中海油海南碼頭BIM與數字化實施方案研究

摘要：BIM及數字信息技術是建筑業轉型升級的技術支撐。基于企業實際資源情況，以中海油海南碼頭項目為例，探索以PDMS為核心軟件，充分整合其它已有軟件，達到在PDMS軟件環境中實現建筑與其它專業進行三維協同并優化設計。后期對項目的工程信息進行數字化實施入庫，有利于后續的工程維護及數字化深度擴展應用。

關鍵詞：BIM；建筑信息模型；數字化；PDMS；三維協同設計

1.引言

建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程項目的各項相關信息數據為基礎進行建筑模型的建立，并通過數字信息仿真模擬建筑物的真實信息 [1]。作為革命性的技術，BIM對建筑企業的信息化實施具有積極的促進作用，使建筑業管理由粗放型轉向精細化，為傳統建筑業的轉型升級提供有力支撐。

在基于BIM技術的建筑全生命周期管理中，從開發到設計，施工和運維，需要多種類、多品牌的軟件作為支撐[2]。BIM核心建模軟件是BIM的基礎，目前國際上主流的核心軟件廠家有Autodesk、Bentley、Nemetschek、Dassaul等公司。由于涉及軟件較多，要實施BIM就需要購置一定的軟硬件、進行相關培訓甚至需要招聘專門的人才。如何充分利用企業已有的資源和軟件進行BIM實施并在此基礎上與工程數字化相融合，是值得研究的課題。

2.基于企業實際的BIM實施方案研究

2.1企業概況

本公司對于多專業協同設計具有多年的實踐經驗；熟練應用多款相關軟件進行設計工作，特別是PDMS軟件，具備從數據庫建立、協同設計、出圖等全流程的設計能力。公司具有一支數字化實施隊伍，并進行了多年的數字化實施，具備數字化實施的相關軟硬件、人才和經驗。

2.2軟件情況

AVEVA PDMS 為一體化多專業集成布置設計數據庫平臺，可實現配管、設備、結構土建、暖通、電纜橋架、支吊架等各專業設計。各專業間充分關聯聯動，有利于解決各專業碰撞。建模后可直接生成布置圖、單管圖、配管ISO圖、結構詳圖、支吊架安裝圖等，并抽取材料等報表。

目前在PDMS中土建專業可實現以下功能：

（1）參考數據庫定制（混凝截面庫、型鋼庫、材質庫、埋件庫、地腳螺栓庫、結構防火材料庫、設備基礎型鋼庫、門窗庫等）；

（2）基于土建標準功能，在PDMS布置模型，搭建混凝土體積；

（3）使用PDMS標準功能管道樓板開孔；

（4）定制材料報表，匯總統計混凝土體積或輸出鋼結構材料表；

（5）快速進行平臺、樓梯、扶手等模型搭建；

（6）從三維模型生成布置圖。實現管道、橋架、HVAC等多專業模板出圖；智能調整標注位置；

（7）使用PDMS與PKPM的接口插件，避免重復建模；（需購買）

2.3方案概述

以PDMS為核心軟件，利用PDMS擴展接口充分整合其它軟件成果（如圖1所示），達到在PDMS軟件環境中實現建筑與其它專業協同并優化設計，并可為后期的施工建造提供模擬場景和輔助制定解決方案。基于中海油推行數字化的大環境，結合公司三維協同設計和數字化實施的優勢和經驗，制定本適合公司實際情況的BIM實施方案：以PDMS 為核心軟件，進行三維協同設計，設計完成后進行數字化實施入庫。

2.4存在問題

PDMS的優勢在于工廠設計，特別是配管、鋼結構、暖通、橋架等設計及優化，對于土建方面的功能不夠強大，主要表現在：

（1）建模操作比較復雜，效率較低，特殊異形曲面和構件無法精確建模（需從其它軟件導入）；

（2）其它軟件導入的實體無法進行編輯和修改，且容量較大，容易造成軟件系統卡死；

（3）無法進行土建方面的計算分析；

（4）出圖不完全符合土建要求，需后期少量修改；

（5）PDMS導出其它格式需購買插件實現。

3.試點項目方案

3.1工程概況

以中海油海南碼頭為試點，參考數字化做法，進行以PDMS為核心軟件的BIM及數字化實施嘗試。包括兩大部分內容：三維協同設計及數字化入庫，涉及建筑、結構、工藝、設備、電氣、儀表、結構、暖通、給排水等專業。

3.2前期準備工作

在試點項目實施前需進行前期的準備工作，主要工作有：

（1）進行BIM 及數字化的相關宣貫和培訓，熟悉相關做法；

（2）對建模人員進行土建專業培訓，了解土建專業設計全過程與相關需求，并能讀懂相關圖紙，理解設計意圖；

（3）根據本項目實際情況擴充完善PDMS數據庫；

（4）熟悉相關軟件，如Sketchup、PKPM、Xsteel、AotuCAD等；

（5）根據需求購買相關插件。

3.2三維協同設計

在項目過程中，基于PDMS軟件，采用PMDS軟件中的土建模塊功能，結合其它軟件二次開發接口，并擴充完善PDMS數據庫元件，實現在PDSM中進行土建、配管、暖通、橋架等多專業三維協同設計，以三維模型促進設計優化。主要工作包括：

（1）初步設計方案輸入；

（2）PDMS系統配置及數據庫完善；

（3）土建專業設計；

（4）電氣、配管、暖通、橋架等多專業協同設計；

（5）碰撞檢查及各設計優化；

（6）各專業設計圖紙抽取；

（7）模型導出及應用（計算分析、效果圖、動畫制作等）。

在項目實施中，可達到以下效果：

（1）以三維設計輔助建筑方案設計；

（2）多專業協同設計，優化總體布置，解決碰撞；

（3）各專業出圖；

（4）虛擬漫游，協助施工；

（5）效果圖、動畫廣告制作；

（6）模型導出給其它軟件使用。

3.3數字化實施入庫

借鑒中海油數字化的成熟做法和經驗，在項目后期進行數字化入庫，實現工程資料和模型的關聯查詢[3]。主要工作包括：

（1）資料收集、整理

收集相關工程資料，必要時進行紙質版資料掃描及整理存檔。

（2）關聯關系表編制

對實施設備以及相對應的工程資料進行一一對應整理編寫成關聯關系表。

（3）三維模型完善

對三維模型進行

（4）智能P&ID繪制

根據已搜集到的工程資料、補充的設計文件并結合現場情況制智能P&ID 圖。

（5）數據處理導入

對收集到的工程數據進行處理、 校驗、上載到數據庫中供后續在線使用。

4.結語

以PDMS作為核心軟件進行BIM的實施，可以節省重新購置軟硬件及培訓等費用；在配管、暖通、橋架較多的建筑，非常有利于三維協同設計及碰撞檢查，優化設計，縮短工期，減少浪費；BIM的實施極大提高項目實施全過程的效率，有效地提高項目管理水平；后續進行數字化入庫管理，更有利于工程資料的長期保存及后續的關聯應用以及數據的維護更新。

參考文獻：

[1]王東，毛亮.BIM在非線性建筑設計中的應用【J】. 數字技術與應用，2013（12）：173-173.

[2]劉晴，王建平. 基于BIM技術的建設工程生命周期管理研究【J】. 土木建筑工程信息技術，2010，02（3）：40-45.

[3]王艷齊，俞勇，黃衛國，等.海洋石油在役設施數字化實施方法研究【J】.信息技術與標準化，2015（4）：70-72.

作者簡介：

張森，男，1981年11月，2005年6月畢業，廣東工業大學，機械設計制造及其自動化，學士學位，湛江南海西部石油勘察設計有限公司，機械工程師，從事完整性管理及設施數字化項目，廣東省湛江市坡頭區南調路1378號湛江南海西部石油勘察設計有限公司（524057）