可追踪 更精准 BIM技术在钢结构智能制造中的应用

BIM软件生态系统

以企业BIM数据中心为重点，构件BIM软件 生态系统，将设计、生产管理过程中的数据，集成到BIM应用平台。

由设计管理、物料管理、工艺管理、质量管理、进度管理和精度管理等组成BIM生产信息平台。钢结构BIM 生产信息平台是振华企业生产过程信息与BIM数据的集成管理中心，基于SOA(Service-Oriented Architecture面向服务架构)模式构建，将MES系统(Manufacturing Execution System制造企业生产过程执行系统)的功能，按业务划分为程序单元，建立(Restful风格的WEB API)接口服务，为BIM应用提供信息与数据的集成。

通过平台集成的轻量化BIM模型可视化显示引擎，用户可通过浏览器查看BIM模型与集成的相关信息，无需安装BIM软件或浏览器插件，点击BIM模型构件，可以查看关联的生产信息和数据文件，可在线查看模型或进行三维漫游，为用户协同交流提供可视化的技术支持。BIM平台集成MES系统的生产数据，支持系统内的审批流程，支持文件信息与BIM模型关联，支持手机端微信平台的消息推送。

BIM模型及tekla二次开发

我们所有钢结构的生产设计百分之百采用三维软件进行，生产过程中根据需要会由三维模型生成一些二维图纸，BIM模型与生产设备的信息数据传递、无纸化交互操作是以后的发展趋势，也是我们BIM平台系统研发的主要目的。

我们采用Tekla软件进行钢桥BIM模型设计，通过二次开发实现节段、构件、零件、焊缝等基本信息与自定义信息（包括BIM标准编码、质检参数等信息）的集成。通过Tekla模型，自动生成施工图纸，用于生产；自动生成构件、零件清单报表，为材料统计与采购提供依据；通过二次开发为标准套料与切割系统提供基础数据，定制开发涂装计算功能，为涂料工程量计算，提供基础数据与计算参考。

钢构BIM生产信息平台与专业系统模块

物料管理：管理钢板、焊材等物料采购计划、入库、出库信息，形成采购、库存信息清单，为BIM信息平台提供物料状态信息（采购、到货、入库、出库等状态信息）。手机端进行入库、出库等业务操作与BIM平台数据集成。通过平台上BIM模型构件的颜色变化，可直观准确地跟踪物料的采购进度、入出库状态等信息，提高生产计划执行与物料管理的工作效率。

三维加工一体化：通过BIM模型数据导出的零件尺寸与清单，经过余量添加和优化套料排版后，驱动数控设备进行钢板下料与切割。三维加工一体化的数据传递路径如下：精细化BIM模型数据→精确余量添加→自动优化套料→驱动数控切割设备。三维加工一体化的意义在于，打通BIM模型数据与数控切割设备之间的数据通道，依据精确的钢板套料优化结果，解决钢板规格制约钢材利用率的问题，实现三维加工一体化的生产准备模式。

焊缝质量管理控制：对焊缝质量与焊接工艺参数进行管控,为离线编程软件直接推送焊接数据,驱动焊接机器人自动作业，提升了钢结构制造过程的智能化水平。系统可以管理焊缝的设计信息、制造信息和检验信息，为钢桥的运营与维护，提供全面完整的焊缝信息数据库和焊缝地图，实现质量的全面追踪。对焊缝分类(坡口)和数量的准确统计，为焊材采购提供依据，降低采购成本。以程序化、数字化、可视化的技术手段，取代人工记录统计，实现了焊缝信息、质量检验数据的全面管理。焊缝的工艺、制造、检验等全过程信息，均可以通过BIM平台进行可视化查看与追溯，为项目后期运维提供全面的原始数据服务和技术支持。

物联管理：物联管理主要对生产过程中构件、零件的生产状态进行跟踪与监控，最早是在沪通大桥上应用，受业主的委托，我们开发了物联管理系统。通过手机端扫描二维码对工序的起始和完成时间进行确认；通过上传照片或视频对构件的生产状态进行确认；通过系统平台非常直接地看到构件当前的生产状态，以及生产过程中的状态数据，包括存在的问题都可以传递至系统中。

虚拟预拼装技术：虚拟预拼装技术采用先进的三维摄影测量与数据分析技术，对构件的尺寸、通孔率、平整度等进行分析，实现构件的精度控制，提升产品制造精度管理的数字化与信息化水平。虚拟预拼装技术最主要的问题是要解决模型精度问题，在测量设备与软件方面我们进行了多次调研，根据钢结构特点，尤其构件孔的精度要求达到0.8毫米以内，要求非常严格。最后我们选择的是三维摄影测量技术，精度可以达到0.07um/m，能够满足对钢结构制造测量精度的要求。

沪通长江大桥虚拟预拼装

在三维分析软件中可以直观显示产品的尺寸偏差，生成数据分析报告，指导生产，优化工艺，精确模拟实体拼装过程与状态，提前发现接口匹配偏差问题，形成整体拼装精度分析报告，发现问题及时处理整改，确保现场安装一次成功，缩短工期。

虚拟预拼装技术应用集成到钢构BIM生产信息平台，通过BIM模型关联的预拼装报告等信息，分析并改进制造工艺，建立完备健全的制造精度管理体系，提高产品制造质量。虚拟预拼装技术，解决了实体预拼装占用场地大、人力和设备投入多、周期长等问题，大幅度降低了项目成本，有效地缩短了项目工期，未来将逐步取代实体预拼装。

 沪通长江大桥实体拼装现场

典型案例，美国新海湾大桥的钢塔的试装是80米高，相当于24层楼的高度，当时为了两个塔的试装我们改造了码头，码头试装的范围要达到两万吨级的重量，这个码头花了几千万，为了试装花了将近六个多月来筹划工装的设计，场地平整，提升吊具设计等，最后又花了六个多月时间来进行试装，这个成本是非常高的。但是如果虚拟拼装能够代替实体拼装是非常有意义的事情，现在这个技术还在不断地实践，还有很多需要改进的地方，最终能实现虚拟来代替实体。

虽然我们以BIM技术为基础，在钢结构制造方面取得了一些研究成果，在一些项目的应用上也取得了一定的效益，但是我们也面临更多系统集成与数据整合等问题，考虑如何构建一个BIM应用生态系统，避免数据孤岛，打通系统数据之间的共享与交互，对设计、施工、制造和后期的运营、服务进行全过程管理的智能系统，我觉得更有意义。

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