天津院，借BIM實現專業協同設計

◎ 本刊記者 李 曦

由天津水泥工業設計研究院（以下簡稱“天津院”）設計實施的這座位于河北省保定市曲陽縣的曲陽金隅水泥廠，乍眼一看與別的水泥廠相比并沒有多大區別。一條5000噸/天熟料帶窯外分解的新型干法水泥熟料生產線，年產熟料155萬噸，年產水泥203.31萬噸，其中年產普通硅酸鹽水泥142萬噸、粉煤灰硅酸鹽水泥61.31萬噸，年運轉310天。

但從工業設計的角度來看，曲陽金隅水泥廠全部22個生產車間中，首先嘗試了全部采用三維設計，探索運用BIM技術實現工程設計的方法，實現以BIM為核心的多專業協同設計。

天津水泥工業設計研究院工藝設計研究所所長劉濤表示，利用Revit軟件進行水泥廠三維數字化設計在國內水泥工業設計領域內是一次強有力的技術革命。BIM帶給我們的不僅有設計效率和質量的提高，更重要的是它能使我們實現真正意義上的項目的全程信息化管理。

“正由于過去幾年對BIM技術的積累和對行業的理解，促使我們首次在水泥廠設計中采用了BIM技術。”負責該項目的天津水泥工業設計研究院三維設計項目負責人相沖表示，項目進展順利，結束后得到用戶認可，這進一步促使他們研究BIM，將其應用在更多領域中。

圖1 曲陽金隅水泥廠全廠模型效果圖

一步步認識BIM

作為中國水泥工業科研開發和技術進步的引領者，天津院一直善于努力探索新技術的應用。在工程設計領域，天津院較早采用了Autodesk Revit系列三維設計軟件，有效解決了多專業的協同問題，進一步優化設計方案，節省項目成本。BIM的應用與推廣，將為天津院逐步占領國際高端市場、工程項目總承包全球化提供強有力的保證。

天津院在2008年接觸BIM，根據項目情況開始制定項目標準，標注樣式。天津水泥工業設計研究院工藝設計工程師劉剛介紹，考慮到Revit MEP、Revit Architecture里面很多標注樣式、文字類型和CAD的不太一致，為了讓這些標準符合各個行業的特殊性，我們在開始工作時就制定了一些標準，包括項目模板，然后將圖框、文字注釋等都做成了三維標準。

剛開始接觸BIM并非一帆風順，天津院也充滿了迷茫。天津院負責BIM技術的領導曾說，“前面根本就沒有路，只有來來回回地走，才能走出路來。”在這種勇于嘗試的基礎下，天津院很快掌握了BIM技術。BIM在建筑、化工等領域應用很早，但在水泥廠設計中，這是首次全面采用BIM技術，包括應用在窯尾、窯中、窯頭、煤磨、生料庫、水泥調配站、水泥粉磨、水泥庫、水泥散裝、水泥包裝、粉煤灰庫等大大小小22個車間。

天津院負責此項目的三維團隊有20多人，涉及工廠建設的各個專業。每一個車間由一位設計者設計，再分為幾個專業由不同的設計者做同一個中心文件。天津院采用這種多專業協調的方式設計曲陽金隅水泥工廠。

圖2 曲陽金隅水泥廠水泥庫效果圖

曲陽金隅水泥廠的設計量龐大，比單純的建筑設計更加復雜。劉剛認為，之所以設計工作量大，是因為水泥廠有許多“非標準件”。所謂“非標準件”就是水泥廠的各種氣流與物料流向，表現在設備之間的連接處。這種復雜度在非標準件中涉及到空間角，異形的比較多，還有的是非標準中的非標準。

天津院的設計團隊在Revit平臺上，通過API做了自己的小程序，自己組裝，可更好控制“非標準件”。比如有些非標準件涉及空間角，采用小程序之后，使用串接解決了問題。

圖3 曲陽金隅水泥廠水泥粉磨車間效果圖

經過幾個月的努力，項目收尾時獲得業主的認可。劉剛認為，盡管天津院是首次在水泥廠大規模應用BIM技術，但對他們而言，由于有了兩年的技術積累，再做這個項目時得心應手。天津水泥工業設計研究院三維設計項目負責人相沖表示，使用Revit軟件設計水泥廠使天津院在國際市場上有了更強的競爭力，奪得巴西VOTORANTIM四套石油焦粉磨項目成功案例。

聚焦設計理念

“這些年，我們通過對BIM的不斷應用和探索，逐步開發了一些族庫，現在的設計只要把設備放在合理位置即可。”劉剛說，作為設計者，他們不應該關心設備外形怎么畫、在視圖上如何表示，而應該關注設計理念優化設計方案。從這個觀點來說，曲陽金隅水泥工廠項目符合要求，并達到了預期效果，比二維設計速度要快。

現在的水泥廠建設理念與過去有很大不同，表現之一在于更加注重環保、節能減排。過去的水泥廠給人的印象是霧蒙蒙、充滿粉塵，現在很少有水泥廠再現這種場景，大多數水泥廠的綠化面積都很大，改善了過去的環境，這也符合國家的政策要求。

圖4 曲陽金隅水泥廠水泥包裝車間效果圖

圖5 圖片由天津水泥工業研究院有限公司提供

也許從技術角度看，BIM與綠色環保相差較遠。但劉剛并不這么認為，他認為BIM是三維設計工具，它更有利于設計者把握設計的各個角度和方向，有利于優化設計方案，達到節能減排的效果。比如，BIM應用到整個項目的生命周期，并將模型交付給業主。也許兩年之后，某個設備壞了，它的參數是什么，備件怎么供應和安裝，模型中都有相應信息。業主可根據模型更換設備，并不影響水泥廠生產，為業主創造更大價值。

期待新版本再上層樓

現在業主對技術要求很高，在經過此次項目后，天津院對BIM的認識更為清楚，應用更加深入，未來也還將通過BIM達到更高的提升。

現在業內人士已經達成共識，二維出圖難以理解，而選用三維出圖更為直觀，空間感更強。天津院在業內首次使用BIM設計水泥廠項目之后收獲頗豐，切切實實感受到BIM的優勢所在，并希望在更多水泥項目中使用BIM。

天津院對BIM的軟件產品充滿期待，希望在接下來的新版本中能夠收獲更多新功能，從而幫助天津院運用BIM實現專業協同設計，加深行業應用。

關于天津水泥工業設計研究院

天津水泥工業設計研究院（英文縮寫TCDRI）成立于1953年，是我國最早建立的主要設計院之一，是全國建材行業中實力雄厚的甲級設計院。聯合國工業發展組織援建的“中國水泥發展中心”就設在院內。自1992年以來，該院連續被評為“全國勘察設計單位綜合實力百強”，1999年躍居第30名；1995年被國務院發展研究中心認定為“全國首家設計新型干法水泥生產線的設計研究院”，并收入《中華之最榮譽大典》（1949～1995）。1996年通過ISO9000質量體系認證。

五十多年來，天津院引領中國水泥工業技術不斷進步，技術水平不斷提高，綜合實力不斷增強，在水泥工業發展史上創造了一個又一個奇跡，為中國水泥工業的發展做出了重要貢獻，創造了輝煌的業績。在推動中國水泥工業向生態友好型和環保型工業轉變方面，天津院一直積極致力于資源綜合利用、節約能源、環境保護等領域的研究，取得了大量實用性成果，縮短了中國與世界先進水平的差距，推動了全行業技術進步。純低溫余熱發電技術居國內領先地位，在大幅度降低水泥生產成本的同時也為國家節約了能源，保護了環境，收到了良好的經濟效益和社會效益，為我國能源梯次開發和綜合利用提供了新思路，為我國水泥工業節能新技術的應用提供了范例。

受訪感言

利用BIM進行水泥廠三維數字化設計在國內水泥工業設計領域內是一次強有力的技術革命，BIM帶給我們的不僅有設計效率和質量的提高，更重要的是它能使我們實現真正意義上的項目的全程信息化管理。

——劉濤 天津水泥工業設計研究院工藝設計研究所所長