機電工程管理中的BIM+數控技術應用

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［摘要］本文介紹了機電工程BIM技術、機電管道加工數控技術，闡述了BIM技術與數控技術在機電工程實際施工的結合提升應用，例舉了機電BIM管線綜合技術應用、BIM管道排料技術應用、BIM預制管件生產技術應用以及利用BIM+數控技術實現施工、制造、安裝一體化管理的集成應用，是機電BIM落地施工的一個應用探索，希望能為機電BIM應用管理提供參考。

［關鍵詞］BIM;數控;集成;機電應用管理

引言

近年來，中國建筑業蓬勃發展，裝配式技術、BIM技術在建筑行業的應用也逐步成型，其中BIM技術在機電工程中的優越性、直觀性、協調性更是得到業界的廣泛認可，利用BIM技術的信息化協調管理，極大提高了機電工程項目管理的效率、效益、效果和信息集中性。機電BIM技術以建筑模型為載體，將機電工程各專業匯集一體，打破了不同專業間的溝通屏障，使各專業間的信息傳遞更為流暢，從而使機電工程的管線綜合、碰撞排除、凈高優化，支吊架綜合等技術手段得到有效應用，BIM技術在信息傳遞的便利性上可以說是革命性的。如果說BIM技術在建筑業還是個剛學會走路的孩童，那么數控技術在制造業早已是健步如飛的成年人了。機電工程中的管道、配件、設備等都來自機械制造業，機電工程與制造業有著不可分割的緊密聯系。而這密不可分的關系就來自信息的傳遞，制造業需要機電工程提供精準的設備管件信息，然后利用數控技術，精準地制造出符合機電工程需求的機械設備和管件。那么如果利用BIM技術來進行信息傳遞呢?如果將BIM技術在信息傳遞方面的便利性和數控技術在機械制造方面的精準性結合起來呢?筆者認為，這種bim+數控技術的應用模式將會成為未來機電工程的一個方向。

1技術優勢

1.1實現設計、施工、制造、運維等建筑全生命周期的機電應用管理。

在設計階段建立建筑機電信息模型，實現機電設計的可視化BIM管理;施工階段利用BIM模型進行管線綜合排布，保證管道走向合理，凈高優越;將管綜排布后的模型轉為可制造加工的數控模型，利用數控模型將管道管件信息傳遞給機械設備進行制造加工，生產出的管道管件依據機電模型統一進行定位編碼，保證施工安裝的準確定位，提高安裝精度;建筑使用階段依據機電模型及管道管件編碼進行運維管理，為管道設備的維護保養提供便利。BIM+數控的信息結合應用保證了BIM模型可以有效精準地指導機電施工和機電制造，從而保證后期運維的BIM模型可行性，實現從設計到施工、到制造、再到運維的建筑全生命周期的機電應用管理。

1.2將制造設備引入施工現場，實現制造、加工、安裝一體化施工管理。

傳統的管道配件加工需要項目管理人員依據施工圖紙預估需要的管道配件尺寸數量并提供給管道廠家，管道廠家將加工好的管道運往項目現場進行施工。這就對管道數量和尺寸的預算要求極高，容易造成材料堆積、浪費，偏遠項目會產生高昂的運輸成本。因此，市場上已經有不少施工隊伍自行采購管道加工設備，直接在施工現場進行管道加工，然后直接用于施工。在管線綜合排布階段建立滿足管道管件加工需求的BIM模型，模型信息可直接用于數控加工，減少信息傳遞過程帶來的誤差，保證管道尺寸數量精確可控，資源利用率高，解決材料堆放問題，實現管道管件制造、加工、安裝一體化管理。

2實際應用案例

2.1案例背景

本工程為大型醫院綜合樓，福建省重點工程，采用EPC模式建設，總建筑面積約22萬m2，機電安裝包括了醫療氣體、軌道物流小車、空氣凈化、醫療智能化等二十余個系統，管道系統極為復雜。本項目全過程采用BIM技術，包括土方工程BIM+GIS技術、BIM管線綜合排布、BIM施工場地布置優化、三維激光掃描建模技術、全景VR漫游等。已獲得包括龍圖杯、科創杯、優路杯、福建省BIM應用大賽等多項大獎。正是在項目BIM力量雄厚的基礎上，本項目首次利用BIM+數控技術進行風管制造、加工、安裝一體化管理的嘗試，并收獲了一定的成效。

2.2技術基礎

BIM模型是BIM技術的核心，也是BIM應用的載體，與一般BIM模型不同，BIM+數控技術的模型需要將預制管件預先載入BIM模型數據庫，這就需要解決一個問題，就是預制管件的模型與BIM模型數據不互通的問題。說到數據交換，首先想到的便是國際通用的建筑工程數據交換標準－IFC。經過調查研究，常用的風管排料軟件FabricationCAM-duct支持IFC標準，而最常用的BIM建模軟件Revit軟件也支持IFC標準，這就為BIM+數控技術的應用提供了堅實的基礎。

2.3BIM+數控技術應用流程

(1)本項目為EPC工程，因此在設計階段就建立了完善的BIM模型，為保證BIM模型的可行性，施工階段以BIM模型為載體，融合機電各專業施工技術人員的專業知識，深化管線綜合排布，建立了滿足施工要求的BIM施工模型，創建合理化的綜合支吊架，并出具管線綜合排布圖紙。管線綜合模型是機電BIM技術的綜合應用，將管線的空間位置完全確定，解決了管線碰撞的問題，為精細化的BIM+數控應用提供了定位模型，是BIM+數控技術的前提保障。圖1為病房樓標準層管線綜合機電模型局部展示。(2)利用風管排料軟件FabricationCAMduct的預制管件模型庫，選用符合設計要求的預制風管管件，包括風管的材質，風管的厚度，風管的壓力等。由于實際工程中的風管連接多采用法蘭連接或咬口連接，為了保證數控加工設備生產的風管管件具備可連接性，還需為預制風管管件選定相應尺寸的法蘭或咬口。帶有法蘭或咬口的風管管件真正意義上實現了BIM模型的可施工性，在實現BIM落地施工的征程上邁出了關鍵性的一步。以下為法蘭咬口選用模型，見圖2。(3)施工BIM模型可以滿足施工定位安裝需求卻滿足不了制造需求，因此需要將定位準確的施工BIM模型轉化成預制管件模型。選用滿足制造需求的預制風管管件后，在IFC通用標準的數據交互支持下，將選定的預制風管管件載入施工BIM模型;利用Revit軟件的預制構件功能，將施工BIM模型轉換為預制構件施工模型。預制構件施工模型為每一個風管和管件提供了準確定位，具備了直接用于風管施工安裝的基本條件。以下為風管施工模型(見圖3)與風管預制構件施工模型(見圖4)的對比。(4)預制構件施工模型轉化完成后，可利用REVIT軟件的明細表功能統計出量，得到各類型預制構件的工程量，回到FabricationCAMduct軟件為預制管件進行風管排料，并將排料成果利用FabricationCAMduct軟件的寫入功能寫成NC文件，即NumericalControl數控文件，將NC文件拷貝到數控風管加工設備，精確切割風管，經折管后完成風管制造。以下為風管排料示意圖(見圖5)與數控風管加工設備展示圖(見圖6)

3結語

綜上所述，利用BIM+數控技術，通過IFC標準的信息交互，有效地將BIM模型和數控制造結合起來，打破了傳統建筑業和機械制造業間的行業屏障，將兩個行業最先進的技術建立連接，實現了制造、加工、安裝一體化管理的嘗試。若將可用于數控加工的預制構件引入正向設計的領域，更可以實現從設計到運維的全生命周期的數字化管理。BIM技術和數控技術的結合應用還有很大的施展空間，相信未來BIM+數控技術將會越來越成熟。

參考文獻

［1］伍健倡．我國機床數控技術發展問題與展望［J］．中國新技術新產品，2018(16):44－45．

［2］馬志明、李嚴、李勝波．IFC架構及模型構成分析［J］．四川兵工學報，2014(11)．

作者：黃偉興 單位：福建建工集團有限責任公司