BIM 技術(shù)在糧食加工儲藏項目中的應(yīng)用

◎徐百靈，袁 芳

（1.鞍山市糧食儲備運營集團有限公司，遼寧 鞍山 114012；2.中央儲備糧鞍山直屬庫有限公司，遼寧 鞍山 114041）

以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)機電設(shè)備族庫，為糧食加工儲藏項目工藝設(shè)計、施工與管理提供依據(jù)。在工藝設(shè)計中，通常使用Revit 圖形設(shè)計軟件，以實現(xiàn)機電產(chǎn)品開發(fā)與工藝設(shè)計。在機電產(chǎn)品庫研制過程中，既可以將2D 機電產(chǎn)品進行三維化，又可以在各種設(shè)備上增加各種參數(shù)，以便于各參與方在具體設(shè)計、應(yīng)用過程中了解各種設(shè)備與信息。

1 BIM 技術(shù)用于糧食加工儲藏的必要性

在現(xiàn)代化社會發(fā)展趨勢下，糧食加工儲藏項目設(shè)計逐漸朝向個性化、多樣化趨勢發(fā)展，同時，對設(shè)計的智能化、可視化要求也越來越高，以往CAD 繪圖方法已無法適應(yīng)糧食加工儲藏項目的需要。目前，我國糧食加工儲藏項目工藝設(shè)計工作采用AutoCAD 繪圖軟件，根據(jù)圖紙要求采用平面布置圖、立面圖、剖面圖等方法將各個裝置空間位置關(guān)系表示出來。因2D 圖紙信息傳輸缺乏直觀性，設(shè)計人員在進行二維圖紙解讀時，需要將平面與立面圖紙相結(jié)合，通過推理與想象將二維圖紙信息轉(zhuǎn)換成三維信息，這需要更高的閱讀能力。此外，在糧食加工儲藏項目設(shè)計中，建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣、工藝等各專業(yè)繪圖具有較強的關(guān)聯(lián)性，而各專業(yè)之間配合相對有限，如某個專業(yè)圖紙發(fā)生變化，相應(yīng)設(shè)計圖就需要改變，導(dǎo)致工作量增加。由于信息缺乏有效地交流，工藝、消防、暖通等方面很可能會產(chǎn)生沖突，從而導(dǎo)致項目變更與施工費用提高，甚至?xí)绊懝て赱1]。

BIM 技術(shù)應(yīng)用于糧食加工儲藏項目，對改善傳統(tǒng)施工設(shè)計不足及保證設(shè)計協(xié)調(diào)性方面發(fā)揮著積極作用。BIM 建筑信息建模是以三維數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)，將各類專業(yè)信息有機結(jié)合，同時將項目設(shè)計、施工、運營等各個階段信息集成。其具有5 個主要特征：可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性與可出圖性。BIM技術(shù)在糧食加工儲藏項目中應(yīng)用可以使設(shè)計過程中各專業(yè)協(xié)作，利用BIM 軟件進行碰撞檢測，可以有效查找與調(diào)整有關(guān)領(lǐng)域交叉與沖突，從而節(jié)約項目造價，推進項目進程，提高項目質(zhì)量和設(shè)計效率。綜上可以看出，加工儲藏項目作為我國糧食生產(chǎn)與儲存的重要組成部分，在項目施工中應(yīng)與時俱進，有效運用BIM 技術(shù)。

2 BIM 技術(shù)在糧食加工儲藏項目中的不足

（1）族庫資料亟待進一步完善。應(yīng)用BIM 技術(shù)進行糧食加工儲藏項目三維設(shè)計，其設(shè)計效率和品質(zhì)與族庫完善有密切關(guān)系。當(dāng)前，我國糧食加工儲藏項目設(shè)計中還沒有引入BIM 技術(shù)，并且各生產(chǎn)企業(yè)專業(yè)設(shè)備型號、參數(shù)等信息不一致，導(dǎo)致族庫模型工作量很大，設(shè)計人員在生產(chǎn)過程中往往需要邊做邊設(shè)計，造成設(shè)計效率較低[2]。

（2）采用BIM 技術(shù)建立數(shù)據(jù)中心文件比較大。由于BIM 軟件將各個學(xué)科數(shù)據(jù)信息集成在一起，使得中心文件尺寸超過1 GB，因而對電腦硬件條件有很高要求。同時，文檔太大，電腦會產(chǎn)生卡頓，導(dǎo)致系統(tǒng)運行效率降低，嚴(yán)重者可能導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。

（3）設(shè)計單位、業(yè)主、審圖單位在溝通、審核、審批等過程中仍然需要2D 制圖，通過BIM 技術(shù)建立建筑物信息模型，最后還需要進行二維圖轉(zhuǎn)換。在圖樣轉(zhuǎn)換時，容易產(chǎn)生表達(dá)不規(guī)范、圖幅不美觀、細(xì)節(jié)偏差等問題。這就使建筑信息模型在轉(zhuǎn)換成二維圖形后，需要進一步處理與存儲，使其達(dá)到出圖要求。

（4）BIM 技術(shù)在糧食加工儲藏過程中應(yīng)用還不夠廣泛，很難在實際生產(chǎn)中得到推廣。在糧食加工儲藏項目中，由2D 向3D 過渡是對制圖設(shè)計師思維方式的一大挑戰(zhàn)。AutoCAD 繪圖是設(shè)計者的慣性思維，這對BIM 軟件運行水平造成很大限制。在BIM 技術(shù)早期應(yīng)用中，設(shè)計者對BIM 技術(shù)認(rèn)識不夠透徹，同時缺少工藝裝備族庫，因此遇到許多技術(shù)上的困難。此外，國內(nèi)糧食加工儲藏項目工藝設(shè)計往往出現(xiàn)項目周期短、設(shè)計任務(wù)重、工期緊等問題，給設(shè)計人員帶來了工作壓力，導(dǎo)致其應(yīng)用困難。

3 BIM 技術(shù)在糧食加工儲藏項目中應(yīng)用分析

BIM 技術(shù)使糧食加工儲藏工藝設(shè)計由平面設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)槿S設(shè)計，在設(shè)計時，每個細(xì)節(jié)都會自動調(diào)整，省去煩瑣平面與立面調(diào)整，極大提高了設(shè)計效率。在糧食加工儲藏項目工藝設(shè)計中，溜管、風(fēng)網(wǎng)設(shè)計與布置耗時耗力，很容易導(dǎo)致溜管、風(fēng)網(wǎng)與設(shè)備、結(jié)構(gòu)梁、消防管道、暖通管道等發(fā)生碰撞。在檢驗設(shè)計圖紙時，即使對其進行檢測和修正，但忽視管件整體，很可能造成新沖撞。利用BIM 技術(shù)，設(shè)計人員可以從三維模型中直觀地看出設(shè)計問題，并對其進行及時修正，提高設(shè)計效率與精度，節(jié)省項目成本，降低設(shè)計的變化率。在糧食加工儲藏項目設(shè)計中，工藝類專業(yè)通常以項目類為主，在工藝類專業(yè)遞交糧食加工儲藏工藝布局圖后，由建筑類專業(yè)依據(jù)技術(shù)及資金要求進行設(shè)計。利用BIM 技術(shù)，可以使工藝與其他學(xué)科在建立中心檔案后，進行協(xié)作，互不影響，并及時更新設(shè)計內(nèi)容，減少專業(yè)間沖突，協(xié)調(diào)各個專業(yè)工作。通過Revit 軟件，可以快速地編制各種設(shè)備與物料生產(chǎn)清單，并對其進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，相比于傳統(tǒng)手工統(tǒng)計。其更加簡便、快捷，而且在更新過程中，還可以對設(shè)備與物料進行實時更新[3]。

4 BIM 技術(shù)在糧庫項目中應(yīng)用程序設(shè)計

4.1 施工前期

（1）建立設(shè)備模型，并對參數(shù)進行改進。糧食加工儲藏設(shè)備是特殊設(shè)備，模型構(gòu)造比較復(fù)雜，因此，利用Revit 軟件對其進行建模，并在建模過程中對設(shè)備型號、尺寸、負(fù)載、功率等基本參數(shù)進行設(shè)定，且對其他細(xì)節(jié)進行簡化，便于以后集成。

（2）建立總圖專業(yè)總圖中心檔案。在編制總圖中心文件后，由總圖專家按照設(shè)計要求，確定卸糧棚、工作塔、原料庫、糧食庫、成品庫、配電房、辦公樓等各個子項大小與位置關(guān)系。

（3）建筑、結(jié)構(gòu)、工藝、給排水、暖通、電氣等總圖相關(guān)專業(yè)，在總圖中心文檔中進行合作。

（4）建筑專業(yè)按照總繪圖中心文件所列各個子項目與各個專業(yè)要求，創(chuàng)建工作塔、糧食車間等子項目核心文檔，并將其與總圖紙相連接，以達(dá)到各個子項目之間協(xié)作的目的。

（5）工藝專業(yè)按作業(yè)要求，選用適宜糧食加工儲存工藝流程，并按有關(guān)分項中心文件進行工藝布置與其他具體設(shè)計。

4.2 施工階段

在施工階段，要及時維護BIM 模型，根據(jù)業(yè)主提出修改方案或設(shè)計變化，對其進行修正與更新。為項目信息系統(tǒng)實時、動態(tài)、準(zhǔn)確、完整集成提供有效協(xié)作與共享。

（1）建筑仿真。對項目方案可行性進行仿真，包括土方開挖、基坑圍護、內(nèi)支撐、高大模板、重要機電設(shè)備安裝、鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝、二次結(jié)構(gòu)施工方案。根據(jù)以上施工仿真結(jié)果，組織有關(guān)方面協(xié)助進行項目方案合理性審核，并在專家論證中協(xié)助進行方案解釋，對施工過程進行仿真。利用三維可視化方法，實現(xiàn)項目總體進度或局部項目三維可視化仿真，并對項目進度進行輔助檢查與分析，實現(xiàn)項目可視化與4D 進度控制。通過對施工過程中各關(guān)鍵階段的實時三維動態(tài)進行記錄，以強化施工現(xiàn)場管理；建立高模擬場景布景與現(xiàn)場漫游動畫；明確塔吊數(shù)量、噸位、覆蓋范圍與拆卸順序；記錄項目全過程、實時三維動態(tài)，并對現(xiàn)場進行模擬布置[4]。

（2）鋼架吊運。BIM 4D 技術(shù)可以完整地演示吊裝全過程，所有零件尺寸參數(shù)都真實，所以在吊裝之前，可以用動畫演示來驗證吊裝方案的可行性，而3D 動畫則取代最初文字與平面圖。同時3D 動畫演示吊裝過程風(fēng)險點清晰顯示，提高了施工人員安全意識，因此三維動畫展示相比于初始吊裝方案更能保證吊裝過程順利完成。漏斗結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，漏斗板厚度為12 mm，采用Q235 材料，為確保吊裝過程中鋼漏斗不發(fā)生變形，在其上口設(shè)有2 個槽鋼，漏斗及倉上鋼結(jié)構(gòu)均為整體吊裝施工。由于其吊裝高度超過30 m，所以如何準(zhǔn)確、安全地進行吊裝是施工難題。鋼質(zhì)漏斗吊裝仿真與上述滑模裝配過程仿真一樣，采用定制仿真方法，參考施工計劃，利用“移動”與“旋轉(zhuǎn)”等工具，完成關(guān)鍵動作，再通過調(diào)整時間關(guān)系，生成完整動畫。4D 模型能夠直觀、準(zhǔn)確地決定起吊順序，制定具體起重方案，避免因盲目起重而造成安全隱患，提高施工安全性，同時，還可以對型鋼梁進行精密調(diào)節(jié)，確保鋼結(jié)構(gòu)安裝對接質(zhì)量。

（3）進程仿真。傳統(tǒng)進度計劃編制僅能在項目實施初期對項目進行一些優(yōu)化，但由于編制方法的缺陷，使項目最優(yōu)方案并沒有達(dá)到最好結(jié)果，從而導(dǎo)致項目早期出現(xiàn)一些問題，但如果在項目進行中被發(fā)現(xiàn)，就會讓項目陷入被動，難以解決，甚至有可能需要拆除原有建筑。BIM 4D 施工進度仿真能夠?qū)φ麄€項目、整個進度進行全面監(jiān)控，包括前期、中期與后期。在項目前期，由BIM 4D 模式取代傳統(tǒng)平面圖，對施工進行多次仿真，通過不斷地觀察與分析，發(fā)現(xiàn)問題并反饋給設(shè)計者，再經(jīng)過一系列修正，最終在項目開工之前，就能得到最優(yōu)施工方案，極大地縮短了工期，確保項目順利完工。

4.3 BIM 項目質(zhì)量管理

采用無人機技術(shù)，對建筑外部進行全方位掃描與全息掃描，并將其與BIM 模型數(shù)據(jù)進行比較。建立安全設(shè)施家族庫，對其進行布局仿真，對主要安全隱患進行實時統(tǒng)計與分析，做到事前防范，防止事故發(fā)生，運用BIM 技術(shù)保證項目安全性。通過智能手機、平板電腦等移動終端數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場質(zhì)量缺陷、安全風(fēng)險、文明施工等信息，并與BIM 模型實時連接，使缺陷問題可視化，便于對施工中、竣工后的質(zhì)量缺陷等進行統(tǒng)計，并進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)管理[5]。

4.4 作業(yè)維保

以往獨立運作各個設(shè)備，都是由RFID 等技術(shù)集成在統(tǒng)一平臺上進行管理與控制，賦予各個設(shè)備空間坐標(biāo)，將原本數(shù)字與符號轉(zhuǎn)換成立體圖像。這樣既方便尋找，又方便閱讀。在BIM 模型中，可以查看糧食倉庫中有關(guān)設(shè)備的詳細(xì)資料。設(shè)備運行監(jiān)測信息系統(tǒng)整合了設(shè)備搜索、查詢、定位等功能，在BIM 模型中點擊設(shè)備，即可查詢供應(yīng)商、使用期限、聯(lián)系電話、維護情況、位置等設(shè)備信息。該系統(tǒng)能有效地管理設(shè)備的整個生命周期，例如，對使用壽命已盡的設(shè)備及時進行故障預(yù)警，并更換零部件，預(yù)防意外。在虛擬建筑中，通過查找設(shè)備名稱或描述域，可以實現(xiàn)對所有相關(guān)設(shè)備精確定位的功能，管理者可以在任何時候使用BIM 四維化模型，實現(xiàn)對施工設(shè)備的實時監(jiān)控。對項目運行與維護數(shù)據(jù)進行收集與分析，是非常科學(xué)有效的管理方法，可以根據(jù)資料對現(xiàn)有問題與隱患進行分析，并對現(xiàn)有管理進行優(yōu)化與改進。

5 結(jié)語

綜上所述，本文對BIM 技術(shù)在糧食加工儲藏項目工藝設(shè)計中的應(yīng)用進行了深入研究、分析和總結(jié)，并對BIM 技術(shù)在糧庫項目中的應(yīng)用程序設(shè)計進行了深入探討。隨著國家、行業(yè)大力推進，BIM 技術(shù)將會在更多糧食生產(chǎn)、倉儲項目中得到應(yīng)用，從而使我國糧食加工儲藏項目建設(shè)進入全新階段。