Bentley 軟件平臺在管道儀表BIM 建模中的應用初探

黃梓珂 趙健淇 代 鑫

（ 西華大學土木建筑與環境學院，四川 成都610039）

1 概述

進入21 世紀，數字化信息化成為時代主流，在建筑領域，現代社會對建筑項目的允許誤差、造價、建造速度等方面不斷提出新的要求，BIM（ Build Information Model）技術應運而生。 管道系統是建筑內的重要組成部分，尤其是在工廠建筑中，錯綜復雜的管路關系著生產的正常進行，而對管道系統的實時監測和調控則離不開各種儀表。 在實際施工過程中， 儀表的安裝往往因二維圖紙對立體空間的考慮不足導致其受限于房間、管道、其他設備等因素，臨時變更安裝方案使得施工時間延長、成本增加。運用Bentley 軟件的BIM 技術，在施工前對項目進行預建模，提前發現圖紙問題并對其進行修改與優化，可以達到加快施工進度減少成本的目的。

2 軟件簡介

Microstation 是國際上與AutoCAD 齊名的2D/3D 設計軟件，由奔特力（ Bentley）工程軟件系統有限公司開發，其文件專用格式為DGN，在技術上奔特力一直處于世界領先水平，尤其在3D建模領域更是獨步青云， 但在國內的運用不太廣泛。 AECOsim Building Designer V8i（ ABD） 與OpenPlant Modeler V8i（ OPM）是基于Microstation 平臺技術開發的軟件， 其中ABD 專注于對建筑的建筑、平臺、設備、結構、電氣、IFC 方面的設計、分析與管理，OPM 是面向三維工廠設計的解決方案。

3 建模

3.1 準備工作

3.1.1 文件歸納與建立文件夾目錄

對于大型項目來說，會涉及到的圖紙、標準等文件資料多且復雜， 這就需要提前對文件進行歸納。 建模任務中的文件大致可分為三類——①圖紙文件， 各種PDF、dwg 格式的原始圖紙，可直接作為參考載入ABD 與OPM，但該做法存在精度誤差；②參考文件，已完成的各類管道、設備的dgn 模型文件，儀表建模過程的直接定位參考文件； ③工程文件， 即儀表建模的dgn 文件，用不同軟件進行建模的文件應分開存放，并分為完成文件、待完成文件、待修改文件。

3.1.2 儀表種類確定與編號

一個項目中的儀表數量眾多，但是一般種類較為固定。根據儀表的作用可分為監測型儀表（ 如：流量表、壓力表、流速表、溫度計等）與控制型儀表（ 如：變頻調速器、壓力變送器、溫控儀等）， 根據其的安置位置可分為直接安裝在管道上的儀表和安裝在支架或墻壁上通過儀表管與管道相連的儀表。

根據以上的分類，將項目中的儀表分系統、分標高或者分房間進行編號，不同類型儀表用不同英文縮寫指代，標高由低到高排序， 然后根據在圖紙中的位置從左至右， 從上到下依次編號，即英文代碼+ 標高+ 序號的編號方式，這樣既方便查找儀表位置，也方便統計儀表數量及查漏。

3.1.3 儀表單元（ cell）庫建立

單元（ cell）是Microstation 的一項功能，可以實現對相同外形的構件的批量建模、模型保存以及外形替換，還可以與各單位共享單元庫使建模出圖統一化，大大加快了建模和修改的速度。

在建模開始前， 需要先將項目中的儀表及儀表相關配件進行建模并保存為單元庫文件，模型的繪制細致程度視項目的需要而定，可以用簡單的幾何體來替代復雜儀表的表達，但是原則上模型的體積尺寸應與實際儀表保持一致。 有需要時可將單元庫共享給其他協作單位， 為后續的建模工作開展提供便利。 單元庫文件格式為cel， 可以在所有基于Microstation 的軟件中使用。

3.1.4 工作空間（ Workspace）配置

工作空間是ABD 和OPM 的核心配置文件， 可以根據項目需要進行定制以完成不同的項目任務。 其作用是配置在建模時需要用到的構件類型或屬性，如管道種類、磅級、法蘭種類、接頭種類、特殊屬性，以及寫入一些便于建模的腳本等，這使得奔特力的軟件適用性和靈活性都非常高。

3.2 建模步驟

3.2.1 模型定位

管道儀表作為管道的拓展與延伸， 在建模順序上管道先于儀表， 因此在定位方面應與管道的建模進度達成統一。 最好不超越管道的建模進度出現“ 懸空”畫儀表的情況，導致建模不精確面臨重復修改的問題。

在圖紙中找到需要繪制的儀表所連接的管段， 將該管段作為參考（ Reference）載入當前的建模文件中。 作為參考的文件其屬性是無法修改的，對它進行移動縮放等幾何操作均不會影響參考文件本身，若出現問題也可以通過重新加載復原參考文件。

3.2.2 儀表管建模

有些儀表并不直接安裝在管道上， 而是通過儀表管與管道相連，這類儀表需要先繪制儀表管，再對儀表本體進行建模。

儀表管建模使用工具為OPM， 開始建模前先錄入管線號（ Piping-Create Pipeline）， 管線號根據所連接的儀表確定廠房、系統、編號等信息。在各個管線號中分別錄入圖號、儀表編號、工藝設備、流體類型、支架編號、房間號、保溫、伴熱、焊口、管徑等信息。 這些信息的作用一方面是檢查儀表管是否正確布置，另一方面通過這些信息可以進行水力計算， 為最終施工方案提供參考數據與修正方案。 通過“ F”“ S”“ T”鍵可以對管道進行三維全向布置。

3.2.3 儀表本體建模

經過上述操作后， 儀表本體的定位就已完成， 接下來使用ABD 為儀表本體建模和添加屬性。

根據圖紙，將對應的參考文件載入，打開單元庫，選取對應的儀表外形放置到位，再適當調整儀表大小和朝向即可。 然后為儀表添加屬性： 打開左側Building Designer 任務欄的數據-添加數據- 選擇對象類型為儀表設備，對象型號為儀表對應系統類型- 點擊需要添加屬性的儀表- 修改屬性。

4 注意事項和建模技巧

4.1 注意事項

4.1.1 在OPM 中當連接兩段管段管徑不同時， 系統將會自動報錯，取消連接操作；當連接兩段連接方式不同的管段時，系統將會警告，但連接操作將繼續。

4.1.2 在ABD 中，如果將某一單元模型打散后再重組，單元模型將變成普通的實體模型無法再替換外形，其屬性也將自動消失。

4.1.3 用OPM 無法查看或修改在ABD 中添加的屬性，反之亦然。

4.2 建模技巧

在一個軟件中已經打開的文件可以同時作為參考文件載入另一個軟件中，對該文件修改后，在另一個軟件中重新加載即可更新該文件的狀態；Microstation 中的旋轉命令建議使用上手簡便且操作靈活的三點式旋轉； 工具（ Tool）- 尺寸標注（ Dimensions）- 坐標標注（ XYZ Text）可以顯示鼠標所指當前點的坐標，便于確認定位；通過添加工具條（ Open as Toolbox）能將一些常用工具放置到菜單欄便于使用；在任務欄（ Task）中的命令或命令欄都有一個小標或側標標示他們的快捷方式, 通過鍵盤輸入可直接調出指定命令。

5 總結和展望

總而言之，基于Bentley Microstation 平臺的ABD 和OPM 上手較簡單，在運行流暢度和操作手感上都相當優秀，但OPM 暫時沒有漢化版，會給初期的學習帶來不便。 不同于AutoCAD 和Revit，奔特力軟件實現了在任意視角中完成3D 全向建模，為很多復雜結構建筑的設計與建模提供了新的解決方案。

管道儀表建模依賴于BIM 技術提供的跨專業協同作業功能，對專業間的信息對接和參考模型精度有較高要求。 因此在建模時需要：建模人員要專業、建模標準要統一、專業間的信息要實時共享。 在建模過程中要不斷對技術進行總結與優化，提煉出多套針對不同建模項目的作業規范，建立系統的工作空間與單元庫樣本，為BIM 技術的深入發展打好堅實基礎。