BIM技术在化工装置中的应用

 雷仕民 李飞 刘贤松

 (中建一局集团安装工程有限公司北京102600)

摘要：本文通过实例介绍了BIM技术在化工装置中的应用。

关键词：BIM技术化工装置Plant3D预制加工图BOM表

中图分类号：TP392 文章编号：1002-3607 (2016) 03-0059-03

 1前言

 化工装置主要以结构、容器、管线、仪表为主，管线种类多、规格多、信息量大、走向复杂、施工要求高。在主要以结构、容器、管线、仪表为主的化工装置项目，利用BIM干

预下的管道预制技术，可以提高管道的预制精度，便于质量控制；利用BIM导出物料清单（即BOM表），能够保证材料的及时采购，合理控制工程成本，提高施工效率。通过BIM技术与预制加工相结合，实现预制加工的工厂化；通过利用BIM进行深化设计、管线碰撞检测、施工过程模拟，实现设计施工全过程的可视化监控；通过BIM技术的信息采集，提高材料管理、成本预测、运行维护的管理水平。

2项目概况

 某甘油精炼生产线项目，属于精细化工装置，建筑面积1680m2．建筑高度33.7m。装置包括精馏塔、脱色塔等54台设备，各种工艺管线8000m．以及各种电气管线，仪表、阀门等。

项目施工工期60d，建成后年产5万吨生物甘油。

3 BIM策划

3.1 BIM策略文档

 本项目由业主牵头，设计方、施工方参与组成BIM工作组，负责协调BIM工作，确定BIM应用范围及深度，形成“项目BIM策略”文档。

 “项目BlM策略”文档主要包含以下内容：采用的BIM标准，要使用的BIM软件以及如何解决软件之间数据互用性的问题，项目相关方以及各方角色和职责，项目交付成果及要交付的格式，项目特性，工作和进度的划分，共享坐标体系，数据拆分，审核／确认，数据交换，项目会审日期等。

3.2确定BIM应用范围

 根据工程的具体情况，经BIM工作组共同协商，确定BIM技术的应用范围如下：

 建立整个装置的三维模型；

 进行碰撞侦错和漫游模拟：

 导出BOM表；

 导出预制加工图；

 进行施工过程模拟：

 将部分竣工资料和运维需要的资料列入数据模型中。

3.3项目BIM工作协调

 各方设一名BIM协调员，负责项目BIM工作协调。主要工作如下：

 参加制定清晰的BIM策略，以确定关键的项目任务、输出成果和模型配置。

 定期进行BIM项目会审，以确保模型的完整性并维护项目工作流。

 制定明确的指导原则，以保持电子数据的完整性。

 在整个项目期内，明确规定所有模型图元的责任人。

 定期审查未处理的警告信息，并解决重要问题。

3.4数据共享互用原则

 确定项目协作和高效数据共享的流程，保证各相关方能高效地沟通、复用和共享数据，同时避免数据丢失或误解。

 不同软件之间的数据互用，无论是输出到二维CAD用于后续的施工图制作，还是输出用于三维可视化或分析，都要保证数据互用的准确性和完整性。

3.5选择BIM软件平台

 化工装置主要以容器和管线为主，管线种类多、规格多、相互交叉布置，走向复杂。

 AutoCAD Plant 3D综合了多种三维工厂软件的优点，与AutoCAD平台实现无缝集成，支持大型数据库，建模操作速度快，修改编辑简单，人员上手快，维护成本低。包含常用应力分析软件接口，支持其他系统的数据迁移，非常适合化工装置。

 本项目建模软件选用AutoCADPlant 3D。

4 BIM建模

4.1创建项目

 根据“项目BIM策略”文档的规定，在AutoCAD Plant 3D中建立装置设备布置模型和三维管道布置模型。

 AutoCAD Plant 3D中提供项目管理器功能用于管理项目，可在新建项目后通过项目管理器设置符合本工程行业标准规范的BIM项目，用项目管理器可方便的组织各种图形文件，如P＆ID图、正交视图和三维管道图等。

 AutoCAD Plant 3D绘制的三维结构模型为简易的模型（见图1），同时为提高软件的交互性，可导入Revit生成的BIM模型。

 导入的结构模型用Revit保存为d wg格式，放入项目文件夹中即可将模型导入到AutoCAD Plant 3D中。

4.2创建设备

 AutoCAD Plant 3D创建的设备为简易设备模型（即内置设备，见图2），若需准确的外部模型，AutoCAD Plant3D支持将inventor创建的设备导入（见图3）。

4.3管道布置与装配

 布置就是将管道和管件连接到装置中，图4是管道布置完后的模型：

 装配就是将分开画的图组装成一组总图，实际上用到的是软件的外部参照功能。

 在实际工作中，需要将整个装置分成几部分，由多人进行绘制，最后再装配到一起（见图5）。

4.4碰撞检测

 利用碰撞检测功能，提前发现设计失误，及时修正（见图6）。

5施工过程BIM应用

5.1 BIM出图

5.1.1直接从BIM生成图纸

 要在BIM环境内生成工程图，首先要在软件内部将视图、详图索引、立面图和图纸等内容完全关联起来。

 从BIM出图前应认真检查，以确保所有链接数据均有效、可见。

5.1.2从视图／输出文件编制图纸

 从BIM环境中导出视图到CAD中出图，或用作其他CAD图形的底图，应把视图放置在素线框中，并清晰标明以下内容：数据来源，制作或发布此图的日期等参数。

 只要是从BIM导出，用于在CAD中进行二维详图绘制的输出图纸，就应确保引M中变更被悉数反映和更新至CAD文件，以输出最终的工程图。

 在图纸编制前，须检查从BIM环境导出的视图／输出文件的内容完整

性和准确性。

5.2 BOM表

 物料清单(Bill Of Material简称BOM)是编制生产和采购计划、配套领料、跟踪物流，追溯任务、计算成本、改变成本设计不可缺少的重要文件。

 从系统中导出BOM表（见图7）。通过BOM表整理出准确而完整的产品结构表，包含有材料名称、单位用量及其他属性，还要有物料需求数量和时间。

5.3预制加工

 当模型的各项检查完成并修改后，选取需要预制的图纸模板，根据需要，设置自动标注类型，Plant 3D可自动生成施工所需的管道平面布置图及ISO图，图纸上的标注、材料统计等均为自动生成。ISO图可以用于管道预制加工。

 在预制车间内进行管段预制加工后，运到现场进行组装。

5.4施工进度控制

 根据进度计划，在电脑上模拟演示各施工过程，方便现场管理人员及时的对部分施工节点进行有效地控制（见图8）。

6 BIM技术应用效果

6.1装置模型效果

 本项目以PID图为基础，采用Plant3D软件进行三维建模，将项目所具有的真实信息通过数字化技术，建立一座虚拟建筑，见图9，模型与建成后的装置完全一致（见图10)。

6.2施工效果

 通过利用碰撞检测功能，发现错误即进行修改，最终实现“零”碰撞。

 通过在施工过程中调整模型和现场勘查比对，及时调整施工进度，施工现场合理布局。在满足施工规范的前提下兼顾业主实际需求，实现其使用功能和布局美观的完美结合。

 本项目通过应用BIM技术，实现了在施工前完成管线综合，大部分管段提前得到精确加工，施工方案得到优化，缩短了施工工期，提升了项目收益率。

7结束语

 BIM技术在化工装置的应用，确保设计和安装的一致性，实现管道预制加工的精确性，材料计划的准确性，施工过程的动态性。提高安装一次成功率，减少返工，降低损耗，提高效率，节省造价，收到较好的经济效益和社会效益。