BIM技術在稻米工程工藝設計中的現狀及展望

林 濤，李廣偉，李溫靜，劉靚雯，龔劉闖

無錫中糧工程科技有限公司 (無錫 214035)

2015年,住建部發文《關于推薦建筑信息模型應用的指導意見》中提到：“到2020年末，建筑行業甲級勘察、設計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業應掌握并實現BIM(建筑信息模型)與企業管理系統和其他信息技術的一體化集成應用。”多個省份也陸續試點BIM審圖、推進BIM審圖。國內的很多工業、民用、特別是一些復雜的特殊建筑也采用BIM技術獲得了成功，例如，2020年初新冠疫情肆虐，武漢地區上萬人不幸感染病毒，當地醫療系統不堪重負，雷神山、火神山醫院10 d之內拔地而起，順利交付，解決了燃眉之急。中國速度再次刷新了世界對中國制造的認知，得益于裝配式BIM的成功實施。此外，BIM技術在上海中心大廈、世博會中國館、中國尊等工程中的應用同樣堪稱經典。

可見，BIM技術的實施在國內早已得到廣泛認可，稻米工程行業也在不斷地積極推進，但是由于稻米加工企業規模大小不一，車間結構及布局形式多樣，應用領域通用性低，再加上業主低成本甚至零成本頻繁地設計變更，導致BIM技術在稻米工程行業的發展有一定的局限性，發展現狀并不樂觀。

1 稻米工藝設計的特點

1.1 與時俱進

隨著智能化、信息化時代的到來，稻米工藝設計理念在不斷更新，稻米工程行業也在與時俱進，稻米加工工藝設備，尤其是自動化程度高的設備，如色選機、包裝、碼垛系統等也在不斷的更新換代。在時間及人工成本日益增加的今天，稻米加工廠的管理也逐漸由單一化到集成化發展，生產線規模也隨之逐漸擴大，BIM模型可視化展示功能需求越來越多，與其相關的軟硬件的配置要求也在逐漸提高。

1.2 多專業協同

稻米工藝設計在整個工程項目實施中并非獨立存在的，需要建筑、結構、給排水、暖通、電氣等專業的協同。工藝專業需要向建筑、結構專業提供廠房尺寸、功能分區、設備布局、孔洞、荷載及預埋件等條件；向給排水專業提供用水、排污等條件；向暖通專業提供部分功能用房的通風要求等；向電氣專業提供某些功能用房及輔助設備如風淋室、電控葫蘆等的用電條件等。由此可見，在整個稻米工程設計中，工藝設計往往需要先于其他專業開展，并且業主對工藝設計的變更可能會導致其他專業一同變更。

2 BIM技術在稻米工程工藝設計中的應用優勢

2.1 可視化設計交底

可視化的設計交底可以對整個工程進行直觀的展示，可以改善設計方與業主方或施工方的溝通環境，尤其是當業主方對稻米加工工藝不夠了解，或者施工方初次參與稻米工程行業的相關子項的施工時，可以減少各方的溝通障礙，降低未來現場在施工或者安裝過程中出現類似工藝設備吊裝空間不夠、工藝管網與圈梁、構造柱沖突等問題的頻率。

2.2 參數化設計

稻米工程中采用BIM的參數化設計，不僅能夠對工藝設備、管網等賦予幾何屬性，還可以模擬工藝相關的參數，如設備的功率、風量、壓損等，并且可以通過公式將這些幾何參數與非幾何參數相結合，在設計時，只需要設定好相應的參數，便可以根據工藝要求進行動態調整，從而節約時間，提高效率。

2.3 提高專業間的協同效率

與稻米工藝設計相關的不同專業之間存在差異性，通過建立BIM協同平臺，進行多專業合模，讓各專業能夠協同作業，可以對三維模型進行實時查看，降低因專業差異性造成的誤解，從而提高溝通效率和設計質量。

3 BIM技術在稻米工程行業的發展現狀

3.1 軟件開發的局限性

自2002年revit軟件進入國內以來，經過多年的發展已成為國內推進BIM技術的主流軟件，但是稻米工程行業不像建筑、水利、交通等行業有廣泛的影響力，并非大眾耳熟能詳的行業，因此，revit軟件并沒有研發專門基于這方面的樣板系統，稻米工藝設計模型的建立受到諸多局限，例如，稻米加工車間中溜管的繪制需要用給排水樣板中的水管替代，風管的繪制需要用暖通樣板中的風管替代等。但是，考慮到稻谷表面的摩擦力，輸送稻谷的溜管以及礱谷工段的風網一般需要內襯耐磨材料，但是revit軟件系統沒有這樣的管道配置，如果用水管或者暖通樣板中的風管替代，統計出來的明細表與實際會有很大的出入；如果通過內建族或者插入外部族文件的方式來實現，就會嚴重影響工作效率，并且若業主提出設計變更需要修改的時候，修改過程更是繁瑣不堪。

3.2 專業技術人員缺乏

目前稻米工程設計行業的BIM技術主要用于向業主進行方案演示、或者用于招投標的加分項，基本處于翻模階段，并沒有對BIM的可視化交底、參數化設計、專業間的協同作業進行深入的開發應用，因從，大多數人把BIM技術等同于revit軟件。然而，BIM技術的進一步發展需要追求在稻米工程設計項目的整個生命周期中的全面發展。這個過程僅僅通過一個revit軟件是遠遠不夠的，還需要多種相關插件的協助，如利用Navisworks、Fuzor、Lumion進行虛擬漫游、動畫渲染，利用dynamo 進行異型構件的創建,這就需要一個專業的團隊來共同合作完成,而行業里面精通revit軟件的人才本就稀少,同時能結合這么多插件熟練運用的人更是鳳毛麟角,即便企業加大培訓力度,BIM技術所用到的三維軟件與CAD之類的二維軟件有諸多不同，對三維空間想象能力要求比較高，并且需要投入大量的時間和精力來學習，而參加培訓的大多是缺少工作經驗的年輕員工，并且在來自家庭和工作的雙重壓力下并沒有足夠多的時間對所學的知識進行系統的消化吸收,因此,專業人才團隊的組建困難重重。

3.3 投資回報率低

稻米工程行業門檻相對較低，整體的生產經營利潤偏低，導致設計費收費標準一般低于工程設計行業的平均標準，而BIM技術對所需要的人員能力以及軟硬件的配置等投資較高，技術人員的水平從入門到精通，并非一朝一夕就能實現的，投資回收期長。此外，隨著BIM技術在國內的推進速度日益加快，競爭也日趨激烈，而且建設工程領域的一些大眾行業的BIM設計有一定的通用性，導致BIM設計的收費標準呈下降趨勢，早期的設計費可以做到每平米十幾元，到后來每平米只有幾元錢甚至更低。然而，稻米工程各項目的工藝、設備、車間布局幾乎無通用性，如果按照目前市場上BIM設計收費標準，設計費就會遠低于先行的行業設計收費標準，就像稻米工程設計相關的子項，如清理中心、大米車間、成品庫、副產品庫等，建筑面積加起來一般也不超過2萬m2，如果采用BIM設計，即使可以做到20元/m2，也低于二維設計的收費標準，投資回報率有多低就可想而知了。

4 現階段推行BIM技術在稻米工程工藝設計中的困難與阻礙

4.1 BIM標準文件的制定

BIM技術作為建設工程行業從2D到3D的變革，有助于進一步增強企業的核心競爭力，因此受到了政府和行業的高度重視。但是，目前這部分內容缺乏強制性標準，關于工藝設計標準、出圖標準、取費標準等方面的規范相對欠缺，從單專業合模到多專業合模再到全專業合模，各專業之間的銜接協調比較困難。

4.2 族庫的建立

Revit軟件作為BIM技術的核心軟件，并沒有配置關于稻米工程工藝設計相關的系統族，而且構件塢、族庫大師等族庫相關的插件也沒有配置，因此，基于稻米工程工藝設計的BIM機電模型中的族庫，包括全套的主機設備、輔助設備、非標設備等，都需要相關專業的技術人員自行一一創建、并賦予風量、風壓、功率、耗氣量、耗水量等參數，并且同樣的設備如果來自不同的生產廠家，其外形尺寸也不盡相同，再加上一些主機設備為了緊隨行業發展的潮流，也在不斷地更新換代，對應的族庫也要定期更新維護。當然，有些設備廠家也有單機設備的三維模型，但是大多數都是采用solidworks軟件制作的，與revit軟件并不兼容，無法載入調用。因此，稻米工程工藝設計行業族庫的建立、更新與維護任重而道遠。

4.3 工程變更

工程變更在建設工程行業已成常態，稻米工程行業也不例外，這一現狀的產生是由多方面因素引起的，主要包括設計方、業主方、施工方、監理方以及不可抗力的自然因素等。在進行BIM設計的過程中，任何一方導致的變更都需要對模型重新調整，變更發生的時間越晚，返工任務量就越大，就稻米加工工藝而言，一些設計變更可以說是牽一發而動全身，比如，工藝流程的變更會導致設備選型的變化、通風除塵與氣力輸送風網參數的調整等。其中，設備選型的變化，可能會影響車間的設備布局，變化大的地方甚至會導致其他專業的同步調整；而通風系統參數的調整就需要將工藝管網與其他專業的管網，如噴淋管、消防管、電纜橋架等相結合，重新進行碰撞檢測并對管線綜合布局重新優化。此外，面對各種紛至沓來的設計變更，即便采用二維設計，返工任務就已經繁重不堪，而BIM的設計變更更是對人工成本、時間成本等的巨大消耗，因此，BIM技術在稻米工程工藝設計中目前的應用只局限于初步設計階段，在進一步的深化設計中的應用阻礙重重。

5 展望

目前，BIM技術在稻米工程工藝設計中的推進速度慢，推行阻力大，但是，隨著專業技術人員運用BIM技術的能力不斷提升，標準族庫以及行業相關標準文件的日臻完善，BIM技術的價值與優勢會得到充分地體現；并且采用BIM技術，既可以對工藝方案進行直觀的展示，也可以提高設計協同能力，從而減少設計變更，提高工作效率，節約人工及時間成本；再加上國家政策的大力支持，BIM技術應用領域將會更加專業化，同時，稻米工程設計的技術人員也一定會迎難而上，克服種種艱難阻礙，從而成功的完成這項技術變革！