Bentley軟件在全生命周期項目實施流程的探討

1、BIM的基本概念

BIM是建筑學、工程學及土木工程的新工具。其核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數字化技術，為這個模型提供完整的，與實際情況一致的建筑工程信息庫。不僅可以在設計中應用，還可應用于建設工程項目的全生命周期中；用BIM進行設計屬于數字化設計，BIM的數據庫是動態變化的，在應用過程中不斷在更新、豐富和充實；為項目參與各方提供了協同工作的平臺。

2. BIM技術在工業上應用的發展歷程

BIM技術在工業上的應用發展，在國內大致可劃分為模型時代-數字時代-智慧時代大致三個時期。

（1） 模型時代

在最初的圖紙時代，CAD的二維設計已完全取代手工繪圖，在國內工業設計中成為絕對主流。但也有少部分項目，采用三維設計的方式，但大多停留在翻模的階段，將二維圖紙轉為可視化的三維模型或對建構筑物外形建模，應用也主要只停留在向業主進行展示，渲染圖及廠區瀏覽動畫，應用范圍較窄。

（2） 數字時代

隨著我國經濟的高速發展，工業化，城鎮化的快速推進，大型工程項目越來越多，對后期運營維護精細化要求也越來越高，而數字化的BIM模型帶有的建造屬性正好滿足這一需求。于是很快便進入了數字模型時代，這一時期除了對模型形體的要求，更加著重于構件信息的創建及其全生命周期的應用，也著重于各專業協同設計和正向設計在項目中的運用。

(3)  智慧時代

最近幾年，隨著BIM技術與無人機實景建模技術 ，VR技術，GIS平臺技術，云計算技術等新興科技的深度融合，BIM技術的應用得到了進一步拓展，繼而提出了數字孿生模型，智慧城市，智慧工廠等概念。在實際生產運維中引入了更多的智能裝備，結合大數據，云計算，人工智能，VR技術，GIS平臺等技術，實現智能資產管理，智能巡檢，數據分析，危機模擬，智能生產管理。

3. 運用Bentley軟件實施三維工業項目具體實施步驟

3.1項目規劃階段

在項目開始的前期階段，需要對項目的建設位置進行選址，涉及面積大，服務范圍廣。很多項目都會在指定的工業園區進行建設，需綜合考慮城市空間布局、土地使用、開發建設等因素。

在工程規劃中引入三維GIS，BIM等技術手段，通過無人機傾斜攝影，采用Bentley ContextCapture生成地面現狀環境與建構筑物的實景模型，利用成熟GIS平臺獲取最新的現狀資料，并利用三維GIS平臺集成資料已取得的資料，建立可視化的三維規劃工作環境。運用OpenBuildings Designer，OpenRoads Designer 及OpenPlant Modeler等軟件設計多個初步的BIM方案模型，見圖3-1-1。

圖3-1-1廠區三維實景模型

在此基礎上，組織相關專業人員進行初始的廠區規劃及制定相應的規模，并大致選定相應輔助設施的位置，初步分析和考慮交通運輸狀況，進行土方量分析，洪水分析，確定較好的經濟指標。

3.2項目設計階段

BIM技術在設計階段的應用，。改善了現有的設計和分析手段。構建協同工作環境，搭建全專業的工程數字模型，再通過必要的分析應用，極大的提高了設計方案的表達性和可實施性。且BIM設計 成果可向施工與運維階段傳遞，有利于提升現場施工作業的精細化水平，為智慧運維管理提供底層圖像和數據基礎。

3.2.1協同設計平臺的搭建

利用Bentley公司 的ProjectWise作為協同設計平臺，建立相應的項目源文件，根據項目實際運行情況，將項目任務分解為不同子項或工作包并設定對應的目錄結構，對各專業參與人員分配相應的權限。根據三維設計技術標準，分析項目所需使用的專業軟件，建立三維設計標準資源文件包（包含種子文件、字體、圖層、線型等內容），建立標準化三維環境，即標準化Workspace，并將其托管在ProjectWise上，所有參與的專業在統一配置環境下進行設計，見圖3-2-1。

圖3-2-1ProjectWise協同工作平臺

3.2.2 設計具體的實施

對規劃階段的取得的實景模型及BIM模型進行深一步的細化，研究已有實景模型是否能滿足實際設計地點的精度需要，若不滿足，還需再進行重拍或補拍，再利用ContextCapture軟件 生成所需的模型。

通過現有勘測數據，包括文本數據，圖形數據，點云數據等利用OpenRoads Designer創建現有數字化地形，為廠區的工藝布置及總圖設計提供原始依據?？倛D專業利用OpenRoads Designer的地形模塊根據工藝專業布置方案進行場平設計，利用道路，廊道模塊設計廠區道路，利用SUE模塊對廠區排水管網進行設計，利用軟件帶的分析功能，對廠區場地平整的挖填方量進行分析，見圖3-2-2。

圖3-2-2三維數字地形模型

利用OpenBuildings Designer軟件根據工藝布置方案對各區域的車間或廠房單體進行建筑，結構，設備及電氣的三維模型的設計，OpenBuildings Designer軟件涵蓋了四個功能模塊，使用者可以采用下拉工作流的方式進行切換，同時軟件完全基于同一個平臺，在進行建筑設計的同時，也可以根據需求切換至其他的專業設計模塊進行多專業協同設計，這樣的設計使四個專業的設計模塊被整合在同一個設計環境中，用同一套標準進行設計，見圖3-2-3。

圖3-2-3建筑結構BIM模型

利用MicroStation CE為基礎繪圖平臺，對一些特殊的設備，構件，非標溜槽等建立三維模型，并在專業軟件中賦予需要的屬性信息；對于項目中的工藝管線和公用管線部分，特別是燃氣、熱力等管線，采用OpenPlant CE作為三維管道設計解決方案。OpenPlant CE是一系列工廠的解決方案，它通過數據信息的交互提高項目團隊的協同能力，通過遵循ISO 15926標準，應用iModel 技術，支持多種模型格式（如DGN、DWG、點云、實景應用），為用戶提供了靈活的設計和校審過程，支持多個成熟模塊如設備、管道、HVAC、電纜橋架、管道支吊架快速地進行智能建模，輸出可定制的平面圖、軸測圖和材料報表，滿足各個環節的設計需求，見圖3-2-4。

圖3-2-4管道及設備模型

將設計好的結構建筑模型導入至ProStructures CE中，用于繪制和生成結構詳圖。

在各子項或工作包的模型通過設計審核后，將各區域，各子項的模型在ProjectWise平臺上進行模型組裝和固化的工作。并利用現有模型進行切圖，材料統計等工作，得到符合此階段深度的交付文件。

3.2.3  BIM數字化模型交付

當完成最終的設計后，得到初設階段的三維信息模型，相應文檔，設計說明，設計依據，相應設備資料，相關概算數據等資料以及中間與業主或設備廠商的中間過程文件等，按合同要求或相應標準，將所有資料按指定編碼格式或數字平臺形式進行移交。

3.3施工及運維階段

在施工階段大部分項目還缺乏深化設計的概念，有些雖然有深化設計，但也只是利用CAD圖紙進行翻模，造成重復工作量，無法體現BIM設計的優勢。這里提倡對BIM模型的延續使用，即多個階段，一個BIM模型，隨著項目的深入，BIM模型也隨之不斷的優化和更新。

3.3.1項目BIM深化設計

對設計階段交付的BIM模型進行深化設計，使用BIM作為工具來組織和實施深化設計工作，并交付以深化設計模型為代表的設計成果。BIM深化設計是用于形成和驗證深化設計成果合理性的BIM應用，應充分考慮并滿足實際施工要求。

對設計階段的BIM模型根據施工需求進行深化設計，生成三維結構注釋圖，三維結構透視圖，鋼筋示意圖等。按照相應標準的精度要求，對原有設計模型進行進一步的細化，完善一些節點的模型精度，將施工及設備安裝階段的部分過程信息錄入至BIM模型中。

按照施工要求對BIM模型進行拆分組合，并進行碰撞檢查分析和研究，對設計中設備與管道，管道與結構的碰撞，現有設計未考慮施工便利性或施工實施成本太高的，結合設計單位及業主進行設計優化，最終生成可靠的BIM深化設計數字模型。

3.3.2施工進度管理，施工方案編制及技術交底

利用SYNCHRO 4d進度模擬軟件，導入BIM數字模型及項目進度計劃，生成可視化的進度控制體系，提前發現可能對關鍵工序產生影響的緊前工序，對滯后的原因進行分析，及時反饋給項目部及業主進行優化調整，最大限度的提高效益，節省成本。

利用三維信息模型展現直觀，信息量全，方便查詢，效率高等優點，結合傳統技術交底的方式，作為對傳統交底方式的補充和直觀反映。

參與施工吊裝方案的編制，按照當期施工進度，對重要設備或工序施工吊裝方案進行模擬，規劃合理的起吊順序和就位方案，并生成相應的施工模擬視頻媒體文件。

3.3.3 運維階段

在運維管理階段，將BIM數字模型與GIS平臺，管控平臺相結合，真正實現了BIM模型數據的全生命周期傳導，構建了信息化，規范化，三維可視化的運維管理體系。

3.3.3.1 數據傳導

以三維數字模型為基礎，構建涵蓋項目全生命周期的數據中心，將規劃，設計，施工及運維各階段數據通過運維管控平臺進行統一管理。

將設計及施工階段所有存儲于ProjectWise協同平臺上基礎信息及數據通過發布為I-model 2.0的方式進行數據的傳導，以其作為一個數據轉化格式，利用最新iModelHub工具，將數字模型數據打包傳輸至AssetWise運維平臺中，從而通過此平臺對所有數據進行統一管控。

3.3.3.2三維可視化

AssetWise運維平臺上的數字模型是經過輕量化處理后導入而成，各設備設施模型在三維空間內的位置與實際施工情況一致，且其屬性能夠反應實際的信息，因此平臺可以對項目資產進行直觀的，可視化的管理，通過平臺的三維模型即可了解設備設施的基本信息。同時，平臺將現場采集的實時檢測信息與三維模型進行整合，從而實現在三維場景中了解現場的實際狀態。

3.3.3.3 互動展示及仿真培訓

基于BIM三維數字模型，結合虛擬現實技術，系統可實現沉浸式的三維虛擬漫游，同時結合運維管理標準流程，實現對運維人員巡檢，保養，維修等運維流程及應急流程的演示及培訓考核。

利用LumenRT軟件原生態對dng等格式的支持，將最終模型導入至軟件中，并布置相應的場景，利用HTC Vive虛擬現實設備，進行BIM+VR互動展示應用，在其中可以實時測量所需的尺寸，瀏覽所需的信息，并對巡檢流程等進行相應的模擬。

4、三維設計流程的展望及個人的一些思考

目前BIM發展趨勢很快，部分公司，部分項目已進入智慧設計，智慧建造的時代，但仍有很多公司經過多年的發展，仍然停留在翻模，出效果圖及出渲染視頻的階段。究其原因是因為制度建立不完善，流程混亂，目標結果不明確，將二維設計與三維設計割裂開來所致。

筆者認為對于BIM的推進，必需要有公司高層的大力支持，制定正確的頂層設計及未來發展方向，在項目中輔以一定的激勵措施，讓盡量多項目人員參與和獲得獎勵，形成良好的氛圍，形成良性循環。要明確采用BIM設計并不是取代和摒棄傳統的設計方式，而是對傳統設計方式的延伸，補充和優化。