淺談數字化技術在比利時安特衛普閘門項目中的運用

摘 要：建筑行業的BIM技術應用已經很成熟和廣泛，鋼結構制造中也越來越多要求進行BIM技術的應用，BIM技術的基礎就是數字化模型的建立，數字化制造技術的應用可以實現工藝制造信息、焊縫設計信息、計劃進度信息等制造信息在數字化模型中的集成，是BIM技術應用的基礎核心技術。數字化制造技術的研究為公司后續推行BIM技術奠定堅實的基礎。比利時閘門項目位于比利時安特衛普港口（Antwerp Port）附近，項目制造標準采用歐標EN1090-2。

關鍵詞：數字化技術；建筑；比利時安特衛普閘門項目

1 焊縫信息統計

比利時閘門業主需要對焊縫信息進行統計，要求項目部制作整個項目的焊縫信息清單。若人工方式完成此項工作，耗時較長，費用較高，為此項目部與研發人員共同探討采用焊縫信息管理系統完成的可行性，經討論，焊縫信息管理系統僅需做很小的改動即可滿足比利時閘門焊縫信息清單生成的要求。最終通過焊縫信息管理系統協助比利時閘門項目部完成5萬多條焊縫的清單生成和模型中焊縫信息的集成，圓滿完成了業主的需求，增強了業主對業務能力的認可度。

2 數字化制造技術研究

（1）通過完全自主開發實現基于tekla軟件的二次開發，能夠實現焊縫的設計、制造、檢驗等信息在三維數字化模型中的高度集成。（2）通過焊縫坡口庫的創建，能夠按照制定規則自動生成焊縫編號，生成焊縫信息數據庫。（3）實現焊縫按類型篩選、修改和統計的功能，便于對焊縫進行精細化管理。（4）通過焊縫地圖的自動生成功能，實現焊縫檢驗申請單自動生成，焊縫檢驗結果的便捷錄入。（5）采用有限元分析技術對比利時閘門和鋼橋的結構進行重要的轉運和吊裝計算，保證結構自身及施工的安全。

而這項工作為其帶來的技術經濟指標如下：（1）焊縫信息管理

具有全面化、集成化、可視化和自動化；（2）通過對模型中所有焊縫的長度，面積，重量等信息的分類統計，與原合同數據進行對比可快速計算焊縫變更量；（3）改變以往統計焊縫的方式，采用電算化處理，準確、快速；（4）滿足業主提出的焊縫信息統計的要求，預計為項目爭取合同外變更合同額170萬美元。

3 數字化制造技術在比利時閘門項目中的應用

建筑行業的BIM技術應用已經很成熟和廣泛，鋼結構制造中也越來越多要求進行BIM技術的應用，BIM技術的基礎就是數字化模型的建立，數字化制造技術的應用可以實現工藝制造信息、焊縫設計信息、計劃進度信息等制造信息在數字化模型中的集成，是BIM技術的應用的基礎核心技術。數字化制造技術的研究為公司后續推行BIM技術奠定堅實的基礎。

鋼結構詳圖設計軟件逐漸從二維轉向三維，目前鋼結構行業中比較常用的三維軟件有Tekla， revit，Solidworks， Pro/E等，但是無論哪個軟件，在建模階段都很難對焊縫信息進行有效管理，特別是在焊縫編號、焊縫信息統計方面都或多或少存在缺陷。這對后續的焊材采購、車間生產、質檢控制方面都帶來了不少麻煩。目前國內外鋼結構企業較為常見的做法為：

（1）焊材采購方面。根據類似項目按鋼結構噸位對焊材進行預估。焊材實行分批采購，后續不斷進行修正。這種方式對訂貨人員提出了較高的要求，而且采購量到最后往往都偏大。（2）焊縫追蹤方面。通過手工在模型外編制焊縫地圖，然后將圖紙和編號傳遞給質檢部門使用。這種方式費時費力、信息傳遞性差、逆向查詢性差。（3）車間生產方面。根據施工圖紙中標注的信息和焊接工藝評定來完成坡口準備、裝配、焊接、探傷工作。最后將這些信息與焊縫編號對應，填入表格。這種方式在實際車間使用時質檢員需要參照圖紙、焊縫地圖、焊接工藝評定等多份文件，工作量大、效率低、出錯率高。（4）施工隊結算方面。目前主要根據項目類型、按噸位進行結算。這種方式較為粗放，對工作量的計算不夠精準。

焊縫信息管理在鋼結構項目中是一個工程量較大，耗費人工時較大的工作。采用二維繪圖的項目進行焊縫信息的整理和統計更是難上加難的事情，數萬條焊縫需要進行編號、坡口類型、計算焊縫長度、標識連接零件、注明檢測要求等工作，幾乎要花費數月時間投入多人才能完成。

在Tekla三維建模軟件的基礎上，通過API接口采用C#編程技術，結合SQL Server數據庫，開發焊縫信息管理系統。通過基于數字化技術的焊縫定義和編號技術開發，實現對Tekla模型中每一條焊縫進行編號，編號具有唯一性和可追溯性，并且能在模型中進行相應的定位。通過自定義坡口數據庫模塊的開發，實現焊縫的坡口型式、焊縫類型、焊接方法和檢驗要求等信息在三維數字模型中的創建。通過焊縫信息管理模塊的開發，實現對焊縫長度、焊縫種類、耗材量和焊接工時等的統一管理。將工作量大、效率低、出錯率高的統計工作，采用計算機來實現自動化，提高效率、保證準確性。通過自動繪圖模塊的應用，自動生成焊接檢驗用的焊縫地圖。

該技術預期產生的效果如下：（1）焊材采購方面。通過統計模塊將定義好的焊縫進行分類統計，實現焊材的消耗量精確統計，以此作為焊材采購的參考數據，提高焊材采購量的準確性，降低采購人員強度。（2）焊縫追蹤方面。通過焊縫信息管理系統自動生成焊接檢驗所需的焊縫地圖，既節省大量人工，又提高了焊縫地圖的準確性，也容易進行焊縫的逆向查詢。（3）車間生產方面。通過焊縫信息管理系統的精確統計，可以根據NDT探傷要求，生成探傷所需的指導性文件，文件中焊縫的所需信息一目了然，降低工作量，提高效率。（4）施工隊結算方面。焊縫信息管理系統可以統計出每條焊縫的焊材消耗、焊縫長度和焊接工時等信息，為施工結算提供準確的數據參考。

主要創新點有三個：（1）實現焊縫的設計、制造、檢驗等信息在三維數字化模型中的高度集成。（2）在模型中直接生成焊縫地圖和各類焊縫信息統計報告，改變以往焊接地圖、坡口通圖采用人工編制的方式。（3）實現焊材采購量、焊接工作量、探傷工作量的精確統計，改變以往根據經驗估算的方式。（4）采用有限元分析技術模擬大重型性結構的轉運和吊裝過程，指導工藝方案和安全措施的實施。

目前焊縫信息管理技術已在港珠澳大橋CB05項目和比利時閘門項目上進行應用，在三維模型中生成所有焊縫并統一管理，自動生成焊縫地圖和各類焊縫信息統計報告，計算焊材采購量、焊接工作量及探傷工作量。經過在項目上的應用，結果較為理想，達到了預期的效果。后續會將焊縫信息管理技術與BIM技術向結合構建數字化信息管理平臺，逐步用在所有類型鋼結構項目中。

參考文獻

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