劉丹瑤 張燎原 張學(xué)紅 蔡全福

　　在當(dāng)今建筑領(lǐng)域，BIM（建筑信息模型）技術(shù)正以其獨(dú)特的優(yōu)勢，重塑著工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工與管理模式。國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在 2016年發(fā)布的《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中，明確提出要全面提高建筑業(yè)信息化水平，增強(qiáng)BIM等信息技術(shù)的集成應(yīng)用能力。管網(wǎng)作為建筑和市政工程的關(guān)鍵組成部分，采用BIM技術(shù)具有顯著優(yōu)勢，已在諸多項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用。然而，對于大型冶金工廠管網(wǎng)項(xiàng)目而言，傳統(tǒng)BIM技術(shù)卻面臨著諸多挑戰(zhàn)。

　　中冶南方在越南和發(fā)HPDQ-Ⅱ總體規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，創(chuàng)新性地開發(fā)并應(yīng)用了BIM技術(shù)，成功破解了大型冶金綜合管網(wǎng)項(xiàng)目中的重重難題，為行業(yè)發(fā)展樹立了新的標(biāo)桿。

　　越南和發(fā)HPDQ-Ⅱ總體規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目堪稱越南乃至東南亞地區(qū)最大的鋼鐵基地。該項(xiàng)目涵蓋了1552萬噸/年料場、2×360平方米燒結(jié)機(jī)、200萬噸/年煉焦、180萬噸/年球團(tuán)、100萬噸/年石灰、2×2500立方米超大高爐、2×300噸超大轉(zhuǎn)爐、543萬噸/年連鑄、500萬噸/年熱軋等冶煉全流程工藝段。其核心任務(wù)是為這些工藝段提供27種能源介質(zhì)管道和10KV~110KV 電纜的輸送規(guī)劃，而這一規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)環(huán)保性、先進(jìn)可靠性，將直接影響主體工藝的穩(wěn)定運(yùn)行和能耗水平。

　　該項(xiàng)目存在難點(diǎn)數(shù)據(jù)交互難、全局規(guī)劃難、精細(xì)化設(shè)計(jì)難及綠色低碳和數(shù)字化交付要求高等特點(diǎn)，而傳統(tǒng)三維BIM技術(shù)由于各專業(yè)設(shè)計(jì)軟件間、設(shè)計(jì)與計(jì)算模型間的數(shù)據(jù)壁壘，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不同步，且針對冶金項(xiàng)目存在 “功能待完善、設(shè)計(jì)效率低”等問題，根本無法滿足該項(xiàng)目高效設(shè)計(jì)、高標(biāo)準(zhǔn)交付的要求。為此，中冶南方?jīng)Q定采用自主開發(fā)的 “云上更新、流程重構(gòu)、專業(yè)開發(fā)、數(shù)據(jù)管控” 創(chuàng)新BIM技術(shù)，來破解這些項(xiàng)目難點(diǎn)。

　　構(gòu)建云上BIM圖板。中冶南方在國產(chǎn)底層架構(gòu)上成功研發(fā)出“中冶南方BIM云平臺”，根據(jù)項(xiàng)目分階段功能需求以及項(xiàng)目組成員的BIM職責(zé)，在云平臺上精心完成了該項(xiàng)目軟、硬件環(huán)境及權(quán)限配置。同時，他們依據(jù)國家、行業(yè)、企業(yè)BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一制訂了針對項(xiàng)目的“越南和發(fā)HPDQ-Ⅱ總體規(guī)劃設(shè)計(jì)”BIM實(shí)施指南、策劃-設(shè)計(jì)階段的實(shí)施流程、工作環(huán)境及15個等級庫；通過ProjectWise實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目BIM工作空間的托管，只需在云上一鍵操作，即可實(shí)現(xiàn)更新同步，確保項(xiàng)目數(shù)據(jù)來源的統(tǒng)一性。借助云上交互功能，40 多個參與方能夠?qū)崟r查看項(xiàng)目成果，實(shí)現(xiàn)異地協(xié)同修改。即使在新冠疫情封控期間，該項(xiàng)目進(jìn)度也未受到絲毫影響。

　　高效BIM方案規(guī)劃。總圖專業(yè)具有“二維布局快、但難以反映地形、標(biāo)高”的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。為此，中冶南方項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在二維CAD平臺和三維OpenRoadsDesigner（簡稱ORD上同步開發(fā)插件）。這些插件的各功能模塊分別提前預(yù)置了冶金總圖常用的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、要求等。在方案設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員只需調(diào)用 2D模塊，就能快速繪制平面道路、建筑，然后導(dǎo)出.jtc中間格式文件，再將其導(dǎo)入ORD中，便可一鍵生成三維的建筑、道路。這種 “二維快速布局一鍵三維模型化”的方式，極大地提高了方案設(shè)計(jì)效率和展示效果，讓業(yè)主能夠快速了解設(shè)計(jì)意圖，確定設(shè)計(jì)方案，方案溝通效率提升了50%以上。

　　針對該項(xiàng)目介質(zhì)多、管線長的特點(diǎn)，中冶南方項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)依托BIM智能P&ID技術(shù)，自主開發(fā)了 “能量平衡輸配系統(tǒng)”。該系統(tǒng)能夠針對不同介質(zhì)主管路上多輸入端、用戶端的流量、壓力進(jìn)行能量平衡計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可以調(diào)整管網(wǎng)布局，減少沿程設(shè)備、分支、管道等阻力損失；通過進(jìn)一步優(yōu)化管路布局，實(shí)現(xiàn)全廠能源介質(zhì)的高效輸入、穩(wěn)定輸出，降低壓損，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

　　中冶南方還自主開發(fā)構(gòu)建了“中冶南方工程數(shù)據(jù)管控中心DMC”。在該項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)階段，DMC能夠?qū)Ω鞣降木€上交互文件進(jìn)行實(shí)時傳遞、記錄、分發(fā)、提醒，顯著提升了方案確認(rèn)效率。以“28號聯(lián)系函” 交互過程為例，中冶南方在5天內(nèi)即完成了與業(yè)主 / 相關(guān)方間 “收、發(fā)、問、答、返、存” 交互全流程，響應(yīng)及時、記錄完整，大大提升了BIM方案效率和設(shè)計(jì)資料的準(zhǔn)確、實(shí)效性。

　　BIM設(shè)計(jì)流程優(yōu)化。在傳統(tǒng)BIM設(shè)計(jì)流程中，各專業(yè)各自按照二維進(jìn)度提資、設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)專業(yè)往往最后受資、最早發(fā)圖，這就導(dǎo)致無法保證正向設(shè)計(jì)。為了解決這一問題，中冶南方采用了 “總圖正向建模、提資前置”與“管道調(diào)用參數(shù)化支架、結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)”的優(yōu)化BIM流程，實(shí)現(xiàn)了一模到底，確保全專業(yè)正向設(shè)計(jì)進(jìn)度。

　　中冶南方項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將中冶南方總圖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、模板內(nèi)置到CAD平臺和ORD中，實(shí)現(xiàn)了二維、三維聯(lián)動。這些功能的實(shí)現(xiàn)，有效解決了總圖三維設(shè)計(jì)中銜接、交叉、過渡等繪制難、建不準(zhǔn)、效率低的問題，總圖設(shè)計(jì)效率提升了50%。

　　針對管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，中冶南方項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在OpenPlantModeler（簡稱OPM）和ProStructures上同步開發(fā)“結(jié)構(gòu)參數(shù)化”工具。這一工具使得管道在OPM中能夠調(diào)用 “參數(shù)化結(jié)構(gòu)支架”，并以工藝長/寬/ 高/層參數(shù)驅(qū)動生成模型提資給結(jié)構(gòu)專業(yè)；結(jié)構(gòu)專業(yè)受資后在ProStructures中進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，將BIM模型導(dǎo)入STAAD并附加風(fēng)荷載計(jì)算，生成的終版模型返資給管道專業(yè)，并自動切圖標(biāo)注。通過這一流程，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一模到底，效率提升了15%。

　　針對該項(xiàng)目多介質(zhì)、多規(guī)格、多標(biāo)準(zhǔn)管道設(shè)計(jì)要求，中冶南方獨(dú)立自主研發(fā)“等級庫編輯件”、自主開發(fā)“管道敏捷設(shè)計(jì)工具集”。該工具集涵蓋了管道高效BIM建模、修改及自動切圖標(biāo)注插件，并將設(shè)計(jì)軟件OPM中支架配置與AutoPIPE參數(shù)建立自動映射，打通了管道BIM高效建庫、精確建模、計(jì)算優(yōu)化、自動出圖、出料全正向流程。這一系列舉措使得管道設(shè)計(jì)、出圖效率提升了68%以上。同時，他們借助自主開發(fā)的“能量平衡輸配系統(tǒng)”，結(jié)合AutoPIPE管網(wǎng)應(yīng)力分析，對詳細(xì)設(shè)計(jì)的27類介質(zhì)管路進(jìn)行優(yōu)化，降低了阻損。

　　中冶南方采用自主開發(fā)的DMC平臺，實(shí)現(xiàn)了對云上設(shè)計(jì)的進(jìn)度監(jiān)測、信息同步、閉環(huán)反饋、精細(xì)管理；進(jìn)度條顏色能夠直觀反饋建模、發(fā)圖與現(xiàn)場施工進(jìn)度，一旦進(jìn)度滯后，系統(tǒng)會提醒到人，以便相關(guān)人員快速調(diào)整，保證發(fā)圖進(jìn)度。

　　作為項(xiàng)目總規(guī)劃，中冶南方還承擔(dān)了協(xié)助業(yè)主對后續(xù)多單位、多格式交付文件管理的重要工作。該項(xiàng)目以數(shù)據(jù)管控中心DMC平臺為依托，實(shí)現(xiàn)了高效云上會審、階段交付、變更聯(lián)動、成果打包、統(tǒng)一托管并指導(dǎo)施工全過程交付管理。

　　中冶南方依托DMC，可實(shí)現(xiàn)對該項(xiàng)目各標(biāo)段、跨專業(yè)材料的精準(zhǔn)匯總與管理。在現(xiàn)場APP端，工作人員能夠查看對比模型完成情況、指導(dǎo)施工，調(diào)取屬性列表用于精準(zhǔn)領(lǐng)料。同時，現(xiàn)場進(jìn)度能夠?qū)崟r反饋，便于進(jìn)行進(jìn)度精細(xì)化管理。

　　中冶南方以DMC為底座，針對該項(xiàng)目開發(fā)的智能輸配運(yùn)維平臺，可實(shí)時監(jiān)測管網(wǎng)介質(zhì)和電接點(diǎn)TOP參數(shù)，預(yù)防潛在故障；根據(jù)生產(chǎn)需求優(yōu)化輸配流程，異常數(shù)據(jù)精準(zhǔn)定位并迅速處理，降低輸配能耗；模擬生產(chǎn)用量急劇變化造成的流量和壓力波動，幫助管理者評估方案、智能決策。

　　通過上述創(chuàng)新BIM技術(shù)的應(yīng)用，該項(xiàng)目各專業(yè)完成模型精度均達(dá)LOD300以上，為項(xiàng)目的精細(xì)化設(shè)計(jì)和施工提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該項(xiàng)目除與三維無關(guān)部分，實(shí)現(xiàn)了全正向出圖，大大提高了出圖效率和質(zhì)量。

　　中冶南方在越南和發(fā)HPDQ-Ⅱ總體規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，通過創(chuàng)新BIM技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用，取得了豐碩的成果。該項(xiàng)目獲批發(fā)明專利2項(xiàng)，軟件著作權(quán)5項(xiàng)，并榮獲“第六屆冶金建設(shè)行業(yè)BIM大賽”一等獎。中冶南方項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過流程級優(yōu)化和專業(yè)級開發(fā)，成功攻克了專業(yè)BIM設(shè)計(jì)難關(guān)，綜合提效35%；結(jié)合智能輸配、應(yīng)力分析優(yōu)化全局規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)了降本增效；數(shù)據(jù)中心助力全過程、精細(xì)化項(xiàng)目管理，打破了多單位、各階段的數(shù)據(jù)壁壘。該項(xiàng)目完善了管網(wǎng)類BIM設(shè)計(jì)體系，為高標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化交付及后續(xù)同類項(xiàng)目的BIM實(shí)施提供了有力支撐。

　　該項(xiàng)目的成功實(shí)施，是中冶南方積極響應(yīng)國家 “一帶一路” 建設(shè)的生動實(shí)踐。通過將 “中國技術(shù)、中國標(biāo)準(zhǔn)、中國裝備”輸出海外，中冶南方樹立了冶金建設(shè)國家隊(duì)的良好形象。該項(xiàng)目一期建成后，中冶南方的海外合同額增長到26億元，BIM技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用為新質(zhì)生產(chǎn)力的提升注入了強(qiáng)大動力，也為推動行業(yè)發(fā)展和國際合作貢獻(xiàn)了重要力量。

管網(wǎng)項(xiàng)目傳統(tǒng)與優(yōu)化BIM流程對比圖 （中冶南方 供圖）