进步，制糖设备深受新技术的发展和运用的影响，将虚拟仿真技术运用到糖机设备维修的实际教学之中，既能让传统的教学理念从根本上发生变化，而且能在一定程度上提升教学效率和效果。