基于BIM模型風管預制加工技術應用

郝京徽

摘要：信息技術的發展為現代機電工程施工技術帶來了新的技術革新，BIM作為當代主流技術闡釋著各類管線與結構之間關系，并已廣泛應用于建筑和機電工程各階段。隨著應用不斷加深，BIM模型風管預制加工將為未來施工發展趨勢，憑借著生產速度快、質量高及綜合減少人、材、機消耗受到眾多應用者青睞。

關鍵詞：BIM模型、Revit、風管預制加工、綜合降低消耗

引言

傳統風管生產過程通常伴隨著大量人力投入和物資、機械消耗，施工進度及質量人為影響因素過多。利用BIM模型進行三維可視化和碰撞模擬，最大化、合理化利用空間，BIM模塊化的預制利于縮短施工進度和降低消耗。

1、工程概況

案例基于昆明市軌道交通4號線，本機電安裝工程為其中南段13座車站，線路長度為21.7Km，建筑總面積約為210000㎡，其中通風工程量約為80000㎡。BIM模型依據建設方提供的機電圖紙，通過Revit軟件建立LOD 400的標準模型，并經第三方對模型進行校核。

1.1工程重點

因車站分散、站線長及交叉施工等因素影響，傳統安裝現場放線、切割、裝配等過程，存在場地空間局促、管線設備干涉碰撞、返工率和材料消耗高等弊端，對人員經驗要求較嚴苛，不利于風管現場加工。此外由于上述過程均為緊前緊后工序，必須先后逐項完成，造成裝配工期長、效率低下、安全文明管控難[1]。

1.2工程難點

風管預制模型管段標準節與非標節制定為預制加工難點;加工設備主機為手工輸入，為提高產品質量進行升級改造，使之能讀取BIM模型導出加工數據為本工程技術難點。

2、應用介紹

2.1 碰撞檢測

通過Revit導出至Navisworks中運行碰撞檢查，其優點在于碰撞點更加直觀和準確，將碰撞逐一消除后完成模型初步預制處理。以斗南站模型為例，在碰撞檢測中，碰撞點共計135個，其中80%為軟碰撞，需調整管線以確保管線排布合理。

2.2 BIM風管預制加工工藝簡介

風管預制加工主要步驟為：①BIM模型建立;②預制管段深化;③預制管段數量及規格提取;④數據導入設備;⑤加工生產;⑥風管安裝。

2.3 矩形風管預制

2.3.1 風管五線生產線設備改造

主流風管五線生產線數據均為手工輸入，人為控制存在誤差且效率低不能滿足現場施工要求。通過對設備主板及接口進行升級改造，實現BIM模型與設備間數據傳輸，改造原理為：①原數據板更新升級，使其容儲量滿足讀取要求②對設備系統重新編程增加USB讀取功能③在主機端加設USB模塊④將BIM模型數據導入進行試驗與調試。

2.3.2 矩形風管標準節非標節制定

矩形風管預制以系統為單位。Revit中預制風管標準節長度為1410mm，為適應設備設置為1240mm，通過Revit篩選導出標準節與非標節數量、尺寸及板材厚度等信息。

設備主機通過U盤連接可識別并讀取txt.文本格式數據，輸入編號即可實現BIM模型與設備間數據傳輸，進行流水線模式自動加工生產，設備加工誤差為±5mm，進一步提升加工效率，降低人工輸入誤差，滿足現場生產需求。所有工廠化預制風管以L片型出廠，提升裝載體量約70%以上[2]。

2.4 異形風管預制

異形風管制作基于BIM預制模型，通過Revit插件導入至Fabrication CAMduct加工軟件中，其優點在于自動分解部件，按照鍍鋅鋼板尺寸最大化排料，設備切割位置準確，其精度誤差范圍為±0.6mm。相較于人工，生產效率高、切割精度及質量大幅度提升。

2.5 二維碼物料追蹤

二維碼物料追蹤技術基于廣聯達BIM5D平臺的二維碼功能，通過Revit將BIM預制風管模型轉換為IFC格式后導入BIM5D平臺，系統根據模型的ID號生成二維碼。此技術優點在于可以及時準確地掌握過程中各種構件的制造、運輸和到場等信息，有利于減少現場成品堆放及二次搬運、提升工程管理效率。批量運輸，根據組件編號按系統裝車，避免組裝過程中因編號不詳或系統不完善導致施工中停工或返工[3]。

3、人工制作與BIM預制優劣分析

3.1優勢分析

基于BIM工廠化預制相較于傳統人工現場加工模式其優點在于綜合節約工程造價：①人力資源節約，預制加工主要以設備加工為主，單人單機即可進行操作，大大節約人工消耗造成的成本增加;

②材料節約、降低損耗，BIM預制由軟件進行自動排版下料，做到 “量體取材”將板材最大化利用節約材料支出;

③加工效率高，傳統預制方式的管道預制深度只能達到25-35%而工廠化預制方式可以達到60%甚至更高[4]。

④質量提升，采用工廠化預制加工不依賴于加工人員專業素質，可以做到質量標準的統一，并以BIM模型和3D施工圖代替傳統二維圖紙指導現場施工，可以避免現場人員由于圖紙誤讀引起施工出錯[5];

⑤施工進度加快，通過機械化、流水化作業將時間有效利用，利用施工安裝進度的整體把控與提升。

3.2 劣勢分析

基于BIM工廠化預制加工也存在些許弊端及存在問題：①尚不能完全自動化，風管五線生產線由5個料軸組成，根據板材規格及厚度的不同需人工進行換料：②調試需專業人員，由于設備生產依靠主機及眾多電線回路支撐，非專業人員往往造成設備斷短路及部件損壞。

4、經濟性分析

預制管道加工廠的設立將人力資源整合且專業化程度大幅提升，加工效率、質量與精度，降低各專業交叉施工帶來的影響。以本工程為例：人工費減少約54萬元，材料整體消耗在傳統風管加工消耗基礎上降低3%，將風管加工（傳統單站90天）周期縮短一半，風管安裝（傳統單站120天）周期縮短25%。雖BIM模型建立初始所形成的人員、設備以及預制加工設備投入較大，但總體消耗降低顯著，同時將會帶來諸多隱形收益。

5、總結

基于BIM模型風管預制加工技術實現風管生產的模塊化、智能化、標準化、高效化，同時降低風管材料誤差，提高感官質量。通過使用數控加工設備，打通與BIM模型數據的數據對接，通過集成化方式與信息化手段，使生產向著自動化、流水線式發展，為類似工程提供了借鑒。雖BIM技術在國內仍處于發展階段，隨著施工人員和管理人員綜合素質的提升，在機電安裝工程中預制化普及程度將會大幅提高并推動整個行業的發展。

參考文獻

[1]王瑋，地鐵車站機房管道預制化裝配應用與探討[J]，安徽建筑，2017。

[2]胡滌凡，BIM技術在某綜合機電工程中的應用[J]，深化設計與BIM技術安裝，2018，1002-3607（2018）02-0055-03。

[3]薛新銘，潭克林，胡春林，BIM技術在管道預制加工中的應用[J]，安裝，2016，1002-3607（2016）05-0059-03

[4]周國忠，周榮話，陳龍，分析BIM技術與工廠化預制加工技術結合應用[J]，《中國房地產業·上旬》，2016。

[5]田華，劉釗，田浪，BIM技術在風管預制組合中的應用[J]，土木建筑工程信息技術，2016，1674-7461（2016）06-0035-06。