BIM技術在鋼鐵工業中的應用

摘 要：“BIM”現已成為建筑行業中的熱詞，其相對于傳統設計的優勢十分明顯。但限于我國現有國情和行業狀況，在鋼鐵行業中的大部分設計院所及施工單位的實際應用推廣中，受到體制、專業劃分及項目特點的限制，BIM技術還沒有得到廣泛和系統的應用。但在對成本和質量控制、設計和施工精度、人性化和環保要求越來越苛刻的今天，BIM技術的應用無疑是未來發展之路上必須跨過的一個門檻。

關鍵詞：BIM（建筑信息模型）；協同設計；信息化；鋼鐵行業

1 BIM的概念

1.1 BIM的定義

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡稱。美國喬治亞技術學院的Chuck Eastman博士于30年前提出的BIM概念：“建筑信息模型綜合了所有的幾何模型信息、功能要求和構建性能，將一個建筑項目整個申明周期內的所有信息整理到一個獨立的建筑模型中，而且還包括施工進度、建造過程、維護管理等過程信息?！盵1]

美國標準對BIM的定義為：一個三維數字化技術，是集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，BIM是對工程項目設施實體與功能特征的數字化表達[2]。

1.2 BIM的特點

1.2.1 模型信息的關聯性。信息模型中的對象是可識別且相互關聯的，系統能夠對模型的信息進行統計和分析，并生成相應的圖形和文檔。如果模型中的某個對象發生變化，與之關聯的所有對象都會隨之更新，以保持模型的完整性和健壯性。

1.2.2 模型信息的完備性。除了對工程對象進行3D幾何信息和拓撲關系的描述，還包括完整的工程信息描述，如對象名稱、結構類型、建筑材料、工程性能等設計信息；施工工序、進度、成本、質量以及人力、機械、材料資源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等維護信息；對象之間的工程邏輯關系等。

1.2.3 模型信息的一致性。在建筑生命期的不同階段模型信息是一致的，同一信息無需重復輸入，而且信息模型能夠自動演化，模型對象在不同階段可以簡單地進行修改和擴展而無需重新創建，避免了信息不一致的錯誤。[3]

2 BIM技術在我國鋼鐵行業中的發展現狀及問題

自2004年BIM技術的應用軟件引入我國以來，但鋼鐵行業中對其應用的推廣和普及程度并不理想。特別是陷于傳統思維理念和制度體制，無法順利的推行多專業跨部門的、從設計到施工再到生產維護的全周期正意上的BIM概念。究其原因本人概括如下。

2.1 技術上的原因

技術人員習慣于傳統的設計模式，在繁忙的工作中不能系統的學習并接受BIM這一全新的概念，在實際設計施工等流程中更無法實踐這一技術。并且BIM應用軟件大都是國外的，于國內現行規范及標準不能很好的結合，在圖紙表達方式上也不同于國內習慣，實用性不高。

2.2 國內行業特點上的原因

國內鋼鐵項目從立項到上馬再到投產，其對于工程進度上的要求遠遠大于對工程精度上。此外，極低的現場變更改造成本，導致國內業主對于前期的設計的精細化和系統化要求不高，在保證安全及基本工藝要求的前提之下，以項目進度為一次要素，對于人性化要求、各專業間的協同以及設計與施工的充分銜接等方面上的深入優化便不細究?？陀^上也不可能允許設計施工方花大量的時間進行精雕細刻。

2.3 國內企業制度上的原因

國內的鋼鐵行業設計單位的專業劃分，大都是前蘇聯模式的沿用。上游專業與下游專業之間的界限及分工非常明確，這就導致在專業間的銜接處往往問題頗多。而目前的BIM軟件大都是源于歐美，其專業的劃定及配合方式是以項目為核心，專業間協同非常緊密。這對我國鋼鐵行業設計單位的制度創新也提出了新的挑戰。

3 BIM技術優勢

3.1 在工程設計方面

三維設計，模型直觀清晰，所見即所得。3D模型可自動生成圖紙文檔等設計成果，且模型與設計成果內部數據相關，當模型發生變化時，與之關聯的圖形和文檔將自動更新；設計過程中所創建的對象存在著內建的邏輯關聯關系，當某個對象發生變化時，與之關聯的對象隨之變化。實現不同專業設計之間的信息共享。各專業CAD系統可從信息模型中獲取所需的設計參數和相關信息，不需要重復錄入數據，避免數據冗余、歧義和錯誤。實現各專業之間的協同設計。某個專業設計的對象被修改，其他專業設計中的該對象會隨之更新。實現虛擬設計和智能設計。實現設計碰撞檢測、能耗分析、成本預測等。

3.2 在施工管理方面

實現集成項目交付IPD.（IntegratedProjectDelivery）管理。把項目主要參與方在設計階段就集合在一起，著眼于項目的全周期，利用BIM技術進行虛擬設計、建造、維護及管理。實現動態、集成和可視化的4D施工管理。將建筑物及施工現場3D模型與施工進度相鏈接，并與施工 資源和場地布置信息集成一體，建立4D施工信息模型。實現建設項目施工階段工程進度、人力、材料、設備、成本和場地布置的動態集成管理及施工過程的可視化模擬。實現項目各參與方協同工作。項目各參與方信息共享，基于網絡 實現文檔、圖檔和視檔的提交、審核、審批及利用。項目各參與方通過網絡協同工作，進行工程洽商、協調，實現施工質量、安全、成本和進度的管理和監控。實現虛擬施工。在計算機上執行建造過程，虛擬模型可在實際建 造之前對工程項目的功能及可建造性等潛在問題進行預測，包括施工方法實驗、施工過程模擬及施工方案優化等。

3.3 在運營維護管理方面

綜合應用GIS技術，將BIM與維護管理計劃相鏈接，實現構筑物的維護及設備的實時監控相集成的智能化和可視化管理?；贐IM進行運營階段的能耗分析和節能控制。結合運營階段的環境影響和災害破壞，針對結構損傷、材料劣化及災害破壞，進行建筑結構安全性、耐久性分析與預測。

4 如何在鋼鐵行業中推廣BIM技術的應用

BIM技術作為未來計算輔助設計的基礎性技術，其重要性和優勢不言而喻。隨著我國對項目成本控制要求的日益提高，在鋼鐵行業擺脫落后粗放型生產方式向精細化轉變的過程中，BIM技術的應用必將得到更廣闊的應用與發展，也將是未來行業發展的必然趨勢。而現階段如何跟好的應用BIM技術是，并將其與自身現有優勢結合起來，便是擺在我們眼前的問題。

在軟件上僅僅依賴國外應用軟件是不夠的，其目前不能完全滿足國內設計規范的要求。我國鋼鐵行業內有條件的單位必須就自身的行業特點形成有自身特色、適合本行業特征的應用軟件。同時也要形成自己行業的BIM數據標準。沒有足夠技術力量的單位，也可積極與軟件商溝通協作，促使其軟件結合自身需求進行改良。目前在國家“十一五”科技攻關計劃中已經包含了BIM技術應用軟件的研究課題，以推動我國企業發展自身技術。

生成及管理方式上，要改革現有的專業分工及管理體制，結合鋼鐵行業自身特點，著眼于項目的全周期，注重過程細節、打破專業壁壘。實現在設計-施工-維護全過程中，多專業協同、多關節緊扣的生產方式。

5 結束語

BIM技術在鋼鐵行業中的應用，是繼平面CAD代替圖板后的又一次革命。它將顛覆原有的概念和體制，實現傳統平面設計無法實現的目的。相信隨著BIM相關理論和技術的發展，其對于鋼鐵行業未來的發展將起到深遠的影響。

參考文獻

[1]曹銘.基于IFC標準的建筑工程信息集成及4D施工管理研究[D].北京：清華大學土木工程系，2005.

[2]王 .BIM理念及BIM軟件在建設項目中的應用研究[D].西南交通大學，2011.

[3]鄭聰.基于BIM的建筑集成化設計研究[D].中南大學，2012.