BIM技术案例分享：BIM技术在钢结构智能制造中的应用

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上海振华重工的BIM团队属于2010年建立的桥梁与结构研发室，分别由桥梁制造专家、BIM战略规划工程师、BIM工程师和软件开发工程师组成。主要技术研究成果为：以三维BIM模型为基础，通过对物料管理系统、三维加工一体化技术、焊缝信息管理系统、虚拟预拼装技术和生产物联管理系统的研究。实现了工艺余量、焊缝、产品进度、产品测量检验、追踪库存等信息，在钢构BIM生产信息化平台中的集成和共享。

迄今为止，完成了沪通长江大桥、虎门二桥、港珠澳大桥、苏格兰桥、海南铺前大桥等项目的BIM工作。

BIM软件生态系统

以企业BIM数据中心为重点，构件BIM软件生态系统，将设计、生产管理过程中的数据，集成到BIM应用平台。

由设计管理、物料管理、工艺管理、质量管理、进度管理和精度管理等组成BIM生产信息平台。钢结构BIM生产信息平台是振华企业生产过程信息与BIM数据的集成管理中心，基于SOA(Service-Oriented Architecture面向服务架构)模式构建，将MES系统(Manufacturing Execution System制造企业生产过程执行系统)的功能，按业务划分为程序单元，建立(Restful风格的WEB API)接口服务，为BIM应用提供信息与数据的集成。

通过平台集成的轻量化BIM模型可视化显示引擎，用户可通过浏览器查看BIM模型与集成的相关信息，无需安装BIM软件或浏览器插件，点击BIM模型构件，可以查看关联的生产信息和数据文件，可在线查看模型或进行三维漫游，为用户协同交流提供可视化的技术支持。BIM平台集成MES系统的生产数据，支持系统内的审批流程，支持文件信息与BIM模型关联，支持手机端微信平台的消息推送。

BIM模型及tekla二次开发

所有钢结构的生产设计百分之百采用三维软件进行，生产过程中根据需要会由三维模型生成一些二维图纸，BIM模型与生产设备的信息数据传递、无纸化交互操作是以后的发展趋势，也是我们BIM平台系统研发的主要目的。

采用Tekla软件进行钢桥BIM模型设计，通过二次开发实现节段、构件、零件、焊缝等基本信息与自定义信息(包括BIM标准编码、质检参数等信息)的集成。通过Tekla模型，自动生成施工图纸，用于生产;自动生成构件、零件清单报表，为材料统计与采购提供依据;通过二次开发为标准套料与切割系统提供基础数据，定制开发涂装计算功能，为涂料工程量计算，提供基础数据与计算参考。

钢构BIM生产信息平台与专业系统模块

物料管理：管理钢板、焊材等物料采购计划、入库、出库信息，形成采购、库存信息清单，为BIM信息平台提供物料状态信息(采购、到货、入库、出库等状态信息)。手机端进行入库、出库等业务操作与BIM平台数据集成。通过平台上BIM模型构件的颜色变化，可直观准确地跟踪物料的采购进度、入出库状态等信息，提高生产计划执行与物料管理的工作效率。

三维加工一体化：通过BIM模型数据导出的零件尺寸与清单，经过余量添加和优化套料排版后，驱动数控设备进行钢板下料与切割。三维加工一体化的数据传递路径如下：精细化BIM模型数据→精确余量添加→自动优化套料→驱动数控切割设备。三维加工一体化的意义在于，打通BIM模型数据与数控切割设备之间的数据通道，依据精确的钢板套料优化结果，解决钢板规格制约钢材利用率的问题，实现三维加工一体化的生产准备模式。

焊缝质量管理控制：对焊缝质量与焊接工艺参数进行管控,为离线编程软件直接推送焊接数据,驱动焊接机器人自动作业，提升了钢结构制造过程的智能化水平。系统可以管理焊缝的设计信息、制造信息和检验信息，为钢桥的运营与维护，提供全面完整的焊缝信息数据库和焊缝地图，实现质量的全面追踪。对焊缝分类(坡口)和数量的准确统计，为焊材采购提供依据，降低采购成本。以程序化、数字化、可视化的技术手段，取代人工记录统计，实现了焊缝信息、质量检验数据的全面管理。焊缝的工艺、制造、检验等全过程信息，均可以通过BIM平台进行可视化查看与追溯，为项目后期运维提供全面的原始数据服务和技术支持。

物联管理：物联管理主要对生产过程中构件、零件的生产状态进行跟踪与监控，最早是在沪通大桥上应用，受业主的委托，我们开发了物联管理系统。通过手机端扫描二维码对工序的起始和完成时间进行确认;通过上传照片或视频对构件的生产状态进行确认;通过系统平台非常直接地看到构件当前的生产状态，以及生产过程中的状态数据，包括存在的问题都可以传递至系统中。

虚拟预拼装技术：虚拟预拼装技术采用先进的三维摄影测量与数据分析技术，对构件的尺寸、通孔率、平整度等进行分析，实现构件的精度控制，提升产品制造精度管理的数字化与信息化水平。虚拟预拼装技术最主要的问题是要解决模型精度问题，在测量设备与软件方面我们进行了多次调研，根据钢结构特点，尤其构件孔的精度要求达到0.8毫米以内，要求非常严格。最后我们选择的是三维摄影测量技术，精度可以达到0.07um/m，能够满足对钢结构制造测量精度的要求。

沪通长江大桥虚拟预拼装

在三维分析软件中可以直观显示产品的尺寸偏差，生成数据分析报告，指导生产，优化工艺，精确模拟实体拼装过程与状态，提前发现接口匹配偏差问题，形成整体拼装精度分析报告，发现问题及时处理整改，确保现场安装一次成功，缩短工期。

虚拟预拼装技术应用集成到钢构BIM生产信息平台，通过BIM模型关联的预拼装报告等信息，分析并改进制造工艺，建立完备健全的制造精度管理体系，提高产品制造质量。虚拟预拼装技术，解决了实体预拼装占用场地大、人力和设备投入多、周期长等问题，大幅度降低了项目成本，有效地缩短了项目工期，未来将逐步取代实体预拼装。

沪通长江大桥实体拼装现场

典型案例，美国新海湾大桥的钢塔的试装是80米高，相当于24层楼的高度，当时为了两个塔的试装我们改造了码头，码头试装的范围要达到两万吨级的重量，这个码头花了几千万，为了试装花了将近六个多月来筹划工装的设计，场地平整，提升吊具设计等，最后又花了六个多月时间来进行试装，这个成本是非常高的。但是如果虚拟拼装能够代替实体拼装是非常有意义的事情，现在这个技术还在不断地实践，还有很多需要改进的地方，最终能实现虚拟来代替实体。

虽然我们以BIM技术为基础，在钢结构制造方面取得了一些研究成果，在一些项目的应用上也取得了一定的效益，但是我们也面临更多系统集成与数据整合等问题，考虑如何构建一个BIM应用生态系统，避免数据孤岛，打通系统数据之间的共享与交互，对设计、施工、制造和后期的运营、服务进行全过程管理的智能系统，这样更有意义。

BIM模型在施工过程中的应用可全面提升工程造价行业效率与信息化管理水平，优化管理流程，高效率、高精准度的完成工程量计算工作。以上内容就是“BIM技术案例分享：BIM技术在钢结构智能制造中的应用”，更多BIM热点资讯/教程分享欢迎关注微信公众号“BIM实训”，也可点击下方免费下载领取精品学习资料。