BIM給制造業(yè)帶來(lái)了什么？——BIM技術(shù)在鋼橋自動(dòng)化制造中的應(yīng)用
BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具。按照BIM的正確打開方式，就是在開始動(dòng)工前，業(yè)主作為發(fā)起人，召集設(shè)計(jì)方、施工方、材料供應(yīng)商、監(jiān)理方等各單位一起，做出一個(gè)BIM模型，大家會(huì)根據(jù)這個(gè)模型進(jìn)行實(shí)際建設(shè)，如果建設(shè)過(guò)程中進(jìn)行了變更，再對(duì)模型進(jìn)行修改，到最后項(xiàng)目建好，模型也隨之修改好。參建各方通過(guò)對(duì)參數(shù)模型的運(yùn)用，整合各種相關(guān)信息，在項(xiàng)目策劃、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過(guò)程中，進(jìn)行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對(duì)各種建筑信息作出正確理解和高效應(yīng)對(duì)，為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及包括建筑運(yùn)營(yíng)單位在內(nèi)的各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。
由模型標(biāo)準(zhǔn)化向數(shù)據(jù)集成化轉(zhuǎn)變
作為一家有著126年歷史的中國(guó)最早的鋼橋制造企業(yè)，中鐵山橋在近幾年參建的虎門二橋、滬通長(zhǎng)江大橋、重慶新白沙沱橋、官?gòu)d水庫(kù)橋、浙江舟岱大橋長(zhǎng)白互通鋼箱梁、深中通道等項(xiàng)目中，不斷探索和實(shí)踐BIM技術(shù)在鋼橋自動(dòng)化制造中的應(yīng)用。
通過(guò)近10年的了解與實(shí)踐，對(duì)BIM技術(shù)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。BIM技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)越來(lái)越成為工程建設(shè)過(guò)程中的必選項(xiàng)。
BIM技術(shù)的起源首先從手工設(shè)計(jì)制圖說(shuō)起。之前是手工繪圖和計(jì)算，設(shè)計(jì)過(guò)程的計(jì)算量非常大，且效率低。設(shè)計(jì)行業(yè)引入計(jì)算機(jī)，最早是在90年代，當(dāng)時(shí)是286時(shí)代。引入計(jì)算機(jī)后，極大地提高了效率。當(dāng)時(shí)用286算一榀框架需要一天時(shí)間，后來(lái)隨著apple2的出現(xiàn)，大幅度提高了計(jì)算速度。發(fā)展到586時(shí)代，這個(gè)階段大概是從1985年～1995年。國(guó)內(nèi)引入計(jì)算機(jī)，設(shè)計(jì)院比科研單位晚，當(dāng)然進(jìn)入制造行業(yè)更晚。制造企業(yè)大概是90年代末開始引入計(jì)算機(jī)，也嘗試了很多國(guó)內(nèi)的CAD軟件，最后用auto CAD代替手工畫圖，并進(jìn)行三維放樣及立體建模，也可以說(shuō)是BIM技術(shù)應(yīng)用的萌芽階段。
而現(xiàn)在，我們研究應(yīng)用BIM技術(shù)不再局限于存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)尺寸信息，不再是傳統(tǒng)手工制圖到CAD的一種工具的改變，而是集成了信息化、互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)云計(jì)算一體的第二次橋梁建造技術(shù)革命。如果把BIM技術(shù)在橋梁制造中的應(yīng)用分為四個(gè)階段的話，我們目前正在實(shí)現(xiàn)由第三階段向第四階段的跨越，即由模型標(biāo)準(zhǔn)化向數(shù)據(jù)集成化轉(zhuǎn)變。
BIM技術(shù)應(yīng)用是以建設(shè)方為主導(dǎo)，設(shè)計(jì)方為源頭，各參建方在共同的BIM信息平臺(tái)上完成各項(xiàng)工作，留存各類施工制造信息，最后交給運(yùn)營(yíng)方用于項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)維護(hù)。所以說(shuō)，施工制造方是整個(gè)項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用中承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
信息是死的，信息化是活的，信息只有傳遞起來(lái)才是有意義的，所以BIM技術(shù)的成功應(yīng)用必須依托于一個(gè)好的應(yīng)用系統(tǒng)。那么，眾多系統(tǒng)已經(jīng)建立,為什么還是沒(méi)有提高制造過(guò)程中的效率呢？這期間最重要的是3D模型信息的不夠完善,達(dá)不到制造詳圖的標(biāo)準(zhǔn)。在這個(gè)背景下,我們開始了艱難的探索。而我們基于BIM技術(shù)的橋梁鋼結(jié)構(gòu)智能制造，建立了一套協(xié)同智能制造的生態(tài)系統(tǒng)。滿足項(xiàng)目、企業(yè)和產(chǎn)業(yè)體驗(yàn)需求和期望，筑就“品質(zhì)工程”。我們建立了基于“互聯(lián)網(wǎng)+BIM技術(shù)應(yīng)用的PLM云服務(wù)平臺(tái)(我們稱之為iBIM系統(tǒng))” 。
這是真正的BIM技術(shù)落地過(guò)程。其中，前期使用TEKLA,REVIT建模,發(fā)現(xiàn)在曲線結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)不夠理想，信息化過(guò)程參數(shù)化不完善，所以我們又使用CATIA建模平臺(tái)，并在浙江舟岱大橋長(zhǎng)白互通匝道橋3D建模過(guò)程中能夠得到良好的應(yīng)用。
自主研發(fā)推動(dòng)制造升級(jí)
首先，我們應(yīng)用自主研發(fā)的參數(shù)化建模技術(shù)，快速地建立標(biāo)準(zhǔn)模塊化制造模型，完整承繼設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，專業(yè)協(xié)同審查，規(guī)范編碼，通過(guò)一物一碼，關(guān)聯(lián)各類制造信息，使管理像素縮小到零件級(jí)。應(yīng)用BIM模型生成施工圖紙，導(dǎo)入PLM系統(tǒng)，自動(dòng)抽取完整的電子數(shù)據(jù)，生成BOM清單，并關(guān)聯(lián)預(yù)設(shè)工藝庫(kù)，快速編制工藝規(guī)程。
然后，利用BIM模型進(jìn)行制造工藝仿真模擬，通過(guò)三維可視化交底，指導(dǎo)實(shí)際操作，直觀有效，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的項(xiàng)目更具指導(dǎo)意義。
應(yīng)用自主研發(fā)的 iBIM 云服務(wù)管理平臺(tái)，協(xié)同ERP、PLM系統(tǒng)，讀取生產(chǎn)計(jì)劃和工藝數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車間自動(dòng)化排產(chǎn)。通過(guò)自動(dòng)排版套料系統(tǒng)，可自動(dòng)生成鋼板材料采購(gòu)清單，并輸出數(shù)控加工代碼。將3D模型數(shù)據(jù)交付到車間數(shù)控生產(chǎn)設(shè)備，減少人工環(huán)節(jié)導(dǎo)致的錯(cuò)誤漏失。完成零件信息從模型到加工設(shè)備的無(wú)縫對(duì)接，包括材質(zhì)、厚度、尺寸信息。通過(guò)自動(dòng)套料系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)模型與加工數(shù)字信息一體化。
利用自主開發(fā)的模型輕量化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端查看模型和圖紙、工藝信息、檢驗(yàn)規(guī)程等文件，及時(shí)準(zhǔn)確指導(dǎo)作業(yè)。應(yīng)用手持終端掃碼，報(bào)工報(bào)驗(yàn)，采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，及時(shí)放映板件的進(jìn)度，規(guī)范處理問(wèn)題，質(zhì)量檢查高效協(xié)同，質(zhì)量記錄與模型同時(shí)關(guān)聯(lián)，完成對(duì)信息的追溯和管理。我們通過(guò)模型瀏覽輕量化、圖紙工藝無(wú)紙化、進(jìn)度管理透明化、質(zhì)量管理可追溯、安全管理流程化、物流管理可視化，以及豐富的移動(dòng)端數(shù)據(jù)采集功能：如圖紙信息、技術(shù)通知、三維瀏覽、日志管理、安全管理、質(zhì)量管理、進(jìn)度管理等，最終將現(xiàn)場(chǎng)資料、工程資料檔案數(shù)據(jù)信息集成到BIM模型中并完成交付。
我們著手開發(fā)了焊縫地圖管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)焊縫施焊和檢驗(yàn)信息的全面集成。應(yīng)用 iWeld 智能焊接管理系統(tǒng)和新一代數(shù)字化焊機(jī)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焊接數(shù)據(jù)，控制焊接過(guò)程穩(wěn)定。通過(guò)iWeld 智能焊接管理系統(tǒng)與焊縫地圖管理系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫的信息化管理，真正實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的可監(jiān)控、可追溯、可查詢。
在BIM模型中建立涂裝信息，應(yīng)用新研發(fā)的涂裝系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)大型鋼箱梁橋涂裝作業(yè)的自動(dòng)化。
應(yīng)用ERP系統(tǒng)，實(shí)施倉(cāng)儲(chǔ)管理，通過(guò)生產(chǎn)物資的掃碼入庫(kù)出庫(kù)管理，實(shí)時(shí)掌握材料采購(gòu)動(dòng)態(tài)。鋼板實(shí)施單件管理，實(shí)現(xiàn)庫(kù)存定位和追蹤。利用IBIM管理平臺(tái)追蹤零部件轉(zhuǎn)序過(guò)程，采用二維碼轉(zhuǎn)序技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品發(fā)運(yùn)清單，進(jìn)行自動(dòng)化核對(duì)，提高物流功效。
面臨挑戰(zhàn)
BIM技術(shù)給鋼橋建設(shè)模式帶來(lái)了革命性的變化，其優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的。但在國(guó)內(nèi)的具體實(shí)施過(guò)程仍然存在巨大挑戰(zhàn)。如項(xiàng)目前期的BIM技術(shù)應(yīng)用沒(méi)有規(guī)劃，建設(shè)各階段、各部門各自為戰(zhàn)，應(yīng)用過(guò)程中設(shè)計(jì)模型達(dá)不到制造精度要求。由于各個(gè)項(xiàng)目要求不一，平臺(tái)選擇也不一樣，每個(gè)平臺(tái)數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，造成使用IFC傳遞時(shí)數(shù)據(jù)信息丟失情況，給制造企業(yè)造成很大了困擾和挑戰(zhàn)。軟件企業(yè)對(duì)制造應(yīng)用解決方案少，每種軟件都需要定制開發(fā)，加大了企業(yè)的負(fù)擔(dān)和難度，這個(gè)也是在制造過(guò)程中所遇到的最大的難題。希望以后各個(gè)平臺(tái)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)更加實(shí)用的模塊解決。傳統(tǒng)習(xí)慣也是困擾的一大難題，解決這個(gè)難題也需要開發(fā)更貼近實(shí)際需要，做到簡(jiǎn)便實(shí)用，在繼承的基礎(chǔ)上做開發(fā)，當(dāng)然也需要傳統(tǒng)行業(yè)的觀念轉(zhuǎn)變。
那么，我們要如何應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)呢？
BIM是工程項(xiàng)目物理和功能特性的數(shù)字化表達(dá)，是工程項(xiàng)目信息可以分享的知識(shí)資源，為其全生命期的各種決策構(gòu)成可靠的基礎(chǔ)。基礎(chǔ)是3D。核心價(jià)值是數(shù)字的信息快速處理和便于理解，最大特點(diǎn)是大數(shù)據(jù)和可視化，大數(shù)據(jù)需要大空間。
BIM對(duì)軟硬件依賴程度高，大回報(bào)需要大投入。
BIM應(yīng)用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，通過(guò)協(xié)同平臺(tái)整合信息化管理是必經(jīng)路徑，廣泛應(yīng)用數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化設(shè)備可以更好地發(fā)揮作用，體現(xiàn)其價(jià)值，實(shí)現(xiàn)卓越績(jī)效。大計(jì)算需要大平臺(tái)。
BIM技術(shù)是一項(xiàng)技術(shù)變革，不能一蹴而就。需要統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，需要各方協(xié)同。大格局需要大智慧。
