2023年上汽通用五菱涂装车间BIM设计.doc

上汽通用五菱涂装车间BIM设计 　 上汽通用五菱涂装车间BIM设计 　项目简介 　 上汽通用五菱第三基地(重庆)工程建设项目位于重庆市两江新区龙兴镇，总占地面积152.61公顷，包括冲压车间、车身车间、涂装车间、总装车间、发动机车间及其他生产与生活辅助用房，总建筑面积255100m2。本项目的实施将为实现上汽通用五菱汽车股份“成为微小型汽车领域国内领先，国际上具有竞争力的汽车公司〞搭建优良的平台。项目整体如图1所示。 　图1 项目整体 　 该基地于2023年初开工建设，一期投资66亿元，严格遵循通用汽车全球制造体系和标准建设，2023年建成投产，建成后将具备40万辆整车和发动机生产能力。其中涂装车间总建筑面积42100m2，主体厂房两层，为工艺生产区；局部3层，为空调机房区。建筑物总长300m，宽68m，为钢筋混凝土框架结构，轻钢屋面。涂装车间建筑模型如图2所示。 　图2 涂装车间建筑模型 　工程特点和难点 　 本项目是工艺及厂房一体化设计的大型工业项目，其中涂装车间是汽车工厂中自动化程度最高、工艺流程最复杂、洁净度要求最严格、火灾危险性最大的生产车间，管线排布及工艺设备复杂，常规手段难以保证设计质量。 　BIM应用目标 　 BIM技术在本项目的应用主要在设计阶段，包括工艺及土建公用方案设计、工艺仿真分析、建筑性能分析、三维协同设计、管线综合分析、管线工程量统计等，力求以BIM技术解决二维设计难以实现的设计质量提升问题。 　实施方案 　 在本项目实施开始前，先行制定了完整的BIM实施方案；涂装专业按照40万辆整车生产纲领进行工艺设计，确定土建框架资料后提交下游专业，使用Inventor进行设备模型创立，并导入企业自主开发的参数化设备模型库，快速拼装工艺生产线。建筑、结构设计人员根据工艺框架资料，使用Revit软件同步进行BIM设计，机电设计人员根据工艺及建筑需求组织设计方案，计算公用耗量，使用Revit建立中心文件并分工作集进行干管快速布置。本项目首次尝试土建机电专业与工艺设备专业协同的三维协调，通过欧特克公司BIM软件平台以及自主研发的插件的配合下进行协同，实现BIM信息的顺畅流转。 　应用措施 　 为引导和标准BIM设计，公司编制了一系列BIM相关标准，在命名、颜色、深度、存储、协同、交付各方面加以指导，项目各参与专业严格遵照标准内容进行三维协同设计。协同应用基于效劳器共享文件夹进行，不同项目不同阶段设置不同的存储区域，设立专门的数据管理员，对项目文件和人员权限进行设定，做到设计人有写入权限，配合设计人员有浏览权限，项目无关人员没有任何权限，保证模型数据的安全与可靠。 　软硬件环境 　 本项目主要应用软件为欧特克公司建筑设计系列软件，如图3所示。 　Autodesk AutoCAD、Autodesk Revit 　Autodesk Inventor、Autodesk Navisworks 　图3 应用软件 　项目设计使用设备为专业图形工作站，主要硬件配置如下 　CPU：Intel Xeon E5-2637 v2 　 内存：48 GB 1866 MHz DDR3 ECC RDIMM 　 显卡：NVIDIA Quadro K4000 　 硬盘：1TB 3.5 inch SATA 7200 Rpm硬盘 　BIM建模 　 项目BIM模型基于Revit平台分专业分系统创立中心文件及工作集；工艺模型基于Inventor平台，根据生产工艺分层分区创立；所有模型在Navisworks中整合后进行可视化校验及汇总。通过可视化及碰撞检测等手段，预判可能会产生的实际问题，对项目精细化实施提供帮助。本项目以涂装专业为主导，协同建筑、结构及机电各专业紧密配合，二维设计与三维设计同步进行，其中涂装专业模型包含所有工艺设备及管线，建筑、结构专业模型包含所有主要构件，机电模型为所有干管及重要支管，本次BIM设计主要解决管线及设备之间的碰撞干预问题，因此模型深度等级为不低于LOD200。 　BIM应用情况 　(1)实时模型整合及三维校审。由于工艺模型数据量巨大，因此在项目初期，涂装专业与土建机电专业按照以往设计经验分开建模，这种协同方式的前提是必须具有成熟稳定的前期方案设计，待双方模型完成至70%左右的阶段，将模型转为NWC格式，并在Navisworks中进行合并检查，发现并解决问题，直至设计结束。项目内部模型如图4所示。 　图4 项目内部模型 　(2) 族库建设。根据汽车工业厂房业务特点，按照专业、功能及特性，依据国家标准及常用设备样本，定制了参数化企业标准族库，族文件不仅包含几何信息，同时包含非几何信息以及二维表达符号，符合工程设计及建设需要，提高了模型搭建、后续设计变更以及后期出图的效率。 　 (3) 绿色设计。在本项目方案设计阶段中，对建筑物进行了一系列绿色模拟分析(图5)，如：日照分析、风速分析、风向分析、临界照度分析、光控照明节能分析、全自然采光百分比分析等。通过模拟分析，更多的利用被动措施，减少主动措施，提升建筑设计合理性，降低使用消耗。 　(a) 遮挡阴影分析 　(b) 风环境分析 　 (4) 工艺仿真。本项目工艺设备排布密集，在车间的一层及二层有多级立体物流，为保证40万辆整车生产纲领，对车间生产工艺节拍进行工艺仿真模拟，确定工艺方案合理性及可实施性，改善工艺设计流程，解决工艺瓶颈，合理设置工艺节拍。 　 (5) 二次开发。由于行业的特殊性，为提高BIM效率，针对汽车工业厂房设计进行大量的二次开发，基于Revit平台及Navisworks软件，形成了建筑专业快速方案布置、结构轻钢标准厂房结构体系快模、机电设备及管线设计及调整批处理、工程量清单统计、机电设备三维标注等一系列插件，并开发了集项目管理、样板管理、族库管理、资料管理、软件管理于一体的基于Web的企业BIM管理平台，可以使项目参与方不需安装任何软件就能实时了解项目信息。 　4 应用效果 　 通过运用BIM技术，在模型的应用过程中针对设计中的重点、难点进行模拟，寻找更加合理的设计解决方案。三维模型为二维图纸提供了审核与校验，并为二维图纸的深化设计提供帮助。本次BIM设计，将工艺设备模型与BIM模型整合在一起，解决了工厂设计中常见的管线碰撞问题，并对重要管线进行优化设计，将大局部的施工现场临时变更在设计阶段进行有效消除。项目设备及机电模型如图6所示。 　图6 项目设备及机电模型 　创新点 　 通过将土建机电模型与工艺模型结合，有效打破传统设计数据传递的瓶颈。对模型进行碰撞检查、虚拟漫游，在施工未进行时优化管线排布，减少设计误差，极大的节约了施工周期与本钱。 　经验教训 　 项目的前期组织与筹划是三维协同成功与否的关键，通过制定企业BIM标准，以标准BIM设计人员，对模型的深入利用至关重要。工厂设计不同于民用建筑设计，项目参与方较民用建筑项目更多，制约因素更加复杂，因此在工厂设计中BIM的深度应用方面仍有更长的路要走。