BIM 技术在粮食加工储藏项目中的应用

◎徐百灵，袁 芳

（1.鞍山市粮食储备运营集团有限公司，辽宁 鞍山 114012；2.中央储备粮鞍山直属库有限公司，辽宁 鞍山 114041）

以BIM 技术为基础开发机电设备族库，为粮食加工储藏项目工艺设计、施工与管理提供依据。在工艺设计中，通常使用Revit 图形设计软件，以实现机电产品开发与工艺设计。在机电产品库研制过程中，既可以将2D 机电产品进行三维化，又可以在各种设备上增加各种参数，以便于各参与方在具体设计、应用过程中了解各种设备与信息。

1 BIM 技术用于粮食加工储藏的必要性

在现代化社会发展趋势下，粮食加工储藏项目设计逐渐朝向个性化、多样化趋势发展，同时，对设计的智能化、可视化要求也越来越高，以往CAD 绘图方法已无法适应粮食加工储藏项目的需要。目前，我国粮食加工储藏项目工艺设计工作采用AutoCAD 绘图软件，根据图纸要求采用平面布置图、立面图、剖面图等方法将各个装置空间位置关系表示出来。因2D 图纸信息传输缺乏直观性，设计人员在进行二维图纸解读时，需要将平面与立面图纸相结合，通过推理与想象将二维图纸信息转换成三维信息，这需要更高的阅读能力。此外，在粮食加工储藏项目设计中，建筑、结构、给排水、暖通、电气、工艺等各专业绘图具有较强的关联性，而各专业之间配合相对有限，如某个专业图纸发生变化，相应设计图就需要改变，导致工作量增加。由于信息缺乏有效地交流，工艺、消防、暖通等方面很可能会产生冲突，从而导致项目变更与施工费用提高，甚至会影响工期[1]。

BIM 技术应用于粮食加工储藏项目，对改善传统施工设计不足及保证设计协调性方面发挥着积极作用。BIM 建筑信息建模是以三维数字化技术为基础，将各类专业信息有机结合，同时将项目设计、施工、运营等各个阶段信息集成。其具有5 个主要特征：可视化、协调性、模拟性、优化性与可出图性。BIM技术在粮食加工储藏项目中应用可以使设计过程中各专业协作，利用BIM 软件进行碰撞检测，可以有效查找与调整有关领域交叉与冲突，从而节约项目造价，推进项目进程，提高项目质量和设计效率。综上可以看出，加工储藏项目作为我国粮食生产与储存的重要组成部分，在项目施工中应与时俱进，有效运用BIM 技术。

2 BIM 技术在粮食加工储藏项目中的不足

（1）族库资料亟待进一步完善。应用BIM 技术进行粮食加工储藏项目三维设计，其设计效率和品质与族库完善有密切关系。当前，我国粮食加工储藏项目设计中还没有引入BIM 技术，并且各生产企业专业设备型号、参数等信息不一致，导致族库模型工作量很大，设计人员在生产过程中往往需要边做边设计，造成设计效率较低[2]。

（2）采用BIM 技术建立数据中心文件比较大。由于BIM 软件将各个学科数据信息集成在一起，使得中心文件尺寸超过1 GB，因而对电脑硬件条件有很高要求。同时，文档太大，电脑会产生卡顿，导致系统运行效率降低，严重者可能导致系统瘫痪。

（3）设计单位、业主、审图单位在沟通、审核、审批等过程中仍然需要2D 制图，通过BIM 技术建立建筑物信息模型，最后还需要进行二维图转换。在图样转换时，容易产生表达不规范、图幅不美观、细节偏差等问题。这就使建筑信息模型在转换成二维图形后，需要进一步处理与存储，使其达到出图要求。

（4）BIM 技术在粮食加工储藏过程中应用还不够广泛，很难在实际生产中得到推广。在粮食加工储藏项目中，由2D 向3D 过渡是对制图设计师思维方式的一大挑战。AutoCAD 绘图是设计者的惯性思维，这对BIM 软件运行水平造成很大限制。在BIM 技术早期应用中，设计者对BIM 技术认识不够透彻，同时缺少工艺装备族库，因此遇到许多技术上的困难。此外，国内粮食加工储藏项目工艺设计往往出现项目周期短、设计任务重、工期紧等问题，给设计人员带来了工作压力，导致其应用困难。

3 BIM 技术在粮食加工储藏项目中应用分析

BIM 技术使粮食加工储藏工艺设计由平面设计转变为三维设计，在设计时，每个细节都会自动调整，省去烦琐平面与立面调整，极大提高了设计效率。在粮食加工储藏项目工艺设计中，溜管、风网设计与布置耗时耗力，很容易导致溜管、风网与设备、结构梁、消防管道、暖通管道等发生碰撞。在检验设计图纸时，即使对其进行检测和修正，但忽视管件整体，很可能造成新冲撞。利用BIM 技术，设计人员可以从三维模型中直观地看出设计问题，并对其进行及时修正，提高设计效率与精度，节省项目成本，降低设计的变化率。在粮食加工储藏项目设计中，工艺类专业通常以项目类为主，在工艺类专业递交粮食加工储藏工艺布局图后，由建筑类专业依据技术及资金要求进行设计。利用BIM 技术，可以使工艺与其他学科在建立中心档案后，进行协作，互不影响，并及时更新设计内容，减少专业间冲突，协调各个专业工作。通过Revit 软件，可以快速地编制各种设备与物料生产清单，并对其进行数据统计，相比于传统手工统计。其更加简便、快捷，而且在更新过程中，还可以对设备与物料进行实时更新[3]。

4 BIM 技术在粮库项目中应用程序设计

4.1 施工前期

（1）建立设备模型，并对参数进行改进。粮食加工储藏设备是特殊设备，模型构造比较复杂，因此，利用Revit 软件对其进行建模，并在建模过程中对设备型号、尺寸、负载、功率等基本参数进行设定，且对其他细节进行简化，便于以后集成。

（2）建立总图专业总图中心档案。在编制总图中心文件后，由总图专家按照设计要求，确定卸粮棚、工作塔、原料库、粮食库、成品库、配电房、办公楼等各个子项大小与位置关系。

（3）建筑、结构、工艺、给排水、暖通、电气等总图相关专业，在总图中心文档中进行合作。

（4）建筑专业按照总绘图中心文件所列各个子项目与各个专业要求，创建工作塔、粮食车间等子项目核心文档，并将其与总图纸相连接，以达到各个子项目之间协作的目的。

（5）工艺专业按作业要求，选用适宜粮食加工储存工艺流程，并按有关分项中心文件进行工艺布置与其他具体设计。

4.2 施工阶段

在施工阶段，要及时维护BIM 模型，根据业主提出修改方案或设计变化，对其进行修正与更新。为项目信息系统实时、动态、准确、完整集成提供有效协作与共享。

（1）建筑仿真。对项目方案可行性进行仿真，包括土方开挖、基坑围护、内支撑、高大模板、重要机电设备安装、钢结构整体吊装、二次结构施工方案。根据以上施工仿真结果，组织有关方面协助进行项目方案合理性审核，并在专家论证中协助进行方案解释，对施工过程进行仿真。利用三维可视化方法，实现项目总体进度或局部项目三维可视化仿真，并对项目进度进行辅助检查与分析，实现项目可视化与4D 进度控制。通过对施工过程中各关键阶段的实时三维动态进行记录，以强化施工现场管理；建立高模拟场景布景与现场漫游动画；明确塔吊数量、吨位、覆盖范围与拆卸顺序；记录项目全过程、实时三维动态，并对现场进行模拟布置[4]。

（2）钢架吊运。BIM 4D 技术可以完整地演示吊装全过程，所有零件尺寸参数都真实，所以在吊装之前，可以用动画演示来验证吊装方案的可行性，而3D 动画则取代最初文字与平面图。同时3D 动画演示吊装过程风险点清晰显示，提高了施工人员安全意识，因此三维动画展示相比于初始吊装方案更能保证吊装过程顺利完成。漏斗结构采用钢结构，漏斗板厚度为12 mm，采用Q235 材料，为确保吊装过程中钢漏斗不发生变形，在其上口设有2 个槽钢，漏斗及仓上钢结构均为整体吊装施工。由于其吊装高度超过30 m，所以如何准确、安全地进行吊装是施工难题。钢质漏斗吊装仿真与上述滑模装配过程仿真一样，采用定制仿真方法，参考施工计划，利用“移动”与“旋转”等工具，完成关键动作，再通过调整时间关系，生成完整动画。4D 模型能够直观、准确地决定起吊顺序，制定具体起重方案，避免因盲目起重而造成安全隐患，提高施工安全性，同时，还可以对型钢梁进行精密调节，确保钢结构安装对接质量。

（3）进程仿真。传统进度计划编制仅能在项目实施初期对项目进行一些优化，但由于编制方法的缺陷，使项目最优方案并没有达到最好结果，从而导致项目早期出现一些问题，但如果在项目进行中被发现，就会让项目陷入被动，难以解决，甚至有可能需要拆除原有建筑。BIM 4D 施工进度仿真能够对整个项目、整个进度进行全面监控，包括前期、中期与后期。在项目前期，由BIM 4D 模式取代传统平面图，对施工进行多次仿真，通过不断地观察与分析，发现问题并反馈给设计者，再经过一系列修正，最终在项目开工之前，就能得到最优施工方案，极大地缩短了工期，确保项目顺利完工。

4.3 BIM 项目质量管理

采用无人机技术，对建筑外部进行全方位扫描与全息扫描，并将其与BIM 模型数据进行比较。建立安全设施家族库，对其进行布局仿真，对主要安全隐患进行实时统计与分析，做到事前防范，防止事故发生，运用BIM 技术保证项目安全性。通过智能手机、平板电脑等移动终端数据，建立现场质量缺陷、安全风险、文明施工等信息，并与BIM 模型实时连接，使缺陷问题可视化，便于对施工中、竣工后的质量缺陷等进行统计，并进行现场数据管理[5]。

4.4 作业维保

以往独立运作各个设备，都是由RFID 等技术集成在统一平台上进行管理与控制，赋予各个设备空间坐标，将原本数字与符号转换成立体图像。这样既方便寻找，又方便阅读。在BIM 模型中，可以查看粮食仓库中有关设备的详细资料。设备运行监测信息系统整合了设备搜索、查询、定位等功能，在BIM 模型中点击设备，即可查询供应商、使用期限、联系电话、维护情况、位置等设备信息。该系统能有效地管理设备的整个生命周期，例如，对使用寿命已尽的设备及时进行故障预警，并更换零部件，预防意外。在虚拟建筑中，通过查找设备名称或描述域，可以实现对所有相关设备精确定位的功能，管理者可以在任何时候使用BIM 四维化模型，实现对施工设备的实时监控。对项目运行与维护数据进行收集与分析，是非常科学有效的管理方法，可以根据资料对现有问题与隐患进行分析，并对现有管理进行优化与改进。

5 结语

综上所述，本文对BIM 技术在粮食加工储藏项目工艺设计中的应用进行了深入研究、分析和总结，并对BIM 技术在粮库项目中的应用程序设计进行了深入探讨。随着国家、行业大力推进，BIM 技术将会在更多粮食生产、仓储项目中得到应用，从而使我国粮食加工储藏项目建设进入全新阶段。