BIM 技术在水泥工厂全生命周期中的应用

吕东升

（中国中材国际工程股份有限公司(南京)，江苏 南京 211100）

0 引言

从2014 年开始， 在住建部的大力推动下，各省市相继出台BIM 推广应用文件，BIM 技术也真正实现在全国范围内的普及应用。

BIM 是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达，是便于共享的知识资源，可为建筑从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据。 BIM 技术在水泥工厂设计、建造及运营中也有很好的应用。

1 水泥工厂应用BIM 技术的目标

1.1 提高项目实施效率

通过BIM 设计，可以真实地展现水泥厂模型，在方案评审、施工图设计、施工交底等各个阶段，各方使用模型进行沟通，简单直观，提高了工作效率。

应用BIM 协同设计， 明确分工， 减少重复工作；后续专业提早介入，缩短设计周期；多人同时工作，提高设计速度；工作集/链接模型，快速出成品图，提高了设计效率。

通过深化设计， 将施工中的问题在设计阶段予以解决；通过施工模拟，科学安排，应用进度管理等手段提高效率。

1.2 提高项目建设质量

BIM 设计更直观、更精细，设计的同时可以进行土方量以及土建量的计算，有利于设计方案的优化。

由计算机在施工前对建筑物和设备碰撞以及预留孔洞等问题进行精确检查， 避免图纸碰撞错误，减少施工过程中出现问题以及造成返工，最终提高了工厂的交付质量。

1.3 加强工程成本控制

通过从模型提取准确的混凝土钢材用量，实现项目的精细化采购。

在项目管理中应用BIM 技术，对施工场地布置进行合理优化，对施工方案进行模拟推演，提高项目精细化管理水平，减少浪费。

在进度管理基础上，引入工程造价，实时管控项目成本。

1.4 为水泥厂运营增值

BIM 模型集成建筑物和设备的设计数据、施工数据以及生产运营中的生产、检修、备品、原燃料等信息，为工厂的运营维护及大数据分析提供支撑。

BIM 模型结合VR 技术，使员工在虚拟环境中接受生产操作以及应急处置等培训，员工仿佛置身其中，培训效果得以提高。

1.5 提升企业品质

积极响应BIM 推广及智能制造的政策， 促进企业转型升级。

水泥厂BIM 模型可融入数字城市大模型，为三维数字城市建设进程贡献力量。

无论是从国际一流湾区的发展经验来看，还是从粤港澳大湾区的现实基础来看，科技创新都应该是大湾区建设的核心内容。粤港澳大湾区要成为全球科技创新中心，面临的最大问题就是如何优化区域创新合作机制。应积极构建跨区域的高等院校、中介、企业、金融机构、政府的创新合作体系，克服体制机制障碍，彼此通过交互协同与互利共享形成知识链、技术链、产业链和价值链的纵向延伸，最终推动“9+2”城市群协同发展。

三维模型可以做成动画、效果图，更好地展示工厂形象，起到好的宣传效果。

2 BIM 标准建设

2.1 数字协同设计平台建设

建立基于数据库的工程设计、 管理的综合平台。 以数据库为中心，数据驱动二、三维联动设计。建立各专业标准化、规范化的工程数据库、设计管理平台、专业设计平台。

2.2 设计规范及样板建设

制定项目BIM 工作流程、协同设计流程，即通过对三维设计规范、 设计样板以及编码体系的完善，形成BIM 设计标准。

2.3 族库建设

为提高设计效率，建立标准化、系列化的全专业项目族库，部分族实现了参数化设计。

3 BIM 正向专业设计

3.1 方案及地形设计

使用Civil 3D 建立地形模型， 实现土方计算、道路的纵、横断面设计等。

3.2 数字化设计

基于设计平台，将设备数据与流程图和三维模型相互关联，自动生成表单，实现了设备数据从流程图到模型的有效传递。

将设计原则、规范固化在设计平台中，实现由传统的“自由设计”向“规则设计”的转变；通过对平台数据的积累、分析，实现“经验设计”向“数据设计”的转变。

3.3 非标自动化设计

水泥工厂的非标件是三维设计的难点， 形状复杂。通过族库建设构建了完整的非标部件族，合理配置风管系统，实现非标的自动化建模。通过自主开发非标设计软件，实现了材料统计和快速二维出图。

3.4 支吊架参数化设计及材料表统计

标准的系列管道支吊架通过构建参数化管道附件族实现，并对支吊架材料量进行统计。

3.5 结构计算、设计一体化

在结构设计方面，通过软件实现Revit 模型和计算模型的互导，计算建模一次完成。

3.6 工程量计算

各专业通过对模型的挖掘， 钢支架钢桁架的钢材用量、混凝土工程量、以及非标材料量和管道管件量实现实时提取。 设计阶段， 可实时监控项目工程量，控制合同限定量；施工阶段，提升了采购的精确性。

4 BIM 助力项目建设

在BIM 设计模型基础上增加采购、物流信息，形成设计采购数据库，为施工阶段的设备、材料管理提供支撑。

基于三维模型，对施工场地布置进行合理优化，对施工方案进行模拟推演，有助于寻找合理方案。

将模型构件与质量验收相关联， 构件验收后，形成施工的真实进度，构件与价格关联后，形成项目的成本进度，从而更好的管控进度和成本。

5 工厂运维及数字化交付

运维阶段的应用主要包括DCS 系统、 文档管理系统和设备管理系统的数据集成。使用过程中通过三维展示模型， 便可直接查看该设备的维修工单、控制系统采集的检测数据、设备的设计参数、二维图纸和该设备的备品备件信息。

在设计、建设数据基础上，集成工厂运行及管理数据，统一数据处理与分析，实现数字工厂的交付。 通过数字化管理工厂的运营，从而实现智能生产。

6 结语

BIM 技术为水泥企业打造智慧工厂创建了数据平台，提升企业管理水平的同时，提高了生产效率。为实现BIM 技术的最终落地，水泥行业产业链上的设备厂商、设计施工方以及运营方都面临新的要求。BIM 技术为水泥行业转型发展注入了新的活力。