天津院，借BIM實現(xiàn)專業(yè)協(xié)同設(shè)計

◎ 本刊記者 李 曦

由天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院（以下簡稱“天津院”）設(shè)計實施的這座位于河北省保定市曲陽縣的曲陽金隅水泥廠，乍眼一看與別的水泥廠相比并沒有多大區(qū)別。一條5000噸/天熟料帶窯外分解的新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，年產(chǎn)熟料155萬噸，年產(chǎn)水泥203.31萬噸，其中年產(chǎn)普通硅酸鹽水泥142萬噸、粉煤灰硅酸鹽水泥61.31萬噸，年運(yùn)轉(zhuǎn)310天。

但從工業(yè)設(shè)計的角度來看，曲陽金隅水泥廠全部22個生產(chǎn)車間中，首先嘗試了全部采用三維設(shè)計，探索運(yùn)用BIM技術(shù)實現(xiàn)工程設(shè)計的方法，實現(xiàn)以BIM為核心的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計。

天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院工藝設(shè)計研究所所長劉濤表示，利用Revit軟件進(jìn)行水泥廠三維數(shù)字化設(shè)計在國內(nèi)水泥工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)是一次強(qiáng)有力的技術(shù)革命。BIM帶給我們的不僅有設(shè)計效率和質(zhì)量的提高，更重要的是它能使我們實現(xiàn)真正意義上的項目的全程信息化管理。

“正由于過去幾年對BIM技術(shù)的積累和對行業(yè)的理解，促使我們首次在水泥廠設(shè)計中采用了BIM技術(shù)?！必?fù)責(zé)該項目的天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院三維設(shè)計項目負(fù)責(zé)人相沖表示，項目進(jìn)展順利，結(jié)束后得到用戶認(rèn)可，這進(jìn)一步促使他們研究BIM，將其應(yīng)用在更多領(lǐng)域中。

圖1 曲陽金隅水泥廠全廠模型效果圖

一步步認(rèn)識BIM

作為中國水泥工業(yè)科研開發(fā)和技術(shù)進(jìn)步的引領(lǐng)者，天津院一直善于努力探索新技術(shù)的應(yīng)用。在工程設(shè)計領(lǐng)域，天津院較早采用了Autodesk Revit系列三維設(shè)計軟件，有效解決了多專業(yè)的協(xié)同問題，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計方案，節(jié)省項目成本。BIM的應(yīng)用與推廣，將為天津院逐步占領(lǐng)國際高端市場、工程項目總承包全球化提供強(qiáng)有力的保證。

天津院在2008年接觸BIM，根據(jù)項目情況開始制定項目標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)注樣式。天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院工藝設(shè)計工程師劉剛介紹，考慮到Revit MEP、Revit Architecture里面很多標(biāo)注樣式、文字類型和CAD的不太一致，為了讓這些標(biāo)準(zhǔn)符合各個行業(yè)的特殊性，我們在開始工作時就制定了一些標(biāo)準(zhǔn)，包括項目模板，然后將圖框、文字注釋等都做成了三維標(biāo)準(zhǔn)。

剛開始接觸BIM并非一帆風(fēng)順，天津院也充滿了迷茫。天津院負(fù)責(zé)BIM技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)曾說，“前面根本就沒有路，只有來來回回地走，才能走出路來?！痹谶@種勇于嘗試的基礎(chǔ)下，天津院很快掌握了BIM技術(shù)。BIM在建筑、化工等領(lǐng)域應(yīng)用很早，但在水泥廠設(shè)計中，這是首次全面采用BIM技術(shù)，包括應(yīng)用在窯尾、窯中、窯頭、煤磨、生料庫、水泥調(diào)配站、水泥粉磨、水泥庫、水泥散裝、水泥包裝、粉煤灰?guī)斓却蟠笮⌒?2個車間。

天津院負(fù)責(zé)此項目的三維團(tuán)隊有20多人，涉及工廠建設(shè)的各個專業(yè)。每一個車間由一位設(shè)計者設(shè)計，再分為幾個專業(yè)由不同的設(shè)計者做同一個中心文件。天津院采用這種多專業(yè)協(xié)調(diào)的方式設(shè)計曲陽金隅水泥工廠。

圖2 曲陽金隅水泥廠水泥庫效果圖

曲陽金隅水泥廠的設(shè)計量龐大，比單純的建筑設(shè)計更加復(fù)雜。劉剛認(rèn)為，之所以設(shè)計工作量大，是因為水泥廠有許多“非標(biāo)準(zhǔn)件”。所謂“非標(biāo)準(zhǔn)件”就是水泥廠的各種氣流與物料流向，表現(xiàn)在設(shè)備之間的連接處。這種復(fù)雜度在非標(biāo)準(zhǔn)件中涉及到空間角，異形的比較多，還有的是非標(biāo)準(zhǔn)中的非標(biāo)準(zhǔn)。

天津院的設(shè)計團(tuán)隊在Revit平臺上，通過API做了自己的小程序，自己組裝，可更好控制“非標(biāo)準(zhǔn)件”。比如有些非標(biāo)準(zhǔn)件涉及空間角，采用小程序之后，使用串接解決了問題。

圖3 曲陽金隅水泥廠水泥粉磨車間效果圖

經(jīng)過幾個月的努力，項目收尾時獲得業(yè)主的認(rèn)可。劉剛認(rèn)為，盡管天津院是首次在水泥廠大規(guī)模應(yīng)用BIM技術(shù)，但對他們而言，由于有了兩年的技術(shù)積累，再做這個項目時得心應(yīng)手。天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院三維設(shè)計項目負(fù)責(zé)人相沖表示，使用Revit軟件設(shè)計水泥廠使天津院在國際市場上有了更強(qiáng)的競爭力，奪得巴西VOTORANTIM四套石油焦粉磨項目成功案例。

聚焦設(shè)計理念

“這些年，我們通過對BIM的不斷應(yīng)用和探索，逐步開發(fā)了一些族庫，現(xiàn)在的設(shè)計只要把設(shè)備放在合理位置即可?！眲傉f，作為設(shè)計者，他們不應(yīng)該關(guān)心設(shè)備外形怎么畫、在視圖上如何表示，而應(yīng)該關(guān)注設(shè)計理念優(yōu)化設(shè)計方案。從這個觀點來說，曲陽金隅水泥工廠項目符合要求，并達(dá)到了預(yù)期效果，比二維設(shè)計速度要快。

現(xiàn)在的水泥廠建設(shè)理念與過去有很大不同，表現(xiàn)之一在于更加注重環(huán)保、節(jié)能減排。過去的水泥廠給人的印象是霧蒙蒙、充滿粉塵，現(xiàn)在很少有水泥廠再現(xiàn)這種場景，大多數(shù)水泥廠的綠化面積都很大，改善了過去的環(huán)境，這也符合國家的政策要求。

圖4 曲陽金隅水泥廠水泥包裝車間效果圖

圖5 圖片由天津水泥工業(yè)研究院有限公司提供

也許從技術(shù)角度看，BIM與綠色環(huán)保相差較遠(yuǎn)。但劉剛并不這么認(rèn)為，他認(rèn)為BIM是三維設(shè)計工具，它更有利于設(shè)計者把握設(shè)計的各個角度和方向，有利于優(yōu)化設(shè)計方案，達(dá)到節(jié)能減排的效果。比如，BIM應(yīng)用到整個項目的生命周期，并將模型交付給業(yè)主。也許兩年之后，某個設(shè)備壞了，它的參數(shù)是什么，備件怎么供應(yīng)和安裝，模型中都有相應(yīng)信息。業(yè)主可根據(jù)模型更換設(shè)備，并不影響水泥廠生產(chǎn)，為業(yè)主創(chuàng)造更大價值。

期待新版本再上層樓

現(xiàn)在業(yè)主對技術(shù)要求很高，在經(jīng)過此次項目后，天津院對BIM的認(rèn)識更為清楚，應(yīng)用更加深入，未來也還將通過BIM達(dá)到更高的提升。

現(xiàn)在業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)達(dá)成共識，二維出圖難以理解，而選用三維出圖更為直觀，空間感更強(qiáng)。天津院在業(yè)內(nèi)首次使用BIM設(shè)計水泥廠項目之后收獲頗豐，切切實實感受到BIM的優(yōu)勢所在，并希望在更多水泥項目中使用BIM。

天津院對BIM的軟件產(chǎn)品充滿期待，希望在接下來的新版本中能夠收獲更多新功能，從而幫助天津院運(yùn)用BIM實現(xiàn)專業(yè)協(xié)同設(shè)計，加深行業(yè)應(yīng)用。

關(guān)于天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院

天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院（英文縮寫TCDRI）成立于1953年，是我國最早建立的主要設(shè)計院之一，是全國建材行業(yè)中實力雄厚的甲級設(shè)計院。聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織援建的“中國水泥發(fā)展中心”就設(shè)在院內(nèi)。自1992年以來，該院連續(xù)被評為“全國勘察設(shè)計單位綜合實力百強(qiáng)”，1999年躍居第30名；1995年被國務(wù)院發(fā)展研究中心認(rèn)定為“全國首家設(shè)計新型干法水泥生產(chǎn)線的設(shè)計研究院”，并收入《中華之最榮譽(yù)大典》（1949～1995）。1996年通過ISO9000質(zhì)量體系認(rèn)證。

五十多年來，天津院引領(lǐng)中國水泥工業(yè)技術(shù)不斷進(jìn)步，技術(shù)水平不斷提高，綜合實力不斷增強(qiáng)，在水泥工業(yè)發(fā)展史上創(chuàng)造了一個又一個奇跡，為中國水泥工業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，創(chuàng)造了輝煌的業(yè)績。在推動中國水泥工業(yè)向生態(tài)友好型和環(huán)保型工業(yè)轉(zhuǎn)變方面，天津院一直積極致力于資源綜合利用、節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的研究，取得了大量實用性成果，縮短了中國與世界先進(jìn)水平的差距，推動了全行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。純低溫余熱發(fā)電技術(shù)居國內(nèi)領(lǐng)先地位，在大幅度降低水泥生產(chǎn)成本的同時也為國家節(jié)約了能源，保護(hù)了環(huán)境，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為我國能源梯次開發(fā)和綜合利用提供了新思路，為我國水泥工業(yè)節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用提供了范例。

受訪感言

利用BIM進(jìn)行水泥廠三維數(shù)字化設(shè)計在國內(nèi)水泥工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)是一次強(qiáng)有力的技術(shù)革命，BIM帶給我們的不僅有設(shè)計效率和質(zhì)量的提高，更重要的是它能使我們實現(xiàn)真正意義上的項目的全程信息化管理。

——劉濤 天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院工藝設(shè)計研究所所長