BIM技術(shù)案例分享：BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)智能制造中的應(yīng)用

上海振華重工的BIM團隊屬于2010年建立的橋梁與結(jié)構(gòu)研發(fā)室，分別由橋梁制造專家、BIM戰(zhàn)略規(guī)劃工程師、BIM工程師和軟件開發(fā)工程師組成。主要技術(shù)研究成果為：以三維BIM模型為基礎(chǔ)，通過對物料管理系統(tǒng)、三維加工一體化技術(shù)、焊縫信息管理系統(tǒng)、虛擬預(yù)拼裝技術(shù)和生產(chǎn)物聯(lián)管理系統(tǒng)的研究。實現(xiàn)了工藝余量、焊縫、產(chǎn)品進度、產(chǎn)品測量檢驗、追蹤庫存等信息，在鋼構(gòu)BIM生產(chǎn)信息化平臺中的集成和共享。

迄今為止，完成了滬通長江大橋、虎門二橋、港珠澳大橋、蘇格蘭橋、海南鋪前大橋等項目的BIM工作。

BIM軟件生態(tài)系統(tǒng)

以企業(yè)BIM數(shù)據(jù)中心為重點，構(gòu)件BIM軟件生態(tài)系統(tǒng)，將設(shè)計、生產(chǎn)管理過程中的數(shù)據(jù)，集成到BIM應(yīng)用平臺。

由設(shè)計管理、物料管理、工藝管理、質(zhì)量管理、進度管理和精度管理等組成BIM生產(chǎn)信息平臺。鋼結(jié)構(gòu)BIM生產(chǎn)信息平臺是振華企業(yè)生產(chǎn)過程信息與BIM數(shù)據(jù)的集成管理中心，基于SOA(Service-Oriented Architecture面向服務(wù)架構(gòu))模式構(gòu)建，將MES系統(tǒng)(Manufacturing Execution System制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng))的功能，按業(yè)務(wù)劃分為程序單元，建立(Restful風(fēng)格的WEB API)接口服務(wù)，為BIM應(yīng)用提供信息與數(shù)據(jù)的集成。

通過平臺集成的輕量化BIM模型可視化顯示引擎，用戶可通過瀏覽器查看BIM模型與集成的相關(guān)信息，無需安裝BIM軟件或瀏覽器插件，點擊BIM模型構(gòu)件，可以查看關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)信息和數(shù)據(jù)文件，可在線查看模型或進行三維漫游，為用戶協(xié)同交流提供可視化的技術(shù)支持。BIM平臺集成MES系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，支持系統(tǒng)內(nèi)的審批流程，支持文件信息與BIM模型關(guān)聯(lián)，支持手機端微信平臺的消息推送。

BIM模型及tekla二次開發(fā)

所有鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)設(shè)計百分之百采用三維軟件進行，生產(chǎn)過程中根據(jù)需要會由三維模型生成一些二維圖紙，BIM模型與生產(chǎn)設(shè)備的信息數(shù)據(jù)傳遞、無紙化交互操作是以后的發(fā)展趨勢，也是我們BIM平臺系統(tǒng)研發(fā)的主要目的。

采用Tekla軟件進行鋼橋BIM模型設(shè)計，通過二次開發(fā)實現(xiàn)節(jié)段、構(gòu)件、零件、焊縫等基本信息與自定義信息(包括BIM標(biāo)準(zhǔn)編碼、質(zhì)檢參數(shù)等信息)的集成。通過Tekla模型，自動生成施工圖紙，用于生產(chǎn);自動生成構(gòu)件、零件清單報表，為材料統(tǒng)計與采購提供依據(jù);通過二次開發(fā)為標(biāo)準(zhǔn)套料與切割系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，定制開發(fā)涂裝計算功能，為涂料工程量計算，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與計算參考。

鋼構(gòu)BIM生產(chǎn)信息平臺與專業(yè)系統(tǒng)模塊

物料管理：管理鋼板、焊材等物料采購計劃、入庫、出庫信息，形成采購、庫存信息清單，為BIM信息平臺提供物料狀態(tài)信息(采購、到貨、入庫、出庫等狀態(tài)信息)。手機端進行入庫、出庫等業(yè)務(wù)操作與BIM平臺數(shù)據(jù)集成。通過平臺上BIM模型構(gòu)件的顏色變化，可直觀準(zhǔn)確地跟蹤物料的采購進度、入出庫狀態(tài)等信息，提高生產(chǎn)計劃執(zhí)行與物料管理的工作效率。

三維加工一體化：通過BIM模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出的零件尺寸與清單，經(jīng)過余量添加和優(yōu)化套料排版后，驅(qū)動數(shù)控設(shè)備進行鋼板下料與切割。三維加工一體化的數(shù)據(jù)傳遞路徑如下：精細(xì)化BIM模型數(shù)據(jù)→精確余量添加→自動優(yōu)化套料→驅(qū)動數(shù)控切割設(shè)備。三維加工一體化的意義在于，打通BIM模型數(shù)據(jù)與數(shù)控切割設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通道，依據(jù)精確的鋼板套料優(yōu)化結(jié)果，解決鋼板規(guī)格制約鋼材利用率的問題，實現(xiàn)三維加工一體化的生產(chǎn)準(zhǔn)備模式。

焊縫質(zhì)量管理控制：對焊縫質(zhì)量與焊接工藝參數(shù)進行管控,為離線編程軟件直接推送焊接數(shù)據(jù),驅(qū)動焊接機器人自動作業(yè)，提升了鋼結(jié)構(gòu)制造過程的智能化水平。系統(tǒng)可以管理焊縫的設(shè)計信息、制造信息和檢驗信息，為鋼橋的運營與維護，提供全面完整的焊縫信息數(shù)據(jù)庫和焊縫地圖，實現(xiàn)質(zhì)量的全面追蹤。對焊縫分類(坡口)和數(shù)量的準(zhǔn)確統(tǒng)計，為焊材采購提供依據(jù)，降低采購成本。以程序化、數(shù)字化、可視化的技術(shù)手段，取代人工記錄統(tǒng)計，實現(xiàn)了焊縫信息、質(zhì)量檢驗數(shù)據(jù)的全面管理。焊縫的工藝、制造、檢驗等全過程信息，均可以通過BIM平臺進行可視化查看與追溯，為項目后期運維提供全面的原始數(shù)據(jù)服務(wù)和技術(shù)支持。

物聯(lián)管理：物聯(lián)管理主要對生產(chǎn)過程中構(gòu)件、零件的生產(chǎn)狀態(tài)進行跟蹤與監(jiān)控，最早是在滬通大橋上應(yīng)用，受業(yè)主的委托，我們開發(fā)了物聯(lián)管理系統(tǒng)。通過手機端掃描二維碼對工序的起始和完成時間進行確認(rèn);通過上傳照片或視頻對構(gòu)件的生產(chǎn)狀態(tài)進行確認(rèn);通過系統(tǒng)平臺非常直接地看到構(gòu)件當(dāng)前的生產(chǎn)狀態(tài)，以及生產(chǎn)過程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括存在的問題都可以傳遞至系統(tǒng)中。

虛擬預(yù)拼裝技術(shù)：虛擬預(yù)拼裝技術(shù)采用先進的三維攝影測量與數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對構(gòu)件的尺寸、通孔率、平整度等進行分析，實現(xiàn)構(gòu)件的精度控制，提升產(chǎn)品制造精度管理的數(shù)字化與信息化水平。虛擬預(yù)拼裝技術(shù)最主要的問題是要解決模型精度問題，在測量設(shè)備與軟件方面我們進行了多次調(diào)研，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)特點，尤其構(gòu)件孔的精度要求達到0.8毫米以內(nèi)，要求非常嚴(yán)格。最后我們選擇的是三維攝影測量技術(shù)，精度可以達到0.07um/m，能夠滿足對鋼結(jié)構(gòu)制造測量精度的要求。

滬通長江大橋虛擬預(yù)拼裝

在三維分析軟件中可以直觀顯示產(chǎn)品的尺寸偏差，生成數(shù)據(jù)分析報告，指導(dǎo)生產(chǎn)，優(yōu)化工藝，精確模擬實體拼裝過程與狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)接口匹配偏差問題，形成整體拼裝精度分析報告，發(fā)現(xiàn)問題及時處理整改，確?，F(xiàn)場安裝一次成功，縮短工期。

虛擬預(yù)拼裝技術(shù)應(yīng)用集成到鋼構(gòu)BIM生產(chǎn)信息平臺，通過BIM模型關(guān)聯(lián)的預(yù)拼裝報告等信息，分析并改進制造工藝，建立完備健全的制造精度管理體系，提高產(chǎn)品制造質(zhì)量。虛擬預(yù)拼裝技術(shù)，解決了實體預(yù)拼裝占用場地大、人力和設(shè)備投入多、周期長等問題，大幅度降低了項目成本，有效地縮短了項目工期，未來將逐步取代實體預(yù)拼裝。

滬通長江大橋?qū)嶓w拼裝現(xiàn)場

典型案例，美國新海灣大橋的鋼塔的試裝是80米高，相當(dāng)于24層樓的高度，當(dāng)時為了兩個塔的試裝我們改造了碼頭，碼頭試裝的范圍要達到兩萬噸級的重量，這個碼頭花了幾千萬，為了試裝花了將近六個多月來籌劃工裝的設(shè)計，場地平整，提升吊具設(shè)計等，最后又花了六個多月時間來進行試裝，這個成本是非常高的。但是如果虛擬拼裝能夠代替實體拼裝是非常有意義的事情，現(xiàn)在這個技術(shù)還在不斷地實踐，還有很多需要改進的地方，最終能實現(xiàn)虛擬來代替實體。

雖然我們以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，在鋼結(jié)構(gòu)制造方面取得了一些研究成果，在一些項目的應(yīng)用上也取得了一定的效益，但是我們也面臨更多系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)整合等問題，考慮如何構(gòu)建一個BIM應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)，避免數(shù)據(jù)孤島，打通系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間的共享與交互，對設(shè)計、施工、制造和后期的運營、服務(wù)進行全過程管理的智能系統(tǒng)，這樣更有意義。

BIM模型在施工過程中的應(yīng)用可全面提升工程造價行業(yè)效率與信息化管理水平，優(yōu)化管理流程，高效率、高精準(zhǔn)度的完成工程量計算工作。以上內(nèi)容就是“BIM技術(shù)案例分享：BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)智能制造中的應(yīng)用”，更多BIM熱點資訊/教程分享歡迎關(guān)注微信公眾號“BIM實訓(xùn)”，也可點擊下方免費下載領(lǐng)取精品學(xué)習(xí)資料。