淺談BIM在新建涂裝車間項目中的應用

苑偉彬，李豐，宋衍國

（1.一汽-大眾汽車有限公司，吉林 長春 130011；2.機械工業第九設計研究院有限公司，吉林 長春 130011）

前沿

規模化的乘用車涂裝車間具有自動化程度高，工藝流程復雜并且潔凈度等級要求較高等特點。涂裝車間的建筑構造和設備排布十分復雜，其主要由廠房建筑、工藝設備和公用設備等組成，其中廠房建筑部分主要涉及到建筑、結構等專業；工藝設備按照工藝流程主要分為前處理/電泳、PVC、噴漆、灌蠟等幾個部分；公用設備主要包含給排水、暖通、動力、電氣等專業。不同專業在設計上存在著很多交界面，并且整個廠房空間內的管線排布也非常復雜，需要進行多專業協同設計。目前一汽-大眾汽車有限公司（下文簡稱為一汽-大眾）體系內的涂裝車間設計已經基本實現標準化，同時為了降低項目的投資成本，引入充分競爭，所有規劃項目均采用分包戰略，即將涂裝車間設備分為多個的包塊進行招標，在同一涂裝車間產生數量較多的供應商，為項目協同設計、協同安裝調試帶來了更大的難度。

BIM是Building Information Modeling的縮寫，譯為：建筑信息模型。BIM起源于美國，是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型。這一完善的信息模型，可以將工程項目中的所有參與方聯系起來，實現數據、過程和資源的共享，并貫穿于工程項目的方案階段、設計階段、施工階段、運維階段直至對象拆除的整個生命周期。目前BIM技術在歐美、日韓等發達國家發展迅速，英國政府甚至要求在2016年實現全面協同的3D·BIM。近年來BIM在中國國內建筑業也形成一股熱潮，政府單位、各行業協會、設計單位和科研院校等也開始重視并推廣BIM。總體來說，部分大中型的設計單位和施工企業基本上擁有了專門的BIM團隊，有了一定BIM實施經驗，但是目前運維階段的BIM應用還處于探索研究階段。

1 涂裝車間項目案例分析

1.1 項目概括

一汽大眾某工廠涂裝車間主要承擔 Audi新一代車型焊接白車身的前處理、電泳、PVC噴涂、中面漆噴涂機灌蠟等生產任務，一期建設能力為600臺/天。項目在2015年3月份完成招標，2016年3月份開始進場安裝，計劃在2017年5月份實現投產。涂裝車間廠房為全部新建，長度約370米，寬度120米。車間采用整體二層，局部三層布局，一層層高9米，二層層高12.7米，三層層高6米。廠房總共建筑面積約98000平方米。本項目土建廠房包含建筑、結構、給排水、暖通、動力、電氣等專業，由機械工業第九設計研究院負責設計。車間內主要工藝設備包含前處理電泳線、PVC線、中面漆線、灌蠟線及其他輔助設備。出于引入充分競爭，降低投資成本，提高國產率考慮，工藝設備部分共分為11個包塊進行招標，最終由8個供應商承建。本項目共計有10個不同的供應商，多個不同的設計團隊，在同一個廠房空間內對繁復錯雜的設備系統進行聯合設計。如何保證設計圖紙的一致性，如何避免干涉碰撞，如何在有限的時間內完成設計工作，BIM技術在本項目中的引入和應用顯得至關重要。

1.2 三維模型構建過程中的工具

文件共享平臺是協同工作的重要保證基礎，項目的所有參與方，設計團隊、施工單位、建設單位及監理單位等均需要借助該平臺高效的進行信息交換和數據共享。本項目中采用的文件共享平臺基于服務器共享文件夾進行，項目團隊設立專門的數據管理員，為不同的設計團隊建立相應的文件存儲區域，同時對各項目參與方進入平臺的賬號和密碼進行管理。數據管理員對項目文件和不同的人員權限進行分級設定，做到管理員、甲方有完全權限，設計師有相應區域的寫入權限和相關設備模塊的瀏覽權限，配合設計人員有瀏覽權限，而項目無關人員無權限。這種方式保證了數據共享平臺較高的運行效率，同時也保證了數據的安全性。

關于供應商使用的繪圖軟件工具。項目中由多個供應商或團隊共同進行設計，考慮到現有各供應商的設計環境及設計習慣，并不對其所使用的繪圖軟件進行嚴格約束，允許直接使用的軟件可以從Autodesk AutoCAD、Autodesk Inventor、Bentley Archiecture、Bentley Microsation、CATIA等設計軟件中進行選取，但規定其最終交付.dgn格式的圖紙文件，并且該文件需要在命名、顏色、深度等方面符合甲方指定的規則要求。

本項目采用AutoCAD Navisworks軟件對車間三維數據進行整合，并向所有項目參與方發布和分享。該軟件可實現三維模型的可視化，支持漫游探索復雜的三維模型，快速審閱和反復檢查模型中的干涉碰撞信息，有效的對所有的沖突進行記錄與追蹤。

1.3 數據文件的規則

對數據文件編制制定相應規則標準十分重要，只有各設計團隊在相同的規則指導下進行設計工作，才能保證三維數據模型準確地進行合成，依據在此設計環境下形成圖紙文件進行的工作才有意義。

1）文件命名規則

本項目參考大眾HLS體系規定進行文件命名，文件名稱分為 8個部分：1-工廠代號、2-車間代號、3-樓層代號、4-設備類型、5-設備類別1、6-設備類別2、7-供應商代碼、8-文件拓展名。如下圖1所示。

圖1

2）繪圖規則的制定和空文件的發布

作為聯合設計開始的前提，業主負責完成所有空文件的生成與發布。文件中參考HLS體系，對繪圖圖層、圖層命名、色板等進行了標準化，并要求各供應商嚴格按照相應的規定進行繪圖。一般來說涂裝車間的原點應當參照工廠的原點，如工廠未設置原點，涂裝車間可設置A/1柱中心點為原點。本項目原點采用工廠原點。設備供應商可在空文件中參考柱網圖文件以確定原點并開始繪圖。

1.4 碰撞點檢查及數據文件的更新流程

本項目中的圖紙上傳、三維數模碰撞點檢查、文件數據更新流程如下圖2所示。

圖2

各設計團隊需要將3D Microsation文件上傳至文件服務器指定區域，指定唯一的數據管理供應商并負責生成 NWD三維模型，進行碰撞干涉檢查，生成碰撞干涉點清單。所有干涉相關方以電話會、視頻會、現場會等方式確定解決方案，相關設計方更新圖紙并上傳至服務器。數據管理方將會依據更改后圖紙更新Navisworks文件，并重新進行碰撞干涉檢查，直至消除所有的碰撞點。圖紙的更新頻次為：1次/2周。

1.5 其他在本項目中利用BIM技術優勢還開展了如下主要工作

1）對車間照明設備的排布進行優化設計，降低設備能耗；

2）公共動力管線布置方案優化；

3）物流通道及維修方案路徑檢查；

4）車間廠房的載荷圖、開洞圖、特構圖進行匯總與檢查。

2 BIM技術應用的優點綜述

BIM技術在我公司涂裝車間項目中的應用還處于開始階段，主要是應用在設計階段和安裝實施階段。但實踐證明，BIM技術的應用對于項目的進展有巨大的幫助作用。

本項目中有多個參與方共同協作，而BIM技術的應用促進了協作的高效運行。設計方在干涉點完全消除后才開始進行詳細設計，避免在設計階段的人力浪費，提高了設計效率。本項目從設計初始到設備安裝，共檢查出超過 1000項干涉點，并全部通過優化設計進行了解決，現場變更簽證極大的減少，降低了建設成本。即使在安裝期間發生碰撞問題，根據圖紙建立的三維模型，也可以更加便利、高效的提出解決方案。通過BIM技術結合HLS體系制定圖紙繪制規則，保證了設計的一致性，提高了甲方后續數據管理的便利性。

3 BIM技術發展的展望

目前我們對于BIM技術的應用僅是很小的一部分，后續應該從時間的維度和應用的廣度加以拓展。BIM技術的應用將貫穿于項目的整個生命周期，并且所建立的模型應該包含幾何信息、功能要求和構建性能等所有的信息數據。同時在項目過程中，工藝仿真、綠色設計仿真、模擬安裝等功能也應當逐步的應用進來。另外在工程實施階段，為了能夠將BIM模型更好的應用于現場的管理，可以采用現場掃描技術，獲得實測數據，用于進行結果比對、質量驗收及數據管理。