Bentley 三维数字化工厂全生命周期解决方案

杨得军，鄂 涛

（1.唐钢国际工程技术股份有限公司，河北唐山 063000；2.河钢工业技术服务有限公司，河北唐山 063000）

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是基于计算机3D 技术发展的新技术，为施工项目建造提供了技术和管理支持，它创建出包含大量真实建筑信息的“可视化”虚拟建筑模型，作为一个共享的知识资源，实现了工程进度的可视化、形象化模拟展示，并能根据时间进程进行施工进度管理和控制[1]。当前，建筑行业仍处于应用 BIM 的初级阶段，尽管许多规模和复杂程度较高的项目已使用BIM 技术，但也只停留在模型展示、过程模拟方面。

作为BIM 软件系列中的重要一员，Bentley 三维数字化工厂针对工厂行业工程设计的需求，提出了工厂数字化全生命周期解决方案，为冶金、矿山、有色、石油石化、电力、汽车制造、水处理、制药、食品加工、造纸等多个行业提供了覆盖设计、施工、运维的全生命周期的解决方案[1]。

1 Bentley 提供的BIM 解决方案总体架构

Bentley 公司通过工程内容创建平台Micro Staiton、工程内容的管理平台ProjectWise DI、工程信息的运维平台AssetWise，提供了基于全生命周期的BIM 解决方案，涵盖了数据的创建、校核、利用、组织等整个流程，能有效地对工程项目整个生命周期进行管理[2]。Bentley 三维数字化工厂行业产品架构示意如图1 所示。

整个方案还可以结合最新的实景建模技术ContextCapture，以及对各种点云设备、数据的支持，为工厂设计项目的前期改造、环境勘测、施工过程监控及后期的运维需求提供高效的技术手段，减少成本支出。结合LumenRT 这样电影级快速渲染技术，可以将实景模型、数字模型及环境模型融合在一起，直观地进行项目展示及沟通，提高设计过程及项目数字化移交的质量和效率。

图1 Bentley 三维数字化工厂行业产品架构

2 主要应用模块及工作流程

Bentley 三维数字化工厂主要的应用模块包括：工艺设计产品工具（OpenPlant 系列产品）、电仪专业桥架设计工具（Bentley Raceway and Cable Managerment ，以下简称为 “BRCM”）、 建筑专业设计工具（AECOsim Building Designer，以下简称为“ABD”）、结构专业设计工具（Prostructures）、总图/场地专业设计工具（OpenRoads）、管道应力分析工具（Auto-PIPE）、实景建模工具（ContextCapture）、可视化渲染软件（LumenRT）、 施工可视化软件（4D Synchro）以及协同平台（ProjectWise CONNECT Edition）。

在三维数字化工厂的构架下，设计流程有了全新的体验[3-5]：1）最初的项目立项中，明确项目的规模及数字化所要实现的目标，然后进行整个项目的分解区块化，确定项目人员分工，制定项目制度规章，指定相应的时间节点等工作任务。在进行三维设计操作前还要指定好统一的项目交付的标准样式，如统一的制图环境、统一的标准、统一的模板等。2）进入施工图设计阶段，采用各专业并行设计的流程，采用同一坐标系来进行三维并行设计。如工艺专业，确定主要管道及设备的参数，通过二维设计工具Open Plant PID 来快速绘制系统工艺流程图，并把属性信息传递给三维建模工具OpenPlant Modeler 来进行三维的详细建模；并利用参考命令工具，和其他专业的三维设计内容（AECOsim Building Designer,Pro Structures 等）无缝地相互参考协同作业，并行设计。最终的成果可以通过自动生成的管道轴测图、 材料清单、平立剖面图来进行交付，为施工阶段提供全方面的数字化模型技术支持。3） 整个过程通过Project Wise 来管理整个的设计、协同、交付过程，并通过Navigator 对所有的过程进行动态浏览，碰撞校审。对最终的成果可利用LumenRT 来进行最合理的渲染和动画展示。

3 三维数字化工厂解决方案的优势

Bentley 三维数字化工厂行业解决方案通过专业齐全的设计工具和协同的工作环境，从优化工作流程、实时沟通设计数据的角度，有效地提高了用户的工作效率。其优势主要体现在如下几个方面：

1）不同专业的三维设计模块都是基于同一个平台、同一个模型、同一个数据架构的数字化三维解决方案，使得沟通效率大大提高，真正地使整个项目的设计者能够在统一的工作对象和目标中工作。工作环境集中、统一、可管理，团队成员能够随时获取所需的项目信息，提升工作效率。

2）产品模块几乎能够覆盖项目工程设计过程中的全部专业。协同设计解决方案中涉及的产品，也都是针对不同专业应用特点专门研制的，更适合专业人员学习及使用，而不是简单地提供一个“包治百病”的通用模块。

3）操作简便，易于掌握。各专业模块提供的二/三维同步工作流，能够以设计人员习惯的二维方式，在平面视图下，对后台的三维数据进行操作。在通常情况下，只需要2～3 d 即可完成平台转换培训，2 d可以完成专业模块的培训。任何一个专业的专业设计人员都能轻松掌握。

4）便于知识管理。通过这个管理平台，不仅可以将项目中所创造和累积的知识加以分类、 储存、分享，而且可以作为以后企业进行知识管理的基础。

5）通过全新的实景建模技术，采集准确的现场数据，逆向建模，快速地指导改建项目及检修空间。

6）施工管理高效便捷。与传统的图纸+ Excel表+甘特图的交流方式不同，Bentley 4D 施工进度管理解决方案提供一个支持多方参与、 数据共享的虚拟施工平台。在这个平台上可以进行更清晰、快捷的交流；同时，可将施工模型与计划任务关联，实现可视化进度模拟，并在模拟过程中，识别潜在作业次序错误和冲突问题。4D 施工管理工具Synchro 还提供一套成熟的设计变更和任务变更管理方案，可弹性处理设计变更和任务变更，同时也可与造价、风险等数据关联，实现施工进度优化，高级风险管理和造价管理，改善项目交付过程，在节约成本的同时，有效提升了企业的市场竞争力。

7）精准控制施工造价。三维数字化工厂能够根据精准的数字化三维模型精确控制工程量，精确到螺栓、螺母、垫片的个数等，不仅避免了人为统计计算的差错，节约人力，提高效率，还能给材料采购订货提供准确、可靠的依据，同时帮助建设方对施工造价进行精准控制。

8）节约成本。基于统一协同管理平台的数字化设计，使得各专业的配合便捷高效，有效节约了人工成本和时间成本，从而节约了整个项目的投资成本。

9）通过设计成果的数字化移交过程，提升设计数据在项目施工、运维等阶段的增值效益。例如，三维设计模型中管道布置都是准确、可视化的，方便施工单位更好地理解设计意图；PAD 移动终端可在施工现场直观地展示管道施工细节； 施工方还可以将管路模型打印成3D PDF 文件来指导管道安装。

4 结语

综上所述，Bentley 三维数字化工厂实现了数字化全专业的三维协同设计，在各专业间并行、协同工作，有效共享项目资料的基础上，打破传统的串行模式，提高设计质量和设计效率，实现对工程立项、设计、建设、生产运行及停用进行全生命周期管理。