天津院，借BIM實(shí)現(xiàn)專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)

◎ 本刊記者 李 曦

由天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院（以下簡(jiǎn)稱“天津院”）設(shè)計(jì)實(shí)施的這座位于河北省保定市曲陽(yáng)縣的曲陽(yáng)金隅水泥廠，乍眼一看與別的水泥廠相比并沒(méi)有多大區(qū)別。一條5000噸/天熟料帶窯外分解的新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，年產(chǎn)熟料155萬(wàn)噸，年產(chǎn)水泥203.31萬(wàn)噸，其中年產(chǎn)普通硅酸鹽水泥142萬(wàn)噸、粉煤灰硅酸鹽水泥61.31萬(wàn)噸，年運(yùn)轉(zhuǎn)310天。

但從工業(yè)設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，曲陽(yáng)金隅水泥廠全部22個(gè)生產(chǎn)車(chē)間中，首先嘗試了全部采用三維設(shè)計(jì)，探索運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)的方法，實(shí)現(xiàn)以BIM為核心的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)。

天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院工藝設(shè)計(jì)研究所所長(zhǎng)劉濤表示，利用Revit軟件進(jìn)行水泥廠三維數(shù)字化設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)是一次強(qiáng)有力的技術(shù)革命。BIM帶給我們的不僅有設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量的提高，更重要的是它能使我們實(shí)現(xiàn)真正意義上的項(xiàng)目的全程信息化管理。

“正由于過(guò)去幾年對(duì)BIM技術(shù)的積累和對(duì)行業(yè)的理解，促使我們首次在水泥廠設(shè)計(jì)中采用了BIM技術(shù)。”負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院三維設(shè)計(jì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人相沖表示，項(xiàng)目進(jìn)展順利，結(jié)束后得到用戶認(rèn)可，這進(jìn)一步促使他們研究BIM，將其應(yīng)用在更多領(lǐng)域中。

圖1 曲陽(yáng)金隅水泥廠全廠模型效果圖

一步步認(rèn)識(shí)BIM

作為中國(guó)水泥工業(yè)科研開(kāi)發(fā)和技術(shù)進(jìn)步的引領(lǐng)者，天津院一直善于努力探索新技術(shù)的應(yīng)用。在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，天津院較早采用了Autodesk Revit系列三維設(shè)計(jì)軟件，有效解決了多專業(yè)的協(xié)同問(wèn)題，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，節(jié)省項(xiàng)目成本。BIM的應(yīng)用與推廣，將為天津院逐步占領(lǐng)國(guó)際高端市場(chǎng)、工程項(xiàng)目總承包全球化提供強(qiáng)有力的保證。

天津院在2008年接觸BIM，根據(jù)項(xiàng)目情況開(kāi)始制定項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)注樣式。天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院工藝設(shè)計(jì)工程師劉剛介紹，考慮到Revit MEP、Revit Architecture里面很多標(biāo)注樣式、文字類型和CAD的不太一致，為了讓這些標(biāo)準(zhǔn)符合各個(gè)行業(yè)的特殊性，我們?cè)陂_(kāi)始工作時(shí)就制定了一些標(biāo)準(zhǔn)，包括項(xiàng)目模板，然后將圖框、文字注釋等都做成了三維標(biāo)準(zhǔn)。

剛開(kāi)始接觸BIM并非一帆風(fēng)順，天津院也充滿了迷茫。天津院負(fù)責(zé)BIM技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)曾說(shuō)，“前面根本就沒(méi)有路，只有來(lái)來(lái)回回地走，才能走出路來(lái)。”在這種勇于嘗試的基礎(chǔ)下，天津院很快掌握了BIM技術(shù)。BIM在建筑、化工等領(lǐng)域應(yīng)用很早，但在水泥廠設(shè)計(jì)中，這是首次全面采用BIM技術(shù)，包括應(yīng)用在窯尾、窯中、窯頭、煤磨、生料庫(kù)、水泥調(diào)配站、水泥粉磨、水泥庫(kù)、水泥散裝、水泥包裝、粉煤灰?guī)斓却蟠笮⌒?2個(gè)車(chē)間。

天津院負(fù)責(zé)此項(xiàng)目的三維團(tuán)隊(duì)有20多人，涉及工廠建設(shè)的各個(gè)專業(yè)。每一個(gè)車(chē)間由一位設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)，再分為幾個(gè)專業(yè)由不同的設(shè)計(jì)者做同一個(gè)中心文件。天津院采用這種多專業(yè)協(xié)調(diào)的方式設(shè)計(jì)曲陽(yáng)金隅水泥工廠。

圖2 曲陽(yáng)金隅水泥廠水泥庫(kù)效果圖

曲陽(yáng)金隅水泥廠的設(shè)計(jì)量龐大，比單純的建筑設(shè)計(jì)更加復(fù)雜。劉剛認(rèn)為，之所以設(shè)計(jì)工作量大，是因?yàn)樗鄰S有許多“非標(biāo)準(zhǔn)件”。所謂“非標(biāo)準(zhǔn)件”就是水泥廠的各種氣流與物料流向，表現(xiàn)在設(shè)備之間的連接處。這種復(fù)雜度在非標(biāo)準(zhǔn)件中涉及到空間角，異形的比較多，還有的是非標(biāo)準(zhǔn)中的非標(biāo)準(zhǔn)。

天津院的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在Revit平臺(tái)上，通過(guò)API做了自己的小程序，自己組裝，可更好控制“非標(biāo)準(zhǔn)件”。比如有些非標(biāo)準(zhǔn)件涉及空間角，采用小程序之后，使用串接解決了問(wèn)題。

圖3 曲陽(yáng)金隅水泥廠水泥粉磨車(chē)間效果圖

經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，項(xiàng)目收尾時(shí)獲得業(yè)主的認(rèn)可。劉剛認(rèn)為，盡管天津院是首次在水泥廠大規(guī)模應(yīng)用BIM技術(shù)，但對(duì)他們而言，由于有了兩年的技術(shù)積累，再做這個(gè)項(xiàng)目時(shí)得心應(yīng)手。天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院三維設(shè)計(jì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人相沖表示，使用Revit軟件設(shè)計(jì)水泥廠使天津院在國(guó)際市場(chǎng)上有了更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，奪得巴西VOTORANTIM四套石油焦粉磨項(xiàng)目成功案例。

聚焦設(shè)計(jì)理念

“這些年，我們通過(guò)對(duì)BIM的不斷應(yīng)用和探索，逐步開(kāi)發(fā)了一些族庫(kù)，現(xiàn)在的設(shè)計(jì)只要把設(shè)備放在合理位置即可。”劉剛說(shuō)，作為設(shè)計(jì)者，他們不應(yīng)該關(guān)心設(shè)備外形怎么畫(huà)、在視圖上如何表示，而應(yīng)該關(guān)注設(shè)計(jì)理念優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。從這個(gè)觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，曲陽(yáng)金隅水泥工廠項(xiàng)目符合要求，并達(dá)到了預(yù)期效果，比二維設(shè)計(jì)速度要快。

現(xiàn)在的水泥廠建設(shè)理念與過(guò)去有很大不同，表現(xiàn)之一在于更加注重環(huán)保、節(jié)能減排。過(guò)去的水泥廠給人的印象是霧蒙蒙、充滿粉塵，現(xiàn)在很少有水泥廠再現(xiàn)這種場(chǎng)景，大多數(shù)水泥廠的綠化面積都很大，改善了過(guò)去的環(huán)境，這也符合國(guó)家的政策要求。

圖4 曲陽(yáng)金隅水泥廠水泥包裝車(chē)間效果圖

圖5 圖片由天津水泥工業(yè)研究院有限公司提供

也許從技術(shù)角度看，BIM與綠色環(huán)保相差較遠(yuǎn)。但劉剛并不這么認(rèn)為，他認(rèn)為BIM是三維設(shè)計(jì)工具，它更有利于設(shè)計(jì)者把握設(shè)計(jì)的各個(gè)角度和方向，有利于優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，達(dá)到節(jié)能減排的效果。比如，BIM應(yīng)用到整個(gè)項(xiàng)目的生命周期，并將模型交付給業(yè)主。也許兩年之后，某個(gè)設(shè)備壞了，它的參數(shù)是什么，備件怎么供應(yīng)和安裝，模型中都有相應(yīng)信息。業(yè)主可根據(jù)模型更換設(shè)備，并不影響水泥廠生產(chǎn)，為業(yè)主創(chuàng)造更大價(jià)值。

期待新版本再上層樓

現(xiàn)在業(yè)主對(duì)技術(shù)要求很高，在經(jīng)過(guò)此次項(xiàng)目后，天津院對(duì)BIM的認(rèn)識(shí)更為清楚，應(yīng)用更加深入，未來(lái)也還將通過(guò)BIM達(dá)到更高的提升。

現(xiàn)在業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，二維出圖難以理解，而選用三維出圖更為直觀，空間感更強(qiáng)。天津院在業(yè)內(nèi)首次使用BIM設(shè)計(jì)水泥廠項(xiàng)目之后收獲頗豐，切切實(shí)實(shí)感受到BIM的優(yōu)勢(shì)所在，并希望在更多水泥項(xiàng)目中使用BIM。

天津院對(duì)BIM的軟件產(chǎn)品充滿期待，希望在接下來(lái)的新版本中能夠收獲更多新功能，從而幫助天津院運(yùn)用BIM實(shí)現(xiàn)專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，加深行業(yè)應(yīng)用。

關(guān)于天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院

天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院（英文縮寫(xiě)TCDRI）成立于1953年，是我國(guó)最早建立的主要設(shè)計(jì)院之一，是全國(guó)建材行業(yè)中實(shí)力雄厚的甲級(jí)設(shè)計(jì)院。聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織援建的“中國(guó)水泥發(fā)展中心”就設(shè)在院內(nèi)。自1992年以來(lái)，該院連續(xù)被評(píng)為“全國(guó)勘察設(shè)計(jì)單位綜合實(shí)力百?gòu)?qiáng)”，1999年躍居第30名；1995年被國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心認(rèn)定為“全國(guó)首家設(shè)計(jì)新型干法水泥生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)研究院”，并收入《中華之最榮譽(yù)大典》（1949～1995）。1996年通過(guò)ISO9000質(zhì)量體系認(rèn)證。

五十多年來(lái)，天津院引領(lǐng)中國(guó)水泥工業(yè)技術(shù)不斷進(jìn)步，技術(shù)水平不斷提高，綜合實(shí)力不斷增強(qiáng)，在水泥工業(yè)發(fā)展史上創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡，為中國(guó)水泥工業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，創(chuàng)造了輝煌的業(yè)績(jī)。在推動(dòng)中國(guó)水泥工業(yè)向生態(tài)友好型和環(huán)保型工業(yè)轉(zhuǎn)變方面，天津院一直積極致力于資源綜合利用、節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的研究，取得了大量實(shí)用性成果，縮短了中國(guó)與世界先進(jìn)水平的差距，推動(dòng)了全行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。純低溫余熱發(fā)電技術(shù)居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，在大幅度降低水泥生產(chǎn)成本的同時(shí)也為國(guó)家節(jié)約了能源，保護(hù)了環(huán)境，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為我國(guó)能源梯次開(kāi)發(fā)和綜合利用提供了新思路，為我國(guó)水泥工業(yè)節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用提供了范例。

受訪感言

利用BIM進(jìn)行水泥廠三維數(shù)字化設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)是一次強(qiáng)有力的技術(shù)革命，BIM帶給我們的不僅有設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量的提高，更重要的是它能使我們實(shí)現(xiàn)真正意義上的項(xiàng)目的全程信息化管理。

——?jiǎng)?天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院工藝設(shè)計(jì)研究所所長(zhǎng)