解析在上汽通用五菱涂装车间中的BIM设计

项目介绍

上汽通用五菱第三基地(重庆)工程建设项目位于重庆市两江新区龙兴镇,总占地面积152.61公顷,包括冲压车间、车身车间、涂装车间、总装车间、发动机车间及其他生产与生活辅助用房,总建筑面积255100m2。本项目的实施将为实现上汽通用五菱汽车股份有限公司“成为微小型汽车领域国内领先,国际上具有竞争力的汽车公司”搭建优良的平台。

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项目整体

该基地于2013年初开工建设,一期投资66亿元,严格遵循通用汽车全球制造体系和标准建设,2015年建成投产,建成后将具备40万辆整车和发动机生产能力。其中涂装车间总建筑面积42100m2,主体厂房两层,为工艺生产区;局部3层,为空调机房区。建筑物总长300m,宽68m,为钢筋混凝土框架结构,轻钢屋面。

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涂装车间建筑模型

工程特点和难点

本项目是工艺及厂房一体化设计的大型工业项目,其中涂装车间是汽车工厂中自动化程度最高、工艺流程最复杂、洁净度要求最严格、火灾危险性最大的生产车间,管线排布及工艺设备复杂,常规手段难以保证设计质量。

BIM应用目标

BIM技术在本项目的应用主要在设计阶段,包括工艺及土建公用方案设计、工艺仿真分析、建筑性能分析、三维协同设计、管线综合分析、管线工程量统计等,力求以BIM技术解决二维设计难以实现的设计质量提升问题。 

实施方案 

在本项目实施开始前,先行制定了完整的BIM实施方案;涂装专业按照40万辆整车生产纲领进行工艺设计,确定土建框架资料后提交下游专业,使用Inventor进行设备模型创建,并导入企业自主开发的参数化设备模型库,快速拼装工艺生产线。建筑、结构设计人员根据工艺框架资料,使用Revit软件同步进行BIM设计,机电设计人员根据工艺及建筑需求组织设计方案,计算公用耗量,使用Revit建立中心文件并分工作集进行干管快速布置。本项目首次尝试土建机电专业与工艺设备专业协同的三维协调,通过欧特克公司BIM软件平台以及自主研发的插件的配合下进行协同,实现BIM信息的顺畅流转。

BIM建模 

项目BIM模型基于Revit平台分专业分系统创建中心文件及工作集;工艺模型基于Inventor平台,根据生产工艺分层分区创建;所有模型在Navisworks中整合后进行可视化校验及汇总。通过可视化及碰撞检测等手段,预判可能会产生的实际问题,对项目精细化实施提供帮助。本项目以涂装专业为主导,协同建筑、结构及机电各专业紧密配合,二维设计与三维设计同步进行,其中涂装专业模型包含所有工艺设备及管线,建筑、结构专业模型包含所有主要构件,机电模型为所有干管及重要支管,本次BIM设计主要解决管线及设备之间的碰撞干涉问题,因此模型深度等级为不低于LOD200。

BIM应用情况 

(1) 实时模型整合及三维校审。由于工艺模型数据量巨大,因此在项目初期,涂装专业与土建机电专业按照以往设计经验分开建模,这种协同方式的前提是必须具有成熟稳定的前期方案设计,待双方模型完成至70%左右的阶段,将模型转为NWC格式,并在Navisworks中进行合并检查,发现并解决问题,直至设计结束。

解析在上汽通用五菱涂装车间中的BIM设计-BIMBANK
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项目内部模型

(2) 族库建设。根据汽车工业厂房业务特点,按照专业、功能及特性,依据国家标准及常用设备样本,定制了参数化企业标准族库,族文件不仅包含几何信息,同时包含非几何信息以及二维表达符号,符合工程设计及建设需要,提高了模型搭建、后续设计变更以及后期出图的效率。

(3) 绿色设计。在本项目方案设计阶段中,对建筑物进行了一系列绿色模拟分析,如:日照分析、风速分析、风向分析、临界照度分析、光控照明节能分析、全自然采光百分比分析等。通过模拟分析,更多的利用被动措施,减少主动措施,提升建筑设计合理性,降低使用消耗。

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(a) 遮挡阴影分析
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(b) 风环境分析

(4) 工艺仿真。本项目工艺设备排布密集,在车间的一层及二层有多级立体物流,为保证40万辆整车生产纲领,对车间生产工艺节拍进行工艺仿真模拟,确定工艺方案合理性及可实施性,改善工艺设计流程,解决工艺瓶颈,合理设置工艺节拍。

(5) 二次开发。由于行业的特殊性,为提高BIM效率,针对汽车工业厂房设计进行大量的二次开发,基于Revit平台及Navisworks软件,形成了建筑专业快速方案布置、结构轻钢标准厂房结构体系快模、机电设备及管线设计及调整批处理、工程量清单统计、机电设备三维标注等一系列插件,并开发了集项目管理、样板管理、族库管理、资料管理、软件管理于一体的基于Web的企业BIM管理平台,可以使项目参与方不需安装任何软件就能实时了解项目信息。

BIM应用效果 

通过运用BIM技术,在模型的应用过程中针对设计中的重点、难点进行模拟,寻找更加合理的设计解决方案。三维模型为二维图纸提供了审核与校验,并为二维图纸的深化设计提供帮助。本次BIM设计,将工艺设备模型与BIM模型整合在一起,解决了工厂设计中常见的管线碰撞问题,并对重要管线进行优化设计,将大部分的施工现场临时变更在设计阶段进行有效消除。

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项目设备及机电模型

建筑业的工业化、信息化,需要有大数据技术、信息技术的支撑。BIM技术作为重要的基础性技术,在施工企业中逐步成熟,在行业中呈现出强劲的发展势头。

通过BIM建模、碰撞检查发现图纸问题,在方案和交底方面使用三维可视化模型,更直观易懂。基于项目各个人员的岗位职责将BIM融合到项目的日常管理之中,在施工过程中关联进度、质量、安全、材料等信息,为项目精细化管理提供依据,实现项目的信息化管理。

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