劉丹瑤 張燎原 張學紅 蔡全福
在當今建筑領域，BIM（建筑信息模型）技術正以其獨特的優(yōu)勢，重塑著工程項目的設計、施工與管理模式。國家住房和城鄉(xiāng)建設部在 2016年發(fā)布的《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中，明確提出要全面提高建筑業(yè)信息化水平，增強BIM等信息技術的集成應用能力。管網(wǎng)作為建筑和市政工程的關鍵組成部分，采用BIM技術具有顯著優(yōu)勢，已在諸多項目中廣泛應用。然而，對于大型冶金工廠管網(wǎng)項目而言，傳統(tǒng)BIM技術卻面臨著諸多挑戰(zhàn)。
中冶南方在越南和發(fā)HPDQ-Ⅱ總體規(guī)劃設計項目中，創(chuàng)新性地開發(fā)并應用了BIM技術，成功破解了大型冶金綜合管網(wǎng)項目中的重重難題，為行業(yè)發(fā)展樹立了新的標桿。
創(chuàng)新BIM技術破解項目難點
越南和發(fā)HPDQ-Ⅱ總體規(guī)劃設計項目堪稱越南乃至東南亞地區(qū)最大的鋼鐵基地。該項目涵蓋了1552萬噸/年料場、2×360平方米燒結機、200萬噸/年煉焦、180萬噸/年球團、100萬噸/年石灰、2×2500立方米超大高爐、2×300噸超大轉爐、543萬噸/年連鑄、500萬噸/年熱軋等冶煉全流程工藝段。其核心任務是為這些工藝段提供27種能源介質(zhì)管道和10KV~110KV 電纜的輸送規(guī)劃，而這一規(guī)劃的經(jīng)濟環(huán)保性、先進可靠性，將直接影響主體工藝的穩(wěn)定運行和能耗水平。
該項目存在難點數(shù)據(jù)交互難、全局規(guī)劃難、精細化設計難及綠色低碳和數(shù)字化交付要求高等特點，而傳統(tǒng)三維BIM技術由于各專業(yè)設計軟件間、設計與計算模型間的數(shù)據(jù)壁壘，導致數(shù)據(jù)不同步，且針對冶金項目存在 “功能待完善、設計效率低”等問題，根本無法滿足該項目高效設計、高標準交付的要求。為此，中冶南方?jīng)Q定采用自主開發(fā)的 “云上更新、流程重構、專業(yè)開發(fā)、數(shù)據(jù)管控” 創(chuàng)新BIM技術，來破解這些項目難點。
構建云上BIM圖板。中冶南方在國產(chǎn)底層架構上成功研發(fā)出“中冶南方BIM云平臺”，根據(jù)項目分階段功能需求以及項目組成員的BIM職責，在云平臺上精心完成了該項目軟、硬件環(huán)境及權限配置。同時，他們依據(jù)國家、行業(yè)、企業(yè)BIM相關標準，統(tǒng)一制訂了針對項目的“越南和發(fā)HPDQ-Ⅱ總體規(guī)劃設計”BIM實施指南、策劃-設計階段的實施流程、工作環(huán)境及15個等級庫；通過ProjectWise實現(xiàn)對項目BIM工作空間的托管，只需在云上一鍵操作，即可實現(xiàn)更新同步，確保項目數(shù)據(jù)來源的統(tǒng)一性。借助云上交互功能，40 多個參與方能夠實時查看項目成果，實現(xiàn)異地協(xié)同修改。即使在新冠疫情封控期間，該項目進度也未受到絲毫影響。
高效BIM方案規(guī)劃?？倛D專業(yè)具有“二維布局快、但難以反映地形、標高”的設計特點。為此，中冶南方項目團隊在二維CAD平臺和三維OpenRoadsDesigner（簡稱ORD上同步開發(fā)插件）。這些插件的各功能模塊分別提前預置了冶金總圖常用的規(guī)范、標準、要求等。在方案設計階段，設計人員只需調(diào)用 2D模塊，就能快速繪制平面道路、建筑，然后導出.jtc中間格式文件，再將其導入ORD中，便可一鍵生成三維的建筑、道路。這種 “二維快速布局一鍵三維模型化”的方式，極大地提高了方案設計效率和展示效果，讓業(yè)主能夠快速了解設計意圖，確定設計方案，方案溝通效率提升了50%以上。
針對該項目介質(zhì)多、管線長的特點，中冶南方項目團隊依托BIM智能P&ID技術，自主開發(fā)了 “能量平衡輸配系統(tǒng)”。該系統(tǒng)能夠針對不同介質(zhì)主管路上多輸入端、用戶端的流量、壓力進行能量平衡計算。根據(jù)計算結果，設計人員可以調(diào)整管網(wǎng)布局，減少沿程設備、分支、管道等阻力損失；通過進一步優(yōu)化管路布局，實現(xiàn)全廠能源介質(zhì)的高效輸入、穩(wěn)定輸出，降低壓損，達到節(jié)能降耗的目的。
中冶南方還自主開發(fā)構建了“中冶南方工程數(shù)據(jù)管控中心DMC”。在該項目方案設計階段，DMC能夠對各方的線上交互文件進行實時傳遞、記錄、分發(fā)、提醒，顯著提升了方案確認效率。以“28號聯(lián)系函” 交互過程為例，中冶南方在5天內(nèi)即完成了與業(yè)主 / 相關方間 “收、發(fā)、問、答、返、存” 交互全流程，響應及時、記錄完整，大大提升了BIM方案效率和設計資料的準確、實效性。
BIM設計流程優(yōu)化。在傳統(tǒng)BIM設計流程中，各專業(yè)各自按照二維進度提資、設計，結構專業(yè)往往最后受資、最早發(fā)圖，這就導致無法保證正向設計。為了解決這一問題，中冶南方采用了 “總圖正向建模、提資前置”與“管道調(diào)用參數(shù)化支架、結構深化設計”的優(yōu)化BIM流程，實現(xiàn)了一模到底，確保全專業(yè)正向設計進度。
創(chuàng)新BIM技術提質(zhì)增效
中冶南方項目團隊將中冶南方總圖設計標準、模板內(nèi)置到CAD平臺和ORD中，實現(xiàn)了二維、三維聯(lián)動。這些功能的實現(xiàn)，有效解決了總圖三維設計中銜接、交叉、過渡等繪制難、建不準、效率低的問題，總圖設計效率提升了50%。
針對管網(wǎng)結構，中冶南方項目團隊在OpenPlantModeler（簡稱OPM）和ProStructures上同步開發(fā)“結構參數(shù)化”工具。這一工具使得管道在OPM中能夠調(diào)用 “參數(shù)化結構支架”，并以工藝長/寬/ 高/層參數(shù)驅動生成模型提資給結構專業(yè)；結構專業(yè)受資后在ProStructures中進行深化設計，將BIM模型導入STAAD并附加風荷載計算，生成的終版模型返資給管道專業(yè)，并自動切圖標注。通過這一流程，結構設計實現(xiàn)了一模到底，效率提升了15%。
針對該項目多介質(zhì)、多規(guī)格、多標準管道設計要求，中冶南方獨立自主研發(fā)“等級庫編輯件”、自主開發(fā)“管道敏捷設計工具集”。該工具集涵蓋了管道高效BIM建模、修改及自動切圖標注插件，并將設計軟件OPM中支架配置與AutoPIPE參數(shù)建立自動映射，打通了管道BIM高效建庫、精確建模、計算優(yōu)化、自動出圖、出料全正向流程。這一系列舉措使得管道設計、出圖效率提升了68%以上。同時，他們借助自主開發(fā)的“能量平衡輸配系統(tǒng)”，結合AutoPIPE管網(wǎng)應力分析，對詳細設計的27類介質(zhì)管路進行優(yōu)化，降低了阻損。
中冶南方采用自主開發(fā)的DMC平臺，實現(xiàn)了對云上設計的進度監(jiān)測、信息同步、閉環(huán)反饋、精細管理；進度條顏色能夠直觀反饋建模、發(fā)圖與現(xiàn)場施工進度，一旦進度滯后，系統(tǒng)會提醒到人，以便相關人員快速調(diào)整，保證發(fā)圖進度。
作為項目總規(guī)劃，中冶南方還承擔了協(xié)助業(yè)主對后續(xù)多單位、多格式交付文件管理的重要工作。該項目以數(shù)據(jù)管控中心DMC平臺為依托，實現(xiàn)了高效云上會審、階段交付、變更聯(lián)動、成果打包、統(tǒng)一托管并指導施工全過程交付管理。
中冶南方依托DMC，可實現(xiàn)對該項目各標段、跨專業(yè)材料的精準匯總與管理。在現(xiàn)場APP端，工作人員能夠查看對比模型完成情況、指導施工，調(diào)取屬性列表用于精準領料。同時，現(xiàn)場進度能夠實時反饋，便于進行進度精細化管理。
中冶南方以DMC為底座，針對該項目開發(fā)的智能輸配運維平臺，可實時監(jiān)測管網(wǎng)介質(zhì)和電接點TOP參數(shù)，預防潛在故障；根據(jù)生產(chǎn)需求優(yōu)化輸配流程，異常數(shù)據(jù)精準定位并迅速處理，降低輸配能耗；模擬生產(chǎn)用量急劇變化造成的流量和壓力波動，幫助管理者評估方案、智能決策。
創(chuàng)新BIM技術開發(fā)及應用
取得豐碩成果
通過上述創(chuàng)新BIM技術的應用，該項目各專業(yè)完成模型精度均達LOD300以上，為項目的精細化設計和施工提供了堅實的基礎。該項目除與三維無關部分，實現(xiàn)了全正向出圖，大大提高了出圖效率和質(zhì)量。
中冶南方在越南和發(fā)HPDQ-Ⅱ總體規(guī)劃設計項目中，通過創(chuàng)新BIM技術的開發(fā)及應用，取得了豐碩的成果。該項目獲批發(fā)明專利2項，軟件著作權5項，并榮獲“第六屆冶金建設行業(yè)BIM大賽”一等獎。中冶南方項目團隊通過流程級優(yōu)化和專業(yè)級開發(fā)，成功攻克了專業(yè)BIM設計難關，綜合提效35%；結合智能輸配、應力分析優(yōu)化全局規(guī)劃，實現(xiàn)了降本增效；數(shù)據(jù)中心助力全過程、精細化項目管理，打破了多單位、各階段的數(shù)據(jù)壁壘。該項目完善了管網(wǎng)類BIM設計體系，為高標準數(shù)字化交付及后續(xù)同類項目的BIM實施提供了有力支撐。
該項目的成功實施，是中冶南方積極響應國家 “一帶一路” 建設的生動實踐。通過將 “中國技術、中國標準、中國裝備”輸出海外，中冶南方樹立了冶金建設國家隊的良好形象。該項目一期建成后，中冶南方的海外合同額增長到26億元，BIM技術的創(chuàng)新應用為新質(zhì)生產(chǎn)力的提升注入了強大動力，也為推動行業(yè)發(fā)展和國際合作貢獻了重要力量。
管網(wǎng)項目傳統(tǒng)與優(yōu)化BIM流程對比圖 （中冶南方 供圖）
《中國冶金報》（2025年05月13日 05版五版）
