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追求从微观到宏观的完美——记中铁建工安装公司BIM中心十年发展路
2017/9/5 14:45:29
中华建筑报 ·

    随着中国城市进程的不断加快,超高层建筑、异型复杂的地标型建筑接踵出现。大数据时代的到来,让建筑在面对建造的概念设计时由原来的单一性和简单性逐渐发展为复合性与复杂性。数字化建造作为一种设计与建造方法,是实现传统建构思想走向未来的手段,推动着建筑方式的革命性变化。机电安装作为建筑的中枢神经,如何实现建筑的智慧化、人性化,是所有建筑企业孜孜不倦的研究课题。


    中铁建工集团安装工程有限公司采用“基于BIM的机电工程数字化建造”模式,用科技、创新助力施工建筑,走在中国建筑行业数字化建造的前沿。成立于1994年的中铁建工集团安装工程有限公司作为世界双500强企业——中国中铁麾下建设劲旅,是国内最早开展研究BIM技术应用的公司之一。
    BIM(Building Information Modeling)即建筑信息模型,是以三维数字技术为基础,将结构、建筑模型逼真的展示出来,从而对工程项目的相关信息进行详尽表达。中铁建工集团安装工程有限公司在实际应用BIM技术的过程中,不仅将之作为实现数字化建造的重要手段和智造技术,更深化为一种随处可见的思维。

    十年磨一剑:前瞻思维布局前沿技术
    2017年7月27日-28日,“全国机电工程BIM技术应用交流研讨会暨安装数字化加工基地观摩会”在大连召开。28日下午,平日里喧哗热闹的大连金发地市场此时井然有序,五道红色拱门状的欢迎条幅与湛蓝的天空相互映衬,平添了几分庆典的庄严感。随着车队缓缓驶入,航拍器渐渐升高,一场即将在中铁建工安装公司恒鼎数字化加工基地举行的观摩会就此拉开序幕。
    这一天,在中铁建工安装公司恒鼎数字化加工基地2500平方米的舞台上,椭圆风管标准直线段生产线、螺旋风管标准直线段生产线、矩形风管标准直线段生产线、螺旋风管机、非标准直线段及异型件生产线、等离子切割机、全位置管/管自动焊机等设备在400余位参观者赞许的目光和言语中一一亮相。这些来自全国各地160多家单位的代表们在风管、管道以及桥架数字化加工区前纷纷拍照留念,在Fab、VR、3D扫描仪、放样机器人、无人机等新式体验区前更是流连忘返。
    2017年7月26日,中铁建工安装公司恒鼎数字化加工基地顺利通过了中国安装协会专家领导考察,作为“全国机电工程数字化建造研究示范基地”正式挂牌成立。这一天距离2016年8月25日,也就是中铁建工安装公司恒鼎数字化加工基地成立的日子,还不到一年。


    从艰难起家、奋力发展一直到成立BIM中心,十年来,中铁建工安装公司时刻不忘初心,砥砺前行。
    从2007年安装公司在苏州科技文化艺术中心应用机电二次深化设计技术到2009年在成都东站建立冷冻机房BIM模型;从2010年北京中铁产业园采用BIM技术解决管线碰撞和综合排布问题到2011年公司选定BIM应用试点项目,重点解决施工图纸会审、设计优化,冲突碰撞检查、协调,可视化施工方案,施工模拟,进度管理等方面的应用,积累BIM应用经验;从2012年北京望京SOHO、苏州狮山广场在BIM实践中取得良好的效果到2013年开展BIM普及化培训,取得BIM大赛奖项三等奖;从2014年将企业级BIM技术应用作为公司技术创新重点、构建BIM管理平台、组织BIM建模高级培训,取得BIM大赛二等奖、三等奖到2015年成立BIM工作领导小组并获得BIM大赛一等奖……
    2016年BIM工作领导小组成立,同年成立BIM示范项目,研发“中国中铁BIM物资施工与运营维护管理系统”,取得BIM大赛二等奖2项、三等奖及优秀奖各1项。2017年,随着深化设计部(BIM中心)的成立,对各区域中心进行BIM用模培训,组织成都地铁1号线BIM观摩会、承办中国安装协会“全国机电工程BIM技术应用交流研讨会暨安装数字化加工基地观摩会”先后拉开序幕。
    回顾近年来BIM技术的发展历程,中铁建工安装公司可谓是始终领先,在不断以前瞻性思维进行战略布局的同时,以“十年磨一剑”的勇气和毅力为BIM技术的应用和创新打开一片天地。


    6个人23小时:预制加工颠覆传统模式
    从鞍山百脑汇项目开始,安装公司积极开展“基于BIM的机电工程数字化建造”研究与应用,基地主要进行风管、水管、桥架、装配式支吊架及机电工程其他材料的数字化建造。其“基于BIM的机电工程数字化建造研究与应用”受到行业的持续关注和认可。
    在成都地铁1号线香山站制冷机房“工厂化预制+现场装配”的施工现场。机电预制加工构件在公司成都区域中心数字化加工基地采用“基于BIM的基地工程数字化建造”技术完成预制加工后运输至施工现场,几个工人根据预制加工构件装配方案,结合三维预制加工构件装配图及定位设备,各司其职并相互配合使用移动式升降平台,运送拼装机电预制构件,经过快速处理后的动态图片如卓别林时代的哑剧画面一般,十多秒后,制冷机房里的所有机电预制构件都已经安装好。确切的说,这是6个工人在23个小时中的劳动成果。
    没错,这不是电影中的戏剧场景,而是BIM数字化建造在现实生活中的精彩应用。这也不是一味追求速度,而是多年来稳扎稳打的结果。
    如今的中铁建工安装公司采用“基于BIM的机电工程数字化建造”模式,用科技、创新助力施工建筑,走在中国建筑行业数字化建造的前沿。可是在几年前CAD一头独大的时代,国内很少有人听过BIM技术,更别说在项目中应用这一技术。


     罗马不是一天建成的,和其他任何苹果一样,牛顿的苹果在落地前原本也平淡无奇。而正是中铁建安装公司的BIM团队,使得平凡处也生出了奇迹。
    从成都东站到作为从首都机场进入北京城道路上的地标性建筑物——北京望京SOHO,该工程总用地面积115393平方米,建设用地面积48153平方米,总建筑面积521265平方米。2012年北京望京SOHO项目在BIM实践中取得良好的效果,当时负责北京望京SOHO项目的是现任中铁建工安装公司深化设计部副部长的严心军。在他看来,二次深化设计图纸的质量和进度直接制约项目的施工进度,影响施工成本,对三维模型的建立及消除的影响不容忽视。因此,他集中精力解决机电管线与结构大梁冲突、屋面钢结构与屋顶冷却塔及管线冲突,在满足功能条件下,充分利用吊顶内空间对管线进行优化。并经过系统水力负荷计算,有效解决了大堂区域、机电系统转换层内机电管线与精装修潜在的冲突问题,不但满足了精装修要求,还达到了机电与装饰的和谐统一,为创建机电精品工程以及后来BIM技术的使用奠定了坚实的基础。
    同一年,刚进入公司担任电气见习生的李解也开始接触他的第一个项目——大连一方国际中心。在当时,中规中矩看蓝图再用CAD完成任务已是项目操作的常态,可李解认为这样的操作方式效率太低。而且传统的技术光凭讲解难以讲明,对于缺乏三维立体想象力的人来说,理解起来颇有难度,而靠各种剖面图又过于繁琐。于是他开始主动从专业期刊、杂志中寻找前沿技术,并最终选择了BIM技术进行深入学习和实践。于是他先后选用MagiCAD、天正、Revit等BIM建模软件和二次开发软件,不断克服卡顿、出图效果不理想以及排布中的具体困难,也有效的解决了机电管线在建筑结构体系冲撞的问题。
    鞍山百脑汇是鞍山市地标性建筑,地下五层、地上三十九层的超高层单塔楼建筑,属大型城市综合体,总建筑面积132445.84m2,地上建筑总高度168.80m,为鞍山市的“第一高度”。由于项目处于市中心,层高较低,装修标准较高,因此存在着管线综合排布困难、施工场地狭小、垂直运输困难等问题。并且在物资管理过程中,由于机电工程设备及材料种类、型号繁多、人为误差等原因,导致施工过程中物资管控困难,运营维护过程中也不便于物业进行快速故障分析及维修。李解发现传统Revit模型在完成设计、详图阶段后,已不满足制造、安装、运维等阶段的需要。想要将BIM技术应用到机电工程的全生命周期,也就是“基于BIM的机电工程数字化建造技术”,软硬件沟通是当前最大的难关。
    “硬件设备的核心就是编码,我们做的就是把数据想办法转化成各种设备都能够识别的可兼容性数据。”
    为了解决这种技术壁垒,李解多次在硬件的应用方、制造加工方和设备的使用方三者间协调沟通,在BIM还未得到推广、短时期内难见到收益的情况下,获得三方大力支持,大家互相协调、互相帮忙。最终BIM的机电工程数字化建造技术的应用,不但有效的解决了鞍山百脑汇科技广场项目的难题,还充分提高了机电管线安装质量水平、施工安全管理、施工生产效率,降低对施工人员的依赖性、部分施工环节对人体的损害,实现自动化生产,并对绿色建造和节能减排具有重要意义。2016年6月,“基于BIM的机电工程数字化建造技术”项目被列为中铁建工集团重点课题。
    如今,以严心军和李解为代表的集BIM研发技术和应用技术于一身的复合型人才已经成为公司深化设计部(即BIM中心)的核心成员。
    “公司目前以深化设计部为BIM中心,带领着苏州、大连、成都、贵阳、北京、华南、山东、综合共8个区域中心BIM小组,形成了核心成员加区域中心小组成员组成的项目型的BIM工作团队。”
    由于员工的自我进取和不断开拓,中铁建工安装公司的BIM技术应用受到业界的持续关注,从2016年到2017年,中铁建安装公司的优秀员工代表连续两年先后受邀作为欧特克3.3 BIM大讲堂、AU大师汇、中国国际轨道交通BIM技术应用高峰论坛等会议演讲嘉宾进行经验分享和技术交流,并将“基于BIM的机电工程数字化建造技术”在鞍山百脑汇项目中的应用作为欧特克成功案例在国内外进行宣传,助力BIM相关软件的优化升级。

    当技术变成思维:风物长宜放眼量
    技术是供人使用的,只有当技术变成了一种思维,才能融会贯通、得心应手。
    在李解进入中铁建工安装公司工作的5年中,认真学习和应用BIM技术,致力于“基于BIM的基地工程数字化建造”方面的研究。他亲眼见证并参与了BIM的快速成长和逐渐成熟的过程,并将最新的基于BIM的机电工程数字化建造技术总结整理成一张框架图。这张多次出现在各大BIM宣传网页上、教学课堂上的框架图可以说诠释了“BIM+建造”的精华所在。
    具体来说,即通过搭建基于Revit或Fabrication平台,创建起与数字化加工设备匹配的共享预制加工数据库,可以在设计、详图阶段,运用平台实现预制加工模型的创建和转换,并完成二次深化和BIM出图。在制造、安装、运维阶段,运用平台可以将预制加工模型进行合理分段,并设置支吊架,生成预制加工数据、材料清单(包含编码及二维码信息)、三维安装示意图、支吊架放样点、成本等相关信息,将预制加工数据导入机电数字化加工设备,进行自动化生产,对所生产的预制加工构件进行质量验收、张贴二维码,运输至施工现场,进行拼装和少量二次加工,最终实现基于BIM的机电工程数字化建造,给原有工作模式带来新的变革。
    目前,“基于BIM的机电工程数字化建造技术”在鞍山百脑汇、成都地铁1号线、盘锦万达、深圳研发楼等项目的应用实践中先后获得全国BIM大赛一等奖1项、二等奖3项、三等奖2项、优秀奖2项,获中铁建工集团科技进步奖1项,中铁建工集团工法2篇,被列为中国中铁股份公司2016年科研立项项目,中铁建工集团2016年重点课题。
    中铁建工安装公司已经通过采用这种模式,将基于BIM的机电工程数字化建造技术与全国5大数字化加工基地相结合,提高了施工质量的同时也减少了对技术工人的过度依赖,提高了生产效率,降低人工投入。原来10个人做的事如今1个人来作效率反而更高。另外也提高了材料利用率,机电数字化加工设备可以根据所需部件的不同实现最优排布,降低材料成本,减少建筑垃圾,实现绿色施工。此外现场安全文明施工也在这一过程中得到了有效保障。
    把智慧建造从制造业领域运用到工程建设领域的过程,也就是运用BIM技术把不同工序中的先进技术相互结合、融会贯通的过程。经过多年的实践,2016年,由严心军负责研发完成“中国中铁BIM物资施工与运营维护管理系统”正式落地,在他看来,现在的BIM还不能做到尽善尽美,安装公司与集团公司正在进行BIM集成管理平台的研发及BIM5D的研究与应用。在这一过程中,“BIM+5D”模式,也就是在目前BIM技术的3D模型基础上加上时间和成本的应用技术将是很长一段时间内的研究方向。严心军认为,随着BIM技术的迅速发展,全生命周期各阶段应用的逐渐加深,BIM集成管理平台已经成为行业趋势。未来中铁建集团安装公司还要继续走BIM集成管理之路。
    “当下还处于一个过渡阶段,现在做好了,在最终阶段才能跟上行业的节奏,但是如果一直在原地等或跳着走,只想在最终阶段坐享其成其实是不现实的,因为等别人做好再起步就迟了。”李解认为,过度追求工厂化预制和现场装配是没有意义的,总要有人脚踏实地的将当下的BIM技术落到实处。一路走来,中铁建工集团安装公司将BIM技术贯穿建筑的全生命周期,追求从微观到宏观的完美,数字化建造已经成为行业中不可或缺的一种思维模式。这不但为新一代智造力量的崛起树立了典范,有助于提高施工质量和安全文明施工管理水平,实现绿色建造和节能减排,同时也是打造可持续智慧生态型城市、实现“智造”未来的重要途径。

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