BIM技术在大型工业设计中的应用——马来西亚年产120万吨球团生产项目

摘要：BIM在马来西亚年产120万吨球团生产项目这一工业设计中发挥一定优势，多专业协同设计不仅可以减少设计错误、优化设计、保证设计质量，而快速、准确的设备材料表统计对最终的投资及总承包有重大意义。

一、项目背景

1.项目名称： 马来西亚年产120万吨球团生产项目

2.项目设计单位： 安徽马钢工程技术有限公司

安徽马钢工程技术有限公司(METC)，原为马钢设计研究院有限责任公司，是马鞍山钢铁股份有限公司控股的投资多元化的工程技术公司，2002年通过安徽省高新技术企业认定，2005年获得全国精神文明工作先进单位的殊荣，2008年、2011年连续荣获第二批、第三批“全国文明单位”荣誉称号，1999年通过质量管理体系认证，2006年10月实施了质量、环境和职业健康与安全“三标一体化”管理。具有国家颁发的冶金、建筑、环境行业的工程设计、工程咨询、工程监理甲级设计资质；市政公用行业（给水、排水）、火力发电工程设计、城市规划、工程造价咨询等乙级资质以及第一、二类压力容器和“GB、GC”压力管道设计等资质。国家商务部颁发的对外经营资格。具有上述资质相应业务范围的工程总承包、项目管理总承包的资质和能力。

3.相关软件运用：

Autodesk Revit Architecture

Autodesk Revit Structure

Autodesk Revit MEP

Autodesk Navisworks

Autodesk 3dsMax

AutoCAD

二、正文

马来西亚年产120万吨球团生产项目

BIM技术在大型工业设计中的应用

图1马来西亚年产120万吨球团生产线工程效果图

马来西亚年产120万吨球团生产线项目是马来西亚PSSB（PerwajaSteelSdnBhd）投资建设的，项目由中钢设备有限公司总承包，中钢设备有限公司委托安徽马钢工程技术有限公司进行基本设计和施工图设计，设计年产120万吨球团矿，供直接还原厂使用。安徽马钢工程技术有限公司自2011年8月开始展开项目施工图的设计工作，并在公司内部同步开展三维协同设计，于2012年10月完成该项目的施工图三维设计。在三维设计过程中主要完成了工程量统计、局部碰撞检查、优化设计等，这不仅为工程建设前期的工程材料备料提供了精确可靠的依据，更为后期的施工和设备安装提供了方便，减少了传统施工过程中的很多不必要的返工及重复劳动。

由于业主开始就明确要求使用BIM进行设计，2011年底三维工作室开始组织实施，以烧结工艺为龙头，机运、电控、暖通、结构、燃气等14个专业配合，40多名设计师共同参与，历时1年多完成，如此规模庞大的工业三维协同设计在全国工业勘察设计单位内可谓是屈指可数。

Autodesk Revit系列软件解决了设计师本身有可能产生的设计错误，明显提高了个人的设计质量。

BIM在中国已经推广了多年，尤其在建筑业中表现优异，但冶金工业设计中的BIM应用及推广一直存在诸多问题，其中主要的瓶颈在以下几点：

1、起点高。工业设计不能像建筑业那样，可以先从单个的专业开始，比如建筑专业先开始开展BIM设计，然后再一步步增加到其他专业，逐步推进。而冶金工业设计一般项目都比较大，主体专业及专业协同相对较多，用在少数专业推广上则意义不大。

2、人员要求高。建筑业可以先一两个人会使用BIM设计开始尝试时投入的成本小，又可以见到成果。工厂设计却要求同时十几个专业同时都有即要懂设计又要会三维的人才，人员培训的成本很高，周期长，初期投入也没有利润。大型设计院有这样的底气，中小型设计院很难做到，难以推广。

3、软件的限制。众所周知，Autodesk Revit系列软件主要是针对建筑设计开发的，而在工业设计中，复杂设备模型的缺乏、工业专用族的缺乏都导致三维设计无法顺利展开，必须自己开发，增加了应用难度。

4、三维设计周期比二维长。三维施工图设计目前普遍是二维施工图的1.5倍，工作效率初期比较低。

但是BIM的优势在工业设计中也是显而易见的，多专业协同设计不仅可以减少设计错误、优化设计、保证设计质量，而快速、准确的设备材料表统计对最终的投资及总承包有重大意义。公司领导对BIM优势的充分认知，对推广BIM起了关键性的作用，从战略上制定了一个高效低成本推广BIM设计的计划。

图2环冷机设备及结构模型

图3链箅机室

BIM技术的多专业协同设计不仅可以减少设计错误、优化设计、保证设计质量，而快速、准确的设备材料表统计对最终的投资及总承包有重大意义。

金字塔BIM团队

图4BIM团队结构图

针对马来西亚年产120万吨球团生产线项目，安徽马钢工程技术有限公司建立了一支金字塔形的工作团队，以BIM工作室为核心，在普及性BIM培训过程中，从每个专业中挑选出一位优秀设计师，重点培训指导，使这些设计师成为即懂设计又能熟练使用Autodesk Revit软件的专业BIM工程师，然后由他们指导本专业已具备三维基本应用的工程师团队，这样，仅在马来西亚项目中就有40多位设计师全部使用Autodesk Revit及其他三维软件完成了三维协同设计及施工图设计。

通过一系列典型子项的三维设计探索，各专业设计师逐渐转化为BIM设计师，即懂专业，又懂使用Autodesk Revit软件，也积累了足够多的常用族，并在典型子项的实战中探索出了一条高效率的协同设计流程。这样就解决了起点高和人员要求高这两个问题，这为完成马来西亚这样大型的工业设计项目奠定了基础。

精简复杂的设备模型

工业设计中无法避免各式各样复杂造型的机械设备，设备厂家并不提供这样的三维模型，这就成为多数工厂设计难以使用三维的主要原因之一。三维协同设计中，没有大量的设备族是没法完成多专业协作的，为了解决这一问题，安徽马钢工程技术有限公司的对策是：

1、在各专业按本专业典型项目组织开发专业设备族库。

2、所有采购的设备均简化模型，只留基本外壳，而接口部位要求精细化，精确定位，确保专业间的协同设计能精确进行，并完成设备明细表统计。

如此解决了族库及复杂的设备模型问题，这些都将成为安徽马钢工程技术有限公司的构件库，可以再利用。

用BIM标准化提高工作效率

提高三维设计的工作效率是安徽马钢工程技术有限公司在马来西亚项目中的大胆尝试。对马来西亚项目进行梳理后发现，在结构设计中存在很多十分有共性的设计，于是安徽马钢工程技术有限公司制定了一个可以提高设计效率的方案——制作三维设计施工图标准化模板。

图5皮带通廊施工图模板模型效果图

在结构专业的皮带通廊和转运站中尝试，BIM工作室绘制完模板，结构设计师试用并提出修改意见，最终达到设计师仅通过修改尺寸及简单的复制就可以完成80%工作量的效果，大大提高了三维设计的工作效率。

经过不断的测试对比，三维设计施工图模板确实帮助结构专业提高了工作效率，不仅可以达到二维施工图的绘制速度，同时又完成了材料统计和设计协同，这在结构专业的BIM设计中是一大飞跃，安徽马钢工程技术有限公司已把这个案例细化后形成了公司的系列三维设计标准，并延伸到其他专业推广应用，进一步提高三维设计的工作效率。

综合其他方面，BIM技术还可以提高项目的整体工作效率。

·图纸修改时间可以缩短一倍；

·专业之间沟通的时间缩短2倍（不同专业之间看图纸是很浪费时间的事情）；

·审核的时间缩短2.5倍，真正实现屏幕审核。

协同优化设计

在工厂设计中，BIM最大的优势就是协同设计、优化设计，尤其是管线综合的优化设计，不仅可以避免各种管线碰撞，也在后期指导施工中有重大意义。马来西亚项目涉及15个专业，其中给排水、暖通、除尘、燃气、热力、电力、电控、计器等专业都有大量的管道设计，如果没有三维协同设计，这么多专业要做到没有碰撞是几乎不可能的。Autodesk Revit系列软件首先解决了设计师本身有可能产生的设计错误，明显提高了个人的设计质量；局部整合在Revit模型中可以通过链接实现，可以快速找出可能的碰撞，迅速做出调整；多专业大型整合可以在Autodesk Navisworks中进行，随时进行整体碰撞检查，直观明了，方便多专业之间讨论设计优化，在提高设计质量上有极大的优势。

图6各专业管线综合

图7各专业管线综合

实用的材料统计

设备统计表：所有设备都用族的方式绘制，非常便于统计，避免缺漏少项，并为施工采购提供直接的目录。

管线材料表：管线材料统计精确、对指导采购及施工有极大帮助。

钢结构明细表：对应的钢材明细表突破了以往必须靠概预算完成的材料统计，帮助设计师及时了解用钢量，也可验证施工过程中的材料损耗，钢材明细表是本次设计的突破点。

BIM应用的效益

马来西亚项目的BIM成功应用为安徽马钢工程技术有限公司在招投标中争取项目带来了明显的收益，在后期争取到伊朗2个项目投标中再一次展示了BIM技术的魅力。总之，欧特克的BIM系列软件不仅帮助工业设计提高设计质量，同时为业主、设计单位、施工方提供了一个交流平台，更提供了一个可提取、交换数据的信息平台，应用BIM技术已是工业设计未来的发展方向。

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