Bentley 軟件平臺(tái)在管道儀表BIM 建模中的應(yīng)用初探

黃梓珂 趙健淇 代 鑫

（ 西華大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院，四川 成都610039）

1 概述

進(jìn)入21 世紀(jì)，數(shù)字化信息化成為時(shí)代主流，在建筑領(lǐng)域，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)建筑項(xiàng)目的允許誤差、造價(jià)、建造速度等方面不斷提出新的要求，BIM（ Build Information Model）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。 管道系統(tǒng)是建筑內(nèi)的重要組成部分，尤其是在工廠建筑中，錯(cuò)綜復(fù)雜的管路關(guān)系著生產(chǎn)的正常進(jìn)行，而對(duì)管道系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)控則離不開各種儀表。 在實(shí)際施工過程中， 儀表的安裝往往因二維圖紙對(duì)立體空間的考慮不足導(dǎo)致其受限于房間、管道、其他設(shè)備等因素，臨時(shí)變更安裝方案使得施工時(shí)間延長(zhǎng)、成本增加。運(yùn)用Bentley 軟件的BIM 技術(shù)，在施工前對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)建模，提前發(fā)現(xiàn)圖紙問題并對(duì)其進(jìn)行修改與優(yōu)化，可以達(dá)到加快施工進(jìn)度減少成本的目的。

2 軟件簡(jiǎn)介

Microstation 是國(guó)際上與AutoCAD 齊名的2D/3D 設(shè)計(jì)軟件，由奔特力（ Bentley）工程軟件系統(tǒng)有限公司開發(fā)，其文件專用格式為DGN，在技術(shù)上奔特力一直處于世界領(lǐng)先水平，尤其在3D建模領(lǐng)域更是獨(dú)步青云， 但在國(guó)內(nèi)的運(yùn)用不太廣泛。 AECOsim Building Designer V8i（ ABD） 與OpenPlant Modeler V8i（ OPM）是基于Microstation 平臺(tái)技術(shù)開發(fā)的軟件， 其中ABD 專注于對(duì)建筑的建筑、平臺(tái)、設(shè)備、結(jié)構(gòu)、電氣、IFC 方面的設(shè)計(jì)、分析與管理，OPM 是面向三維工廠設(shè)計(jì)的解決方案。

3 建模

3.1 準(zhǔn)備工作

3.1.1 文件歸納與建立文件夾目錄

對(duì)于大型項(xiàng)目來說，會(huì)涉及到的圖紙、標(biāo)準(zhǔn)等文件資料多且復(fù)雜， 這就需要提前對(duì)文件進(jìn)行歸納。 建模任務(wù)中的文件大致可分為三類——①圖紙文件， 各種PDF、dwg 格式的原始圖紙，可直接作為參考載入ABD 與OPM，但該做法存在精度誤差；②參考文件，已完成的各類管道、設(shè)備的dgn 模型文件，儀表建模過程的直接定位參考文件； ③工程文件， 即儀表建模的dgn 文件，用不同軟件進(jìn)行建模的文件應(yīng)分開存放，并分為完成文件、待完成文件、待修改文件。

3.1.2 儀表種類確定與編號(hào)

一個(gè)項(xiàng)目中的儀表數(shù)量眾多，但是一般種類較為固定。根據(jù)儀表的作用可分為監(jiān)測(cè)型儀表（ 如：流量表、壓力表、流速表、溫度計(jì)等）與控制型儀表（ 如：變頻調(diào)速器、壓力變送器、溫控儀等）， 根據(jù)其的安置位置可分為直接安裝在管道上的儀表和安裝在支架或墻壁上通過儀表管與管道相連的儀表。

根據(jù)以上的分類，將項(xiàng)目中的儀表分系統(tǒng)、分標(biāo)高或者分房間進(jìn)行編號(hào)，不同類型儀表用不同英文縮寫指代，標(biāo)高由低到高排序， 然后根據(jù)在圖紙中的位置從左至右， 從上到下依次編號(hào)，即英文代碼+ 標(biāo)高+ 序號(hào)的編號(hào)方式，這樣既方便查找儀表位置，也方便統(tǒng)計(jì)儀表數(shù)量及查漏。

3.1.3 儀表單元（ cell）庫建立

單元（ cell）是Microstation 的一項(xiàng)功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相同外形的構(gòu)件的批量建模、模型保存以及外形替換，還可以與各單位共享單元庫使建模出圖統(tǒng)一化，大大加快了建模和修改的速度。

在建模開始前， 需要先將項(xiàng)目中的儀表及儀表相關(guān)配件進(jìn)行建模并保存為單元庫文件，模型的繪制細(xì)致程度視項(xiàng)目的需要而定，可以用簡(jiǎn)單的幾何體來替代復(fù)雜儀表的表達(dá)，但是原則上模型的體積尺寸應(yīng)與實(shí)際儀表保持一致。 有需要時(shí)可將單元庫共享給其他協(xié)作單位， 為后續(xù)的建模工作開展提供便利。 單元庫文件格式為cel， 可以在所有基于Microstation 的軟件中使用。

3.1.4 工作空間（ Workspace）配置

工作空間是ABD 和OPM 的核心配置文件， 可以根據(jù)項(xiàng)目需要進(jìn)行定制以完成不同的項(xiàng)目任務(wù)。 其作用是配置在建模時(shí)需要用到的構(gòu)件類型或?qū)傩?，如管道種類、磅級(jí)、法蘭種類、接頭種類、特殊屬性，以及寫入一些便于建模的腳本等，這使得奔特力的軟件適用性和靈活性都非常高。

3.2 建模步驟

3.2.1 模型定位

管道儀表作為管道的拓展與延伸， 在建模順序上管道先于儀表， 因此在定位方面應(yīng)與管道的建模進(jìn)度達(dá)成統(tǒng)一。 最好不超越管道的建模進(jìn)度出現(xiàn)“ 懸空”畫儀表的情況，導(dǎo)致建模不精確面臨重復(fù)修改的問題。

在圖紙中找到需要繪制的儀表所連接的管段， 將該管段作為參考（ Reference）載入當(dāng)前的建模文件中。 作為參考的文件其屬性是無法修改的，對(duì)它進(jìn)行移動(dòng)縮放等幾何操作均不會(huì)影響參考文件本身，若出現(xiàn)問題也可以通過重新加載復(fù)原參考文件。

3.2.2 儀表管建模

有些儀表并不直接安裝在管道上， 而是通過儀表管與管道相連，這類儀表需要先繪制儀表管，再對(duì)儀表本體進(jìn)行建模。

儀表管建模使用工具為OPM， 開始建模前先錄入管線號(hào)（ Piping-Create Pipeline）， 管線號(hào)根據(jù)所連接的儀表確定廠房、系統(tǒng)、編號(hào)等信息。在各個(gè)管線號(hào)中分別錄入圖號(hào)、儀表編號(hào)、工藝設(shè)備、流體類型、支架編號(hào)、房間號(hào)、保溫、伴熱、焊口、管徑等信息。 這些信息的作用一方面是檢查儀表管是否正確布置，另一方面通過這些信息可以進(jìn)行水力計(jì)算， 為最終施工方案提供參考數(shù)據(jù)與修正方案。 通過“ F”“ S”“ T”鍵可以對(duì)管道進(jìn)行三維全向布置。

3.2.3 儀表本體建模

經(jīng)過上述操作后， 儀表本體的定位就已完成， 接下來使用ABD 為儀表本體建模和添加屬性。

根據(jù)圖紙，將對(duì)應(yīng)的參考文件載入，打開單元庫，選取對(duì)應(yīng)的儀表外形放置到位，再適當(dāng)調(diào)整儀表大小和朝向即可。 然后為儀表添加屬性： 打開左側(cè)Building Designer 任務(wù)欄的數(shù)據(jù)-添加數(shù)據(jù)- 選擇對(duì)象類型為儀表設(shè)備，對(duì)象型號(hào)為儀表對(duì)應(yīng)系統(tǒng)類型- 點(diǎn)擊需要添加屬性的儀表- 修改屬性。

4 注意事項(xiàng)和建模技巧

4.1 注意事項(xiàng)

4.1.1 在OPM 中當(dāng)連接兩段管段管徑不同時(shí)， 系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)報(bào)錯(cuò)，取消連接操作；當(dāng)連接兩段連接方式不同的管段時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)警告，但連接操作將繼續(xù)。

4.1.2 在ABD 中，如果將某一單元模型打散后再重組，單元模型將變成普通的實(shí)體模型無法再替換外形，其屬性也將自動(dòng)消失。

4.1.3 用OPM 無法查看或修改在ABD 中添加的屬性，反之亦然。

4.2 建模技巧

在一個(gè)軟件中已經(jīng)打開的文件可以同時(shí)作為參考文件載入另一個(gè)軟件中，對(duì)該文件修改后，在另一個(gè)軟件中重新加載即可更新該文件的狀態(tài)；Microstation 中的旋轉(zhuǎn)命令建議使用上手簡(jiǎn)便且操作靈活的三點(diǎn)式旋轉(zhuǎn)； 工具（ Tool）- 尺寸標(biāo)注（ Dimensions）- 坐標(biāo)標(biāo)注（ XYZ Text）可以顯示鼠標(biāo)所指當(dāng)前點(diǎn)的坐標(biāo)，便于確認(rèn)定位；通過添加工具條（ Open as Toolbox）能將一些常用工具放置到菜單欄便于使用；在任務(wù)欄（ Task）中的命令或命令欄都有一個(gè)小標(biāo)或側(cè)標(biāo)標(biāo)示他們的快捷方式, 通過鍵盤輸入可直接調(diào)出指定命令。

5 總結(jié)和展望

總而言之，基于Bentley Microstation 平臺(tái)的ABD 和OPM 上手較簡(jiǎn)單，在運(yùn)行流暢度和操作手感上都相當(dāng)優(yōu)秀，但OPM 暫時(shí)沒有漢化版，會(huì)給初期的學(xué)習(xí)帶來不便。 不同于AutoCAD 和Revit，奔特力軟件實(shí)現(xiàn)了在任意視角中完成3D 全向建模，為很多復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)與建模提供了新的解決方案。

管道儀表建模依賴于BIM 技術(shù)提供的跨專業(yè)協(xié)同作業(yè)功能，對(duì)專業(yè)間的信息對(duì)接和參考模型精度有較高要求。 因此在建模時(shí)需要：建模人員要專業(yè)、建模標(biāo)準(zhǔn)要統(tǒng)一、專業(yè)間的信息要實(shí)時(shí)共享。 在建模過程中要不斷對(duì)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)與優(yōu)化，提煉出多套針對(duì)不同建模項(xiàng)目的作業(yè)規(guī)范，建立系統(tǒng)的工作空間與單元庫樣本，為BIM 技術(shù)的深入發(fā)展打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。