Revit在電廠數(shù)字化協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用研究

王 科

(西南電力設(shè)計院，成都 610021)

引言

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，火力發(fā)電廠設(shè)計的全面數(shù)字化已推進多年。結(jié)合當前的時代背景，各公司都在升級轉(zhuǎn)型，對設(shè)計模式、設(shè)計方案、設(shè)計流程進行了深入的研究，目的都是提高設(shè)計水平，提升設(shè)計質(zhì)量，從而提高其在設(shè)計行業(yè)內(nèi)的品牌地位。土建專業(yè)在數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺涉及的軟件主要包括：機械布置三維設(shè)計軟件/土建三維模型設(shè)計軟件/結(jié)構(gòu)計算軟件和施工圖繪制軟件。怎樣有機地將各獨立的設(shè)計軟件結(jié)合起來，實現(xiàn)設(shè)計協(xié)同和設(shè)計工作流的效率最大化，從而提高數(shù)字化設(shè)計水平，這是各公司不斷努力的方向。本文結(jié)合多年研究開發(fā)的成果，提出了一種土建專業(yè)的數(shù)字化設(shè)計流程方案，并指出了配套該設(shè)計流程的需要做出的二次開發(fā)努力的方向。

1 土建數(shù)字化協(xié)同設(shè)計現(xiàn)狀及問題

電力行業(yè)當前對土建數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的標準還未完全達成共識。民用建筑目前已普遍采用BIM方式進行設(shè)計，其三維設(shè)計水平主要體現(xiàn)在Revit的應(yīng)用上，即利用Revit建立結(jié)構(gòu)三維模型，通過三維模型生成施工圖。在未強調(diào)BIM設(shè)計的項目中，設(shè)計人員通常按傳統(tǒng)二維方式出圖、應(yīng)用Revit進行設(shè)計，相較于傳統(tǒng)土建結(jié)構(gòu)設(shè)計就多出了一道工序。新工具的使用需要設(shè)計人員長期的學(xué)習(xí)積累，設(shè)計人員在沒有強力規(guī)章制度約束和相應(yīng)的激勵措施下，通常會排斥BIM設(shè)計模式，使設(shè)計工具難以順利推廣應(yīng)用，嚴重影響電廠的整體數(shù)字化協(xié)同設(shè)計水平。隨著建筑結(jié)構(gòu)行業(yè)對BIM設(shè)計模式的推廣以及對電力行業(yè)認知的逐步深入，再加上對結(jié)構(gòu)三維模型的數(shù)字化移交和后期利用需求，就進一步促使了電力行業(yè)土建設(shè)計方式要逐步轉(zhuǎn)移到BIM方式。

筆者所在公司當前土建數(shù)字化設(shè)計使用的設(shè)計軟件主要包括：結(jié)構(gòu)計算軟件(STAAD.Pro、PKPM)、施工圖設(shè)計軟件(CAD)、工藝設(shè)計軟件(PDMS)、土建BIM模型建模出圖軟件(Revit)。當前設(shè)計流程如圖1所示。

圖1 土建結(jié)構(gòu)設(shè)計流程現(xiàn)狀

該設(shè)計流程主要步驟為：土建結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在計算軟件中繪制計算模型，通過計算確認模型是否滿足荷載要求，荷載計算通過后確定計算模型； 結(jié)構(gòu)設(shè)計人員再利用CAD軟件根據(jù)計算模型數(shù)據(jù)的布置情況設(shè)計施工圖模型； 工藝設(shè)計人員根據(jù)土建結(jié)構(gòu)專業(yè)提供的施工圖模型資料在工藝設(shè)計軟件PDMS中布置結(jié)構(gòu)三維模型； 在業(yè)主合同要求提供土建三維模型的情況下，工藝設(shè)計人員根據(jù)土建專業(yè)提供的施工圖數(shù)據(jù)在土建三維設(shè)計軟件Revit中布置土建三維結(jié)構(gòu)模型。

從上述土建設(shè)計流程中，可以看出存在以下缺點：

(1)數(shù)據(jù)一致性差。計算模型數(shù)據(jù)、施工圖數(shù)據(jù)、工藝三維模型和Revit三維模型四個主要數(shù)據(jù)各自處于獨立狀態(tài)，一致性的保障需要大量人工校核。

(2)缺乏三維數(shù)字化設(shè)計。相較于直接通過三維模型生成施工圖的BIM設(shè)計方式，在CAD中由結(jié)構(gòu)設(shè)計人員繪制二維施工圖的數(shù)字化設(shè)計水平相當?shù)拖隆?/p>

(3)協(xié)同設(shè)計程度低。從各模型數(shù)據(jù)的孤島問題和工作流程的線性流水作業(yè)可以看出，當前設(shè)計流程各專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計程度也很低。

(4)效益問題。在實際工作中由于PDMS是全專業(yè)的協(xié)同設(shè)計，火力發(fā)電的管道布置往往在土建施工圖紙完成定版之前就要對一些管道進行施工圖設(shè)計并完成出圖，此時沒有準確的土建結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)進行三維參照，PDMS對解決碰撞問題的優(yōu)勢就大打折扣。與管道布置配套的支吊架布置，其生根形式與坐標完全依賴于土建結(jié)構(gòu)的梁柱等，沒有結(jié)構(gòu)模型，支吊架就完全失去了參照，根本無法準確選型和定位。這勢必造成管道和支吊架的二次修改，不僅造成PDMS中管道專業(yè)布置工時的浪費，也聯(lián)動影響其他專業(yè)模型的相關(guān)定位布置問題。最后，這種設(shè)計流程上的問題必然影響公司的設(shè)計水平和效益。

2 以Revit三維建模數(shù)據(jù)為核心的設(shè)計流程新方案

2.1 Revit模型向計算模型的貫通

為了提高土建數(shù)字化設(shè)計水平，企業(yè)應(yīng)該制定相關(guān)激勵規(guī)章制度，對新軟件的推廣應(yīng)用做工時上的補償獎勵，在工作流程上進行改進，即將Revit土建結(jié)構(gòu)模型前置，作為后續(xù)設(shè)計模型的上游數(shù)據(jù)，通過Revit軟件結(jié)合自定義的出圖規(guī)則直接生成施工圖。本文提出如圖2所示的設(shè)計流程新方案。下文詳細論述工作流程各環(huán)節(jié)與支撐該流程所做的技術(shù)攻關(guān)。

圖2 土建結(jié)構(gòu)設(shè)計流程新方案

為了推廣以Revit為核心的BIM設(shè)計，又不給結(jié)構(gòu)設(shè)計人員增添相較于傳統(tǒng)設(shè)計模式大比重的工作量，需要研發(fā)一些新的數(shù)據(jù)貫通接口工具打通各軟件模型數(shù)據(jù)間的孤島問題，同時減少設(shè)計人員在重要環(huán)節(jié)中的工作量，提高設(shè)計協(xié)同程度使新的設(shè)計流程既可行又高效，即從技術(shù)上盡量掃清應(yīng)用上的障礙。土建結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的設(shè)計工作起點是在Revit軟件上進行三維結(jié)構(gòu)模型的布置設(shè)計，然后建立或者制定Revit分析模型。為了解決Revit模型數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)計算軟件STAAD.Pro的計算模型數(shù)據(jù)孤島問題，協(xié)同設(shè)計平臺建設(shè)人員開展了軟件之間數(shù)據(jù)貫通的研究，并成功研發(fā)出貫通接口軟件ReviSTRU。ReviSTRU貫通接口軟件可以將Revit分析模型寫入STAAD.Pro的計算模型文件.std中。這一過程符合電廠主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點：先進行結(jié)構(gòu)的布置設(shè)計，然后建立計算模型進行計算。這種方式不僅滿足投標、初設(shè)階段的要求，也滿足施工圖設(shè)計階段的要求。用STAAD.Pro軟件打開上述.std文件，在STAAD.Pro中即可生成計算模型。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員須要通過STAAD.Pro核查計算模型是否滿足荷載要求。如果出現(xiàn)不滿足的情況，設(shè)計人員需要返回Revit模型進行修改，重新建立或者制定Revit分析模型，再通過ReviSTRU貫通接口軟件更新.std文件，直到計算軟件中生成的計算模型滿足設(shè)計要求。該設(shè)計流程環(huán)節(jié)在接口軟件的協(xié)助下，使Revit建模與結(jié)構(gòu)計算在工序上只需設(shè)計人員一次建模的工作量，設(shè)計人員對新軟件推廣應(yīng)用的積極性大大提高。圖3是某工程主廠房結(jié)構(gòu)在Revit中建立的三維模型，圖4是通過ReviSTRU接口軟件將Revit分析模型寫入STAAD.Pro的*.std文件后在STAAD.Pro自動生成的計算模型。

圖3 Revit中建立的主廠房模型

圖4 STAAD.Pro中自動生成的主廠房計算模型

上述Revit中建立的模型數(shù)據(jù)寫入計算軟件中建立的計算模型滿足要求后，土建結(jié)構(gòu)設(shè)計人員即可通過Revit中設(shè)計的三維模型數(shù)據(jù)抽出施工圖。抽出的施工圖較傳統(tǒng)CAD中由結(jié)構(gòu)設(shè)計人員繪制的施工圖高效、便捷，準確性得到進一步保障，且三維數(shù)字化設(shè)計水平也得到明顯地提高。

2.2 Revit模型向PDMS模型的貫通

在采用Revit建立的土建結(jié)構(gòu)模型，其三維數(shù)據(jù)和截面數(shù)據(jù)非常詳細。筆者所在公司自引進Revit平臺以來，為發(fā)揮各核心軟件的優(yōu)勢，提高協(xié)同設(shè)計效率，促進技術(shù)積累與推廣，開展了一系列平臺的二次開發(fā)與技術(shù)引進消化。筆者主導(dǎo)引進并消化了PDST接口軟件。PDST接口軟件通過讀取Revit中建立的三維模型梁柱空間坐標與截面數(shù)據(jù)，利用中間數(shù)據(jù)庫將Revit的截面數(shù)據(jù)與PDMS截面數(shù)據(jù)庫(元件庫與等級庫)建立索引關(guān)系，然后將Revit梁柱的空間坐標賦予對應(yīng)PDMS中梁柱的坐標，最后導(dǎo)出一個文本文件。該文本文件能導(dǎo)入PDMS軟件，并在PDMS中自動生成工藝專業(yè)需要的結(jié)構(gòu)三維模型。由于上游Revit三維模型數(shù)據(jù)的參數(shù)非常詳盡，導(dǎo)入PDMS的工藝三維模型準確度非常高，只需工藝布置設(shè)計人員做簡單校核與調(diào)整。由于施工圖數(shù)據(jù)來源于Revit模型數(shù)據(jù)，Revit的模型在協(xié)同設(shè)計流程上就保持了與施工圖在時效上的一致。PDMS土建模型布置設(shè)計人員在土建專業(yè)采用BIM模式設(shè)計后，PDMS人員不再等待土建專業(yè)的施工圖也不再顧慮結(jié)構(gòu)模型的準確性，這就解決了土建模型在施工圖階段進入PDMS的時效性、準確性問題。PDMS協(xié)同設(shè)計中的管道設(shè)計人員與支吊架設(shè)計人員，由于土建結(jié)構(gòu)模型的及時性和準確性，提高了設(shè)計效率，大規(guī)模地減少管道支吊架的升版問題，企業(yè)不僅增加了效益而且提升了數(shù)字化協(xié)同設(shè)計水平。圖5是通過PDST接口軟件將Revit模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入PDMS自動生成的三維布置模型。

圖5 PDMS中自動生成的主廠房模型

3 結(jié)論及展望

隨著設(shè)計流程的不斷改進和數(shù)字化設(shè)計平臺的建設(shè)，通過研發(fā)人員對各大型設(shè)計軟件進行二次開發(fā)，實現(xiàn)軟件數(shù)據(jù)之間的貫通，解決重復(fù)復(fù)雜的建模工作，將使設(shè)計人員把時間集中在專業(yè)性強的工程技術(shù)優(yōu)化和創(chuàng)新上，從設(shè)計工具中得到最大化的解放。

電廠數(shù)字化協(xié)同設(shè)計技術(shù)水平的不斷提高是業(yè)界發(fā)展不可避免的趨勢。BIM設(shè)計方式在火力發(fā)電土建設(shè)計專業(yè)的推廣應(yīng)該取得共識。采用Revit進行土建三維模型設(shè)計所得的數(shù)據(jù)作為其他模型的上游數(shù)據(jù)，以二次開發(fā)接口軟件作為技術(shù)支撐，實現(xiàn)Revit建立的模型、荷載數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)計算軟件和工藝布置設(shè)計軟件模型數(shù)據(jù)的貫通，既可以保證數(shù)據(jù)的一致性和準確性，又可以提高設(shè)計效率，進而提高整個電廠數(shù)字化協(xié)同設(shè)計水平。