浅谈BIM在新建涂装车间项目中的应用

苑伟彬，李丰，宋衍国

（1.一汽-大众汽车有限公司，吉林 长春 130011；2.机械工业第九设计研究院有限公司，吉林 长春 130011）

前沿

规模化的乘用车涂装车间具有自动化程度高，工艺流程复杂并且洁净度等级要求较高等特点。涂装车间的建筑构造和设备排布十分复杂，其主要由厂房建筑、工艺设备和公用设备等组成，其中厂房建筑部分主要涉及到建筑、结构等专业；工艺设备按照工艺流程主要分为前处理/电泳、PVC、喷漆、灌蜡等几个部分；公用设备主要包含给排水、暖通、动力、电气等专业。不同专业在设计上存在着很多交界面，并且整个厂房空间内的管线排布也非常复杂，需要进行多专业协同设计。目前一汽-大众汽车有限公司（下文简称为一汽-大众）体系内的涂装车间设计已经基本实现标准化，同时为了降低项目的投资成本，引入充分竞争，所有规划项目均采用分包战略，即将涂装车间设备分为多个的包块进行招标，在同一涂装车间产生数量较多的供应商，为项目协同设计、协同安装调试带来了更大的难度。

BIM是Building Information Modeling的缩写，译为：建筑信息模型。BIM起源于美国，是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。这一完善的信息模型，可以将工程项目中的所有参与方联系起来，实现数据、过程和资源的共享，并贯穿于工程项目的方案阶段、设计阶段、施工阶段、运维阶段直至对象拆除的整个生命周期。目前BIM技术在欧美、日韩等发达国家发展迅速，英国政府甚至要求在2016年实现全面协同的3D·BIM。近年来BIM在中国国内建筑业也形成一股热潮，政府单位、各行业协会、设计单位和科研院校等也开始重视并推广BIM。总体来说，部分大中型的设计单位和施工企业基本上拥有了专门的BIM团队，有了一定BIM实施经验，但是目前运维阶段的BIM应用还处于探索研究阶段。

1 涂装车间项目案例分析

1.1 项目概括

一汽大众某工厂涂装车间主要承担 Audi新一代车型焊接白车身的前处理、电泳、PVC喷涂、中面漆喷涂机灌蜡等生产任务，一期建设能力为600台/天。项目在2015年3月份完成招标，2016年3月份开始进场安装，计划在2017年5月份实现投产。涂装车间厂房为全部新建，长度约370米，宽度120米。车间采用整体二层，局部三层布局，一层层高9米，二层层高12.7米，三层层高6米。厂房总共建筑面积约98000平方米。本项目土建厂房包含建筑、结构、给排水、暖通、动力、电气等专业，由机械工业第九设计研究院负责设计。车间内主要工艺设备包含前处理电泳线、PVC线、中面漆线、灌蜡线及其他辅助设备。出于引入充分竞争，降低投资成本，提高国产率考虑，工艺设备部分共分为11个包块进行招标，最终由8个供应商承建。本项目共计有10个不同的供应商，多个不同的设计团队，在同一个厂房空间内对繁复错杂的设备系统进行联合设计。如何保证设计图纸的一致性，如何避免干涉碰撞，如何在有限的时间内完成设计工作，BIM技术在本项目中的引入和应用显得至关重要。

1.2 三维模型构建过程中的工具

文件共享平台是协同工作的重要保证基础，项目的所有参与方，设计团队、施工单位、建设单位及监理单位等均需要借助该平台高效的进行信息交换和数据共享。本项目中采用的文件共享平台基于服务器共享文件夹进行，项目团队设立专门的数据管理员，为不同的设计团队建立相应的文件存储区域，同时对各项目参与方进入平台的账号和密码进行管理。数据管理员对项目文件和不同的人员权限进行分级设定，做到管理员、甲方有完全权限，设计师有相应区域的写入权限和相关设备模块的浏览权限，配合设计人员有浏览权限，而项目无关人员无权限。这种方式保证了数据共享平台较高的运行效率，同时也保证了数据的安全性。

关于供应商使用的绘图软件工具。项目中由多个供应商或团队共同进行设计，考虑到现有各供应商的设计环境及设计习惯，并不对其所使用的绘图软件进行严格约束，允许直接使用的软件可以从Autodesk AutoCAD、Autodesk Inventor、Bentley Archiecture、Bentley Microsation、CATIA等设计软件中进行选取，但规定其最终交付.dgn格式的图纸文件，并且该文件需要在命名、颜色、深度等方面符合甲方指定的规则要求。

本项目采用AutoCAD Navisworks软件对车间三维数据进行整合，并向所有项目参与方发布和分享。该软件可实现三维模型的可视化，支持漫游探索复杂的三维模型，快速审阅和反复检查模型中的干涉碰撞信息，有效的对所有的冲突进行记录与追踪。

1.3 数据文件的规则

对数据文件编制制定相应规则标准十分重要，只有各设计团队在相同的规则指导下进行设计工作，才能保证三维数据模型准确地进行合成，依据在此设计环境下形成图纸文件进行的工作才有意义。

1）文件命名规则

本项目参考大众HLS体系规定进行文件命名，文件名称分为 8个部分：1-工厂代号、2-车间代号、3-楼层代号、4-设备类型、5-设备类别1、6-设备类别2、7-供应商代码、8-文件拓展名。如下图1所示。

图1

2）绘图规则的制定和空文件的发布

作为联合设计开始的前提，业主负责完成所有空文件的生成与发布。文件中参考HLS体系，对绘图图层、图层命名、色板等进行了标准化，并要求各供应商严格按照相应的规定进行绘图。一般来说涂装车间的原点应当参照工厂的原点，如工厂未设置原点，涂装车间可设置A/1柱中心点为原点。本项目原点采用工厂原点。设备供应商可在空文件中参考柱网图文件以确定原点并开始绘图。

1.4 碰撞点检查及数据文件的更新流程

本项目中的图纸上传、三维数模碰撞点检查、文件数据更新流程如下图2所示。

图2

各设计团队需要将3D Microsation文件上传至文件服务器指定区域，指定唯一的数据管理供应商并负责生成 NWD三维模型，进行碰撞干涉检查，生成碰撞干涉点清单。所有干涉相关方以电话会、视频会、现场会等方式确定解决方案，相关设计方更新图纸并上传至服务器。数据管理方将会依据更改后图纸更新Navisworks文件，并重新进行碰撞干涉检查，直至消除所有的碰撞点。图纸的更新频次为：1次/2周。

1.5 其他在本项目中利用BIM技术优势还开展了如下主要工作

1）对车间照明设备的排布进行优化设计，降低设备能耗；

2）公共动力管线布置方案优化；

3）物流通道及维修方案路径检查；

4）车间厂房的载荷图、开洞图、特构图进行汇总与检查。

2 BIM技术应用的优点综述

BIM技术在我公司涂装车间项目中的应用还处于开始阶段，主要是应用在设计阶段和安装实施阶段。但实践证明，BIM技术的应用对于项目的进展有巨大的帮助作用。

本项目中有多个参与方共同协作，而BIM技术的应用促进了协作的高效运行。设计方在干涉点完全消除后才开始进行详细设计，避免在设计阶段的人力浪费，提高了设计效率。本项目从设计初始到设备安装，共检查出超过 1000项干涉点，并全部通过优化设计进行了解决，现场变更签证极大的减少，降低了建设成本。即使在安装期间发生碰撞问题，根据图纸建立的三维模型，也可以更加便利、高效的提出解决方案。通过BIM技术结合HLS体系制定图纸绘制规则，保证了设计的一致性，提高了甲方后续数据管理的便利性。

3 BIM技术发展的展望

目前我们对于BIM技术的应用仅是很小的一部分，后续应该从时间的维度和应用的广度加以拓展。BIM技术的应用将贯穿于项目的整个生命周期，并且所建立的模型应该包含几何信息、功能要求和构建性能等所有的信息数据。同时在项目过程中，工艺仿真、绿色设计仿真、模拟安装等功能也应当逐步的应用进来。另外在工程实施阶段，为了能够将BIM模型更好的应用于现场的管理，可以采用现场扫描技术，获得实测数据，用于进行结果比对、质量验收及数据管理。