基于三維信息模型的設備監理服務

程曉飛

（山東港通工程管理咨詢有限公司，山東 煙臺 264000）

1 背景及現狀

在中國工業飛速發展的背景下，據統計，我國重點工程項目設備投資一般占項目總投資的50%左右，設備工程質量的優劣直接影響著工程項目建設的周期和投資效益[1]。目前，國內外的設備監理服務還局限在設備的制造、安裝階段，功能也僅僅體現在對設備制造過程提供現場監督和檢驗服務[2]，而并未發揮設備監理服務的最大作用。

設備監理的定位即為業主提供設備工程項目監理服務的專業化機構，目的是為了保證設備的質量和維護項目的整體利益。設備監理更應由對于項目質量的專業化檢察監督逐步向設備建設工程的項目管理過渡[1]。因此，在設備監理工程中，應該實現監理人員對設備的全生命周期管理，實現整個監理過程中設備信息模型化、信息化、高智能化的設備工程項目管理服務。

2 三維信息模型在設備監理過程中的應用

設備監理要實現參與設備工程全生命周期的管理，則需要信息技術的支持。文章以港口工程項目的信息模型為例，提出基于設備三維信息模型的構建基礎，在設備監理過程中實現對項目全方位的把控，從而達到設備監理服務的最終目標。

2.1 設備監造階段應用

要實現模型在設備建造項目的應用，首先需要建立三維模型，然后針對模型的每個加工部分和位置輸入生產加工的各種參數，以實現對于建造設備的整體質量把控，甚至可以通過模型完成后的軟件分析發現各種結構和工藝造成的安全隱患。以65 t-46 m集裝箱岸橋為例，傳統的CAD平面圖較抽象，且圖紙多，詳見圖1；而轉化后的三維立體模型則能更為直觀、形象的展示設備的結構，詳見圖2。

圖1 165 t-46 m集裝箱岸橋圖紙 圖2 根據圖紙建立1 ：1三維模型

三維模型不僅方便設計人員制圖，也方便施工人員看圖，而且可以直觀的展示自己的設計成果。在工程建設的初級階段，設計人員能夠在三維軟件的幫助下，對項目的前期規劃進行簡單的立體建模，再通過仿真軟件對不同的方案進行模擬與分析、列出各個方案的優缺點供業主參考，從而選出最優的方案。在模型建立完成后，通過模擬真實環境中存在的各種環境輸入來分析構件各個位置的受力狀況，而且可以對各個構件之間的配合是否干涉進行檢查，可以在建設前發現設備存在的缺陷和潛在的危險，提前對設備進行修改完善，減少設備投入運營后造成事故和維修而付出的不菲代價，實現對設備工程質量的控制，從而實現設備監理的目標。

2.2 工程施工階段的應用

三維模型不僅在設計階段有較為廣泛的應用，改進設計方案，在設備安裝工程施工階段也可以發揮很大的優勢，實現項目管理的信息化。信息化的管理提高了項目的實施效率、提升了工程結構的施工質量、縮短施工工期、降低施工成本。

（1）三維模型可以從基礎開始一步步的展示施工的過程，使得施工過程有更直觀的視覺效果。特別是在設計施工過程中應用到新工藝、新技術時，三維效果圖的展示可以更直觀、更簡單易懂，利用項目的順利進展，更大程度的減少施工過程中的錯誤概率，提高效率及工程質量。

（2）在碼頭設備工程上，傳統的CAD圖紙中很難發現設計中的漏洞和問題，從而導致在施工過程中出現因為設備和各種機構之間的碰撞而產生的返工費用。就以圖3和圖4的碼頭工程項目為例，碼頭前沿所使用的皮帶裝船機就存在頭部溜筒高度過低，會與船舶艙口發生碰撞，甚至高潮位無法靠泊的問題。這種問題在傳統的CAD圖紙中很難發現，但是在三維模型中卻可以直觀地發現何處會碰撞，裝船機臂架伸出多遠距離里可以避免發生碰撞問題。

圖3 通過三維軟件建立碼頭工程模型效果圖

施工前，依托三維軟件可以實現各個設備、管道、梁柱等的碰撞檢查，此舉是避免施工反復，提高施工效率和質量的關鍵。在施工過程中，由于各種原因臨時修改方案產生的設計變更在所難免，變更會增加碰撞的概率，此時更需要再次碰撞檢測，檢查設計更改的部分是否與原有設計之間有碰撞。通過提前做碰撞檢測，讓施工過程中可能發生的碰撞提前暴露并修改，這樣可以減少施工單位返工的工作量，提高施工效率和質量，降低施工成本。

圖4 設備與船艙口發生碰撞干涉

2.3 三維模擬軟件在工藝設計方面的應用

同樣三維信息模型可以在各種裝卸工藝的設計中起到非常大的作用，通過三維建模軟件建立的模型導入仿真軟件中并輸入工作參數等，可以模擬仿真出各個設備的能力、數量配置是否滿足生產要求，在哪個環節出現問題等，通過調整參數從而模擬出最優的設備配置方案。企業還可以通過仿真軟件科學合理地安排生產調度，提高機械利用率，從而達到最優的生產安排?？傮w來說，港口工程裝卸工藝設計的精髓在于及時、準確地獲取相關工程數據，并合理安排工程中所需要的人、機、材料。三維仿真技術可以滿足以上需求，通過安排合理的施工組織與工程實際數據進行對比分析，從而分析出現有的生產組織的瓶頸在哪，需要在哪些方面有哪些改進和提高等，從而更好地服務于項目后期的生產運營。

3 結語

文章通過工程實例提出基于三維模型的設備監理服務想法。隨著模型技術應用環境的成熟，建模及仿真技術在設備監理服務中的應用將會更加廣泛。隨著技術的深入應用，必然會給設備監理過程中的各項工作帶來極大的幫助，不僅能夠提高工藝設計階段各種設備的利用率，提高設備制造安裝過程設計的合理性，還能提高設備安裝工程的投資回報，有效地加快工程施工的進度，提升設備監理項目的工程質量，節省施工成本，從而為高質量的設備監理工程打下堅實的基礎。