BIM技術案例分享：BIM技術在鋼結構智能制造中的應用

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上海振華重工的BIM團隊屬于2010年建立的橋梁與結構研發(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。主要技術研究成果為：以三維BIM模型為基礎，通過對物料管理系統(tǒng)、三維加工一體化技術、焊縫信息管理系統(tǒng)、虛擬預拼裝技術和生產物聯管理系統(tǒng)的研究。實現了工藝余量、焊縫、產品進度、產品測量檢驗、追蹤庫存等信息，在鋼構BIM生產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數據中心為重點，構件BIM軟件生態(tài)系統(tǒng)，將設計、生產管理過程中的數據，集成到BIM應用平臺。

由設計管理、物料管理、工藝管理、質量管理、進度管理和精度管理等組成BIM生產信息平臺。鋼結構BIM生產信息平臺是振華企業(yè)生產過程信息與BIM數據的集成管理中心，基于SOA(Service-Oriented Architecture面向服務架構)模式構建，將MES系統(tǒng)(Manufacturing Execution System制造企業(yè)生產過程執(zhí)行系統(tǒng))的功能，按業(yè)務劃分為程序單元，建立(Restful風格的WEB API)接口服務，為BIM應用提供信息與數據的集成。

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模型與集成的相關信息，無需安裝BIM軟件或瀏覽器插件，點擊BIM模型構件，可以查看關聯的生產信息和數據文件，可在線查看模型或進行三維漫游，為用戶協同交流提供可視化的技術支持。BIM平臺集成MES系統(tǒng)的生產數據，支持系統(tǒng)內的審批流程，支持文件信息與BIM模型關聯，支持手機端微信平臺的消息推送。

BIM模型及tekla二次開發(fā)

所有鋼結構的生產設計百分之百采用三維軟件進行，生產過程中根據需要會由三維模型生成一些二維圖紙，BIM模型與生產設備的信息數據傳遞、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模型設計，通過二次開發(fā)實現節(jié)段、構件、零件、焊縫等基本信息與自定義信息(包括BIM標準編碼、質檢參數等信息)的集成。通過Tekla模型，自動生成施工圖紙，用于生產;自動生成構件、零件清單報表，為材料統(tǒng)計與采購提供依據;通過二次開發(fā)為標準套料與切割系統(tǒng)提供基礎數據，定制開發(fā)涂裝計算功能，為涂料工程量計算，提供基礎數據與計算參考。

鋼構BIM生產信息平臺與專業(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)務操作與BIM平臺數據集成。通過平臺上BIM模型構件的顏色變化，可直觀準確地跟蹤物料的采購進度、入出庫狀態(tài)等信息，提高生產計劃執(zhí)行與物料管理的工作效率。

三維加工一體化：通過BIM模型數據導出的零件尺寸與清單，經過余量添加和優(yōu)化套料排版后，驅動數控設備進行鋼板下料與切割。三維加工一體化的數據傳遞路徑如下：精細化BIM模型數據→精確余量添加→自動優(yōu)化套料→驅動數控切割設備。三維加工一體化的意義在于，打通BIM模型數據與數控切割設備之間的數據通道，依據精確的鋼板套料優(yōu)化結果，解決鋼板規(guī)格制約鋼材利用率的問題，實現三維加工一體化的生產準備模式。

焊縫質量管理控制：對焊縫質量與焊接工藝參數進行管控,為離線編程軟件直接推送焊接數據,驅動焊接機器人自動作業(yè)，提升了鋼結構制造過程的智能化水平。系統(tǒng)可以管理焊縫的設計信息、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據庫和焊縫地圖，實現質量的全面追蹤。對焊縫分類(坡口)和數量的準確統(tǒng)計，為焊材采購提供依據，降低采購成本。以程序化、數字化、可視化的技術手段，取代人工記錄統(tǒng)計，實現了焊縫信息、質量檢驗數據的全面管理。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據服務和技術支持。

物聯管理：物聯管理主要對生產過程中構件、零件的生產狀態(tài)進行跟蹤與監(jiān)控，最早是在滬通大橋上應用，受業(yè)主的委托，我們開發(fā)了物聯管理系統(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;通過上傳照片或視頻對構件的生產狀態(tài)進行確認;通過系統(tǒng)平臺非常直接地看到構件當前的生產狀態(tài)，以及生產過程中的狀態(tài)數據，包括存在的問題都可以傳遞至系統(tǒng)中。

虛擬預拼裝技術：虛擬預拼裝技術采用先進的三維攝影測量與數據分析技術，對構件的尺寸、通孔率、平整度等進行分析，實現構件的精度控制，提升產品制造精度管理的數字化與信息化水平。虛擬預拼裝技術最主要的問題是要解決模型精度問題，在測量設備與軟件方面我們進行了多次調研，根據鋼結構特點，尤其構件孔的精度要求達到0.8毫米以內，要求非常嚴格。最后我們選擇的是三維攝影測量技術，精度可以達到0.07um/m，能夠滿足對鋼結構制造測量精度的要求。

滬通長江大橋虛擬預拼裝

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

虛擬預拼裝技術應用集成到鋼構BIM生產信息平臺，通過BIM模型關聯的預拼裝報告等信息，分析并改進制造工藝，建立完備健全的制造精度管理體系，提高產品制造質量。虛擬預拼裝技術，解決了實體預拼裝占用場地大、人力和設備投入多、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拼裝。

滬通長江大橋實體拼裝現場

典型案例，美國新海灣大橋的鋼塔的試裝是80米高，相當于24層樓的高度，當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計，場地平整，提升吊具設計等，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，現在這個技術還在不斷地實踐，還有很多需要改進的地方，最終能實現虛擬來代替實體。

雖然我們以BIM技術為基礎，在鋼結構制造方面取得了一些研究成果，在一些項目的應用上也取得了一定的效益，但是我們也面臨更多系統(tǒng)集成與數據整合等問題，考慮如何構建一個BIM應用生態(tài)系統(tǒng)，避免數據孤島，打通系統(tǒng)數據之間的共享與交互，對設計、施工、制造和后期的運營、服務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、高精準度的完成工程量計算工作。以上內容就是“BIM技術案例分享：BIM技術在鋼結構智能制造中的應用”，更多BIM熱點資訊/教程分享歡迎關注微信公眾號“BIM實訓”，也可點擊下方免費下載領取精品學習資料。