机电工程管理中的BIM+数控技术应用

［摘要］本文介绍了机电工程BIM技术、机电管道加工数控技术，阐述了BIM技术与数控技术在机电工程实际施工的结合提升应用，例举了机电BIM管线综合技术应用、BIM管道排料技术应用、BIM预制管件生产技术应用以及利用BIM+数控技术实现施工、制造、安装一体化管理的集成应用，是机电BIM落地施工的一个应用探索，希望能为机电BIM应用管理提供参考。

［关键词］BIM;数控;集成;机电应用管理

引言

近年来，中国建筑业蓬勃发展，装配式技术、BIM技术在建筑行业的应用也逐步成型，其中BIM技术在机电工程中的优越性、直观性、协调性更是得到业界的广泛认可，利用BIM技术的信息化协调管理，极大提高了机电工程项目管理的效率、效益、效果和信息集中性。机电BIM技术以建筑模型为载体，将机电工程各专业汇集一体，打破了不同专业间的沟通屏障，使各专业间的信息传递更为流畅，从而使机电工程的管线综合、碰撞排除、净高优化，支吊架综合等技术手段得到有效应用，BIM技术在信息传递的便利性上可以说是革命性的。如果说BIM技术在建筑业还是个刚学会走路的孩童，那么数控技术在制造业早已是健步如飞的成年人了。机电工程中的管道、配件、设备等都来自机械制造业，机电工程与制造业有着不可分割的紧密联系。而这密不可分的关系就来自信息的传递，制造业需要机电工程提供精准的设备管件信息，然后利用数控技术，精准地制造出符合机电工程需求的机械设备和管件。那么如果利用BIM技术来进行信息传递呢?如果将BIM技术在信息传递方面的便利性和数控技术在机械制造方面的精准性结合起来呢?笔者认为，这种BIM+数控技术的应用模式将会成为未来机电工程的一个方向。

1技术优势

1.1实现设计、施工、制造、运维等建筑全生命周期的机电应用管理。

在设计阶段建立建筑机电信息模型，实现机电设计的可视化BIM管理;施工阶段利用BIM模型进行管线综合排布，保证管道走向合理，净高优越;将管综排布后的模型转为可制造加工的数控模型，利用数控模型将管道管件信息传递给机械设备进行制造加工，生产出的管道管件依据机电模型统一进行定位编码，保证施工安装的准确定位，提高安装精度;建筑使用阶段依据机电模型及管道管件编码进行运维管理，为管道设备的维护保养提供便利。BIM+数控的信息结合应用保证了BIM模型可以有效精准地指导机电施工和机电制造，从而保证后期运维的BIM模型可行性，实现从设计到施工、到制造、再到运维的建筑全生命周期的机电应用管理。

1.2将制造设备引入施工现场，实现制造、加工、安装一体化施工管理。

传统的管道配件加工需要项目管理人员依据施工图纸预估需要的管道配件尺寸数量并提供给管道厂家，管道厂家将加工好的管道运往项目现场进行施工。这就对管道数量和尺寸的预算要求极高，容易造成材料堆积、浪费，偏远项目会产生高昂的运输成本。因此，市场上已经有不少施工队伍自行采购管道加工设备，直接在施工现场进行管道加工，然后直接用于施工。在管线综合排布阶段建立满足管道管件加工需求的BIM模型，模型信息可直接用于数控加工，减少信息传递过程带来的误差，保证管道尺寸数量精确可控，资源利用率高，解决材料堆放问题，实现管道管件制造、加工、安装一体化管理。

2实际应用案例

2.1案例背景

本工程为大型医院综合楼，福建省重点工程，采用EPC模式建设，总建筑面积约22万m2，机电安装包括了医疗气体、轨道物流小车、空气净化、医疗智能化等二十余个系统，管道系统极为复杂。本项目全过程采用BIM技术，包括土方工程BIM+GIS技术、BIM管线综合排布、BIM施工场地布置优化、三维激光扫描建模技术、全景VR漫游等。已获得包括龙图杯、科创杯、优路杯、福建省BIM应用大赛等多项大奖。正是在项目BIM力量雄厚的基础上，本项目首次利用BIM+数控技术进行风管制造、加工、安装一体化管理的尝试，并收获了一定的成效。

2.2技术基础

BIM模型是BIM技术的核心，也是BIM应用的载体，与一般BIM模型不同，BIM+数控技术的模型需要将预制管件预先载入BIM模型数据库，这就需要解决一个问题，就是预制管件的模型与BIM模型数据不互通的问题。说到数据交换，首先想到的便是国际通用的建筑工程数据交换标准－IFC。经过调查研究，常用的风管排料软件FabricationCAM-duct支持IFC标准，而最常用的BIM建模软件Revit软件也支持IFC标准，这就为BIM+数控技术的应用提供了坚实的基础。

2.3BIM+数控技术应用流程

(1)本项目为EPC工程，因此在设计阶段就建立了完善的BIM模型，为保证BIM模型的可行性，施工阶段以BIM模型为载体，融合机电各专业施工技术人员的专业知识，深化管线综合排布，建立了满足施工要求的BIM施工模型，创建合理化的综合支吊架，并出具管线综合排布图纸。管线综合模型是机电BIM技术的综合应用，将管线的空间位置完全确定，解决了管线碰撞的问题，为精细化的BIM+数控应用提供了定位模型，是BIM+数控技术的前提保障。图1为病房楼标准层管线综合机电模型局部展示。(2)利用风管排料软件FabricationCAMduct的预制管件模型库，选用符合设计要求的预制风管管件，包括风管的材质，风管的厚度，风管的压力等。由于实际工程中的风管连接多采用法兰连接或咬口连接，为了保证数控加工设备生产的风管管件具备可连接性，还需为预制风管管件选定相应尺寸的法兰或咬口。带有法兰或咬口的风管管件真正意义上实现了BIM模型的可施工性，在实现BIM落地施工的征程上迈出了关键性的一步。以下为法兰咬口选用模型，见图2。(3)施工BIM模型可以满足施工定位安装需求却满足不了制造需求，因此需要将定位准确的施工BIM模型转化成预制管件模型。选用满足制造需求的预制风管管件后，在IFC通用标准的数据交互支持下，将选定的预制风管管件载入施工BIM模型;利用Revit软件的预制构件功能，将施工BIM模型转换为预制构件施工模型。预制构件施工模型为每一个风管和管件提供了准确定位，具备了直接用于风管施工安装的基本条件。以下为风管施工模型(见图3)与风管预制构件施工模型(见图4)的对比。(4)预制构件施工模型转化完成后，可利用REVIT软件的明细表功能统计出量，得到各类型预制构件的工程量，回到FabricationCAMduct软件为预制管件进行风管排料，并将排料成果利用FabricationCAMduct软件的写入功能写成NC文件，即NumericalControl数控文件，将NC文件拷贝到数控风管加工设备，精确切割风管，经折管后完成风管制造。以下为风管排料示意图(见图5)与数控风管加工设备展示图(见图6)

3结语

综上所述，利用BIM+数控技术，通过IFC标准的信息交互，有效地将BIM模型和数控制造结合起来，打破了传统建筑业和机械制造业间的行业屏障，将两个行业最先进的技术建立连接，实现了制造、加工、安装一体化管理的尝试。若将可用于数控加工的预制构件引入正向设计的领域，更可以实现从设计到运维的全生命周期的数字化管理。BIM技术和数控技术的结合应用还有很大的施展空间，相信未来BIM+数控技术将会越来越成熟。

参考文献

［1］伍健倡．我国机床数控技术发展问题与展望［J］．中国新技术新产品，2018(16):44－45．

［2］马志明、李严、李胜波．IFC架构及模型构成分析［J］．四川兵工学报，2014(11)．

作者：黄伟兴 单位：福建建工集团有限责任公司