涂装车间BIM设计及碰撞检查

王梦玥1赵秀远2

机械工业部汽车工业天津规划设计研究院天津300162

摘要:在工程设计中民用建筑有许多成功的BIM案例，在工业建筑设计中，BIM还处于探索阶段。根据数字化工厂和中国制造2025对工业建筑的要求，要求BIM实际应用在设计的各个阶段，改变原有的二维设计思路，采用三维协同设计的模式，用流程去引导结果，用技术提升价值。我们需要寻找一条适合汽车工业建筑设计的途径，为工业建筑全生命周期的BIM价值提供有价值的探索。

前言

1.项目案例

本人有幸参与了长安福特第三工厂涂装车间和总装车间、以及和第四工厂涂装车间的BIM工作。项目实施期间与施工单位及设备供应商进行了BIM合作，为工程设计中干涉检查提供技术支持，及修改意见。

涂装车间是汽车工厂中设计和施工难度最高的部分，它具有自动化程度高，工艺流程复杂、洁净度要求严格、火灾危险性大、工艺设备多、管线排布复杂的特征，原有的二维设计手段难以满足设计和施工的品质要求，因此该车间工艺及厂房一体化设计是汽车工业厂房BIM研究的重点。

2.BIM组织及环境

2.1应用目标

BIM技术的应用主要在设计阶段。包括工艺、土建及公用的方案设计，工艺分析、建筑分析、三维协同设计、管线分析、工程量统计等，目的是解决二维设计中难以实施的干涉检查以及提高设计质量，缩短设计周期，精确计算管线用量及进行施工组织。

2.2实施方案

项目开始前需要制定完整的BIM方案，按照生产纲领进行的工艺设计，将框架资料提供给下游专业，并进行设备模型创建。建筑结构设计人员根据工艺框架资料，进行BIM设计，公用专业人员根据工艺及建筑方案的需求，进行公用耗量的计算和设计，通过AECOsim或Revit平台进行协调设计。

2.3团队组织

设计实施中使用了二维设计和BIM设计两个团队，两个团队平行协同工作。

2.4应用措施

为了规范BIM设计、便于协同管理，项目开始阶段就对工作空间进行统一编制，包括文件及图纸命名方式、图层使用及颜色设置、图纸过程深度及交付方式、以及协同流程。项目参与人员需要遵照规定进行协同设计和成果交付。

协同设计工作在共享平台上进行，不同项目以及同一项目的不同阶段设计独立的存储区。工作中对项目设计、管理人员进行权限管理，给设计人对本专业文件的写入权，配合设计人员仅有浏览权限，由此保障模型数据的安全可靠，以及专业之间的紧密配合。

2.5软件及硬件环境

软件使用:主要有AECOsimBuildingDesigner、BentleyNavigator、Navisworks、AutodeskInventorAutodeskRevit

硬件设施：

BIM团队使用项目专业图形工作站，主要硬件配置为：

CPU–InterCorei7、内存8G、显卡：NVIDIAQuadro4000

3.BIM应用

3.1建模

项目建模分专业分系统进行创建、并在几个关键阶段进行校验汇总。所有模型通过Navisworks整合后进行碰撞检测，预判可能产生的施工问题或组织问题，通过可视化的模型对项目实施进行精细管理和帮助，以涂装工艺为主导，协同建筑、结构、公用、设备等专业紧密配合。为解决管线及设备之间的碰撞干涉问题，涂装车间模型需要包括所有的工艺设备及管线、几点模型的干管及重要支管、建筑专业的墙体、门窗、栏杆等主要构件、结构专业的柱、量、檩条、支撑等主要构件，以及为生产线服务的工艺平台及其支撑方式。

3.2应用

3.2.1实时模型审核及三维校审

涂装车间数据量大，因此需要在项目初期按照经验进行分开建模，包括涂装专业、机电专业、建筑结构专业、这需要以较成熟的前期方案设计作为支持。在模型完成至七成阶段时，开始进行干涉检查、发现并解决问题，直至项目实施完成。干涉检查时将模型转换为nwd格式或i.dgn格式，检查后输出nwd格式的整体模型，包括各个专业的图层和碰撞检查结果。

3.2.1族库

根据汽车厂房的特点，按照各个专业的功能及特性，根据国家标准及常用设备样板，定制参数化的企业标准族库，文件包含几何信息，二维符号、以及项目周期中可能用到的非几何信息，提高后续设计变更及出图、算量的工作效率。

3.2.3绿色设计

可以在方案阶段对建筑物进行绿色分析，例如日照、风速、风向、临界照度、照明控制等反面，已达到更多的利用被动措施，减少主动措施，降低能耗的目的，提高建筑设计的合理性。

3.2.4工艺仿真

由于涂装车间工艺设备密集，在车间内部有多级立体物流，为保证工艺节拍的合理性，对生产过程进行仿真模拟，改善工艺流程，解决工艺瓶颈，调整生产节拍。

3.2.5二次开发

针对厂房设计进行二次开发可形成建筑专业的快速方案布置，轻钢结构标注厂房结构体系模块，机电设备及管线布置的综合调配处理、工程量清单统计、机电设备三维标注等。也可以实现集项目管理、项目样板或项目环境管理、族库管理、资料管理一体化的企业BIM平台，实现参与方实时共享项目信息。如果结合Web管理平台，还可以使相关人员实现网络平台的实时共享。

4.应用效果

通过BIM技术，在设计过程中根据项目重点和难点进行模拟，寻找合理的解决方案。三维模型为二维图纸提供了审核校验，也给二维图纸的深化设计提供帮助。同时，将工艺设备与厂房的建筑结构以及公用管线进行整合，解决干涉问题，对重要管线和部分进行优化设计，将现场施工肯能出现的问题在设计过程中进行预判和消除，提高施工效率。

5.总结

项目前期组织策划是三维协同设计的关键，通过对土建模型和工艺模型的结合，能过打破传统设计过程中数据传递的平行，对模型进行干涉检查，优化管线排布、减少设计误差，节约施工成本和周期。