基于ProjectWise（PW）的全生命周期管理

摘要

隨著BIM （Building Information Molding）技術和計算機技術的發展，三維模型、施工模擬、綠色設計、協同工作等等，一些新興概念越來越多的走入我們的生活，也越來越多的應用到我們的生活實踐中。同時BIM技術在大型復雜結構的應用也越來越多，其優越性也隨著結構的復雜程度和繁瑣程度的增加被體現得淋漓盡致。本文將依托Bentley公司的相關軟件基于協同工作平臺PW對我國九大科技基礎設施之一的FAST項目進行設計、施工、 生態分析和運維的全生命周期過程管理。為其他應用Bentley相關產品的設計人員提供簡單的參考，進而推進BIM在中國的發展。

引言

光和廣播電視信號都是以光速傳播的電磁波，區別只在波長。千百年來人類只是通過可見光波段觀測宇宙，而實際上天體的輻射覆蓋整個電磁波段。與通訊用微波天線相似，射電天文望遠鏡通常由三個主要部分構成：匯聚電磁波的反射面、收集信號的接收機以及指向裝置。

為實現跨越式發展，中國天文界提出建造世界最大的單口徑射電望遠鏡--500米口徑球面射電天文望遠鏡。它具有3項自主創新：利用貴州天然的喀斯特洼坑作為臺址；洼坑內鋪設數千塊單元組成500米球冠狀主動反射面；采用輕型索拖動機構和并聯機器人，實現望遠鏡接收機的高精度定位。全新的設計思路，加之得天獨厚的臺址優勢，FAST突破了望遠鏡的百米工程極限，開創了建造巨型射電望遠鏡的新模式。

由于FAST項目工程量巨大，因此包括以下難點：

1）本工程覆蓋面極大。FAST的天線口徑長達500米，約為30個標準足球場大；FAST索網結構由6670根主索和2225根下拉索構成，僅索盤就重達216噸；反射面由4600個安裝在索網上的反射面單元構成。建成后將是國際上最大的單口徑望遠鏡。與號稱“地面最大的機器”德國波恩100米望遠鏡相比，其靈敏度提高約10倍。與排在阿波羅登月之前、被評為人類20世紀十大工程之首的美國Arecibo 300米望遠鏡相比，FAST靈敏度高2.25倍。本項目由1994年7月FAST工程概念提出到2011年3月正式開工，再到預計2016年9月竣工，歷時達23年。

2）設計工作量大，設計難度高。FAST按照平面劃分為5個相同的區域，每個區域各含445個不同的主索連接節點，僅節點深化設計共445種。

3）加工精度要求高。445種節點，每種節點板的數十多個尺寸需達到1mm的精度。

4）施工難度大，安裝精度要求高。對于定長索必須確定誤差為±10mm。采用高精度全站儀反復測量拉索邊界構件，必須將誤差控制在1mm。

5）協同工作數據量大，專業間和上下游間數據交換難，項目監測點極多，監測構件極其復雜。該項目業主方：中國科學院國家天文臺，設計方：北京市建筑設計研究院有限公司，施工方：北京市建筑工程研究院有限公司，構件制造方：中航工業貴州云馬飛機制造廠。項目涉及方可以說是天南地北，因而數據快速、準確的交換變的非常重要。在監測與管理階段，要求對整個項目進行，拉索施工監造，結構設計，精度算量，方案制定，施工深化設計，施工進度控制，施工成本控制，施工安全控制，健康監測，以及全壽命周期進行相應的控制與管理。

1、項目流程規則

圖1 BIM項目流程規則

基于項目的以上諸多難點，并結合BIM相關運行流程以及Bentley軟件 的相關特點，本文針對FAST項目制定流程規則。如圖1、整個BIM-FAST項目由項目總負責人統籌和協調。項目總負責人下屬五個部門分別為：設計部門、施工部門、生態部門、運維部門和PW部門。每個部門由一個部門負責人統籌工作。最終以保證BIM模型的精確、順利完成，進而提高工作效率，縮短工期，達到節約成本的目的。

2、PW系統

PW系統由與各部門對接的PW子系統和PW云服務系統組成，該系統主要負責各部門內和各部門間信息及數據的交流和傳遞。它是整個FAST-BIM項目運作的平臺，該系統能否正常運作直接影響FAST的工程進度和工程可靠性。因此針對該問題本文專門配備PW部門，該部門主要工作是結合其他部門上報的權限特點，并結合PW軟件特點制定PW管理權限規則和維護PW系統的正常運作。PW部門為負責人制，由負責人向其他四個部門派駐PW子系統維護人員。如圖2。

圖2 PW系統權限設置

PW管理平臺，通過數據接口從不同軟件中對FAST項目的關鍵信息予以收集、更新、管理和應用。使得BIM信息能夠在各專業之間和上下游之間傳遞順暢。

通過PW將設計階段的BIM模型交付給下游制造單位，直接用于二維深化制造圖的生成和構件的數控加工。

通過PW將設計階段的BIM模型交付給下游施工單位，為施工階段的管理和成本控制提供的堅實可靠的基礎。BIM模型延續到施工階段，信息不斷完善，充分發揮了BIM的價值。

利用PW平臺協同設計。PW為我們提供了一個多專業、多終端同時協同工作的環境，在設計過程中即時了解相關專業、方案的設計意圖，使設計方可以以靈活、主動的方式去完成設計過程，從而極大的提高了工作效率。本項目設計前后歷時3年，近200名設計人員參與，完成了饋源系統、格構圈梁系統、索系統和反射面系統的三維設計工作，完成的主要成果有：饋源塔，饋源艙，格構柱，圈梁，索網，索盤、反射面方案的三維固化模型、二維切圖、三維設計圖冊、三維匯報視頻等。PW的設計產品流程管理，幫助規范設計流程。

3、PW-設計階段

對于設計階段主要由設計部門完成，該部門主要工作是完成設計及深化設計。設計部門為負責人制，由負責人分配項目設計任務，完成時間等。針對該項目特點，本文將設計部門分為：圈梁專業、索專業、反射面專業和饋源系統專業。這樣，部門內不同專業間可在平臺子系統上按照工作權限進行數據完整交流，大大提高了設計及深化設計的工作效率，同時為下游提供信息模型及相關設計數據。

通過與PW平臺的結合使原本需要5年的科研設計，在使用了ABD三維設計模塊后，設計時間縮短為3年，并將設計錯誤率減少了90%，同時設計深度增加了50%。

3.1 設計

通過AECOsim Building Designer（ABD）主要完成FAST模型的精確設計及搭建任務，對施工精度的控制提供了堅實的基礎。如圖3。

圖3 ABD-FAST設計模型

在搭建過程中：

1）通過ABD的精確繪圖功能完成了FAST的高精度建模要求；

2）通過ABD的圖層功能完成了對FAST的分層分專業建模；

3）通過ABD的參照功能完成了對FAST的不同專業模型的拼接；

4）通過ABD的整體模型進行材料統計和圖紙輸出；

5）通過對ABD和ProjectWise的聯合使用創建了BIM數據庫。

3.2 深化設計

通過Prosteel主要完成FAST復雜節點的深化設計及制造指導任務。如圖4。

a Prosteel索盤深化設計 b 深化后的索盤渲染圖

圖4 復雜節點深化設計

Prosteel和BIM參數化技術實現了索網節點的優化及深化設計，節約成本400余萬，獲得良好的經濟效益。

通過Prosteel可以快速、精確的為制造方創建索網、索盤節點三維模型圖和二維制造圖，以完成其的精細加工。

4、PW-施工階段

對于施工階段主要由施工部門完成，該部門主要工作是完成施工方案的制定和最終方案的確定，同時渲染相關施工4-D視頻以指導實際施工（包括復雜節點的安裝過程視頻）。施工部門為負責人制，由負責人分配項目施工任務，完成時間等。針對該項目特點，本文將施工部門分為：圈梁專業、索專業、反射面專業和饋源系統專業。由不同專業根據實際工程復雜程度制定施工方案，然后在PW子系統上進行FAST施工方案整合并結合每個施工方案出施工動畫，討論比選以確定最終的施工方案和施工視頻。這樣，便可大大提高了施工方案制定和實際施工的工作效率。如圖5。

圖5 施工模擬

通過Navigator主要完成FAST的復雜工藝施工模擬，場地布置，碰撞檢測和成本控制。

1）Navigator的動態施工模擬在施工方案討論與比選方面提供了強有力地保證，清晰直觀地展示了復雜施工工藝的詳細流程；

2）Navigator的場地布置功能，在項目臺址貴州喀斯特地區顯得尤為重要，它為工程場地的合理布局和順利進行提供了可靠的依據；

3）Navigator碰撞檢查，快速幫助設計團隊找到500多個設計異常點，通過Navigator軟件對這些碰撞點進行了批注和處理；

4）Navigator精細的成本控制，大大節省了項目不必要的開支。

5、PW-生態分析

對于生態分析主要由生態部門完成，該部門主要工作是完成綠色施工和生態保護方案的制定和比選。生態部門為負責人制，由負責人分配生態分析任務，完成時間等。針對項目特點，本文將生態部門分為：綠色施工和生態保護。綠色施工主要是結合FAST施工特點盡量做到對環境的保護和減少對環境的污染，生態保護主要是針對FAST建設完成后對與自然和諧相處的分析和FAST周邊的綠化問題。如圖6。

圖6 FAST周邊綠化

FAST臺址選定在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮金科村的大窩凼洼地，直徑大約800米。大窩凼洼地的山梁最高為東南側山頭，標高1201m，洼地的最低點標高841m，最大相對高差達360m。非常符合FAST的地形要求，本項目充分利用大窩凼洼地，既保證了對環境的零破壞，又節約了500余萬的地形開挖成本。如圖7。

a FAST地形點云 b FAST地形模擬

圖7 FAST臺址

該過程主要通過MicroStation完成模型和地形的精確鏈接，以形成FAST總模型，再結合Navigitor對施工過程中環境進行最大可能的優化。當整體模型施工完畢，結合FAST模型特點在其周圍合理種植植被并由MicroStation分析。同時渲染出相應的照片級圖片和漫游動畫。

6、PW-運維階段

運維階段主要由運維部門完成，該部門主要工作是完成FAST運行和維護。運維部門為負責人制，由負責人分配項目運行任務，制定維護周期等。針對FAST的運維階段，本文結合PW軟件特點基于第三方軟件開發了基于BIM的運維管理平臺，并成功與PW完成對接。如圖8。

圖8 FAST運維管理平臺

圖9 FAST健康監測

通過將開發的基于BIM的運維管理平臺與PW的對接，成功的實現了對FAST的健康監測。如圖9。健康監測的內容是：在結構的使用壽命內，利用無損傷的監測方式獲得結構內部信息，達到檢測結構損傷或者退化的目的。主要用于對FAST工程的長期、結構全壽命監測，可以提供結構在復雜荷載（臺風、暴雪、地震）作用下，結構的安全度，保證結構的安全，延長結構的使用壽命。有了健康監測，使FAST的安全運營性提高了90%。同時，PW中的權限管理使業主方、設計方、施工方及制造方中的各個專業之間及上下游之間各司其職，各負其責。這又使FAST建造的安全性提高了90%。

結論

本文主要基于PW并結合Bentley相關軟件和其他第三方軟件完成了對FAST的全生命周期BIM模擬，為實際工程節約資金大約2000余萬，縮短工期大約3年。在應用軟件的過程中，切身體會到Bentley軟件在三位精確制圖中的強大之處，尤其是PW協同工作平臺，為工程的順利進行提供了不可磨滅的功勞。

在對PW的應用中，本文總結其應用特點為：

1）管理環境中的組織靈活性。高效創建、管理正在進行的工作--相關人員通過基礎設施工具和工作流方案，快速可靠地加快工作進程。

2）企業價值最大化。通過影響深遠的交付成果，以更為連貫、及時、有預見性的方式幫助項目相關人員和整個企業系統掌握信息。

3）及時可行的參與。通過意見同步，在所有相關設計師的工作環境中采取“封閉式”回饋的處理方式，加快有效地解決問題。

通過對本文關于FAST項目的敘述，希望能為相關工程技術人員提供有益的參考和借鑒，從而更好地為工程項目服務，產生更大的經濟和社會效益，從而更好的推動BIM在中國的發展。

Bentley projectwise 協同管理平臺 介紹

通過Bentley projectwise協同工作平臺,能夠把貴穿項目全生命周期中所有的信息進行集中.有效的管理。整合BIM全生命周期中各專業軟件產生的圖形與數據 ,實現BIM整個生命周期的協同工作。

1.ProjectWise可有效滿足設計單位的信息化項目管理、 圖文檔數據管理以及生產辦公0A的實際需求

從單位項目立項開始至設計過程,直至項目收尾過程中所有的合同文件、圖紙文件、參考文件、會議文件以及項目過程中所需的流程管理、進度控制、數據統計等工作部可以通過該平臺高效實現。

2.多訪問方式：支持WINDOWS/網頁版、移動端

用戶可以通過客戶端、網頁端、移動端(手機、 IPAD) 訪l可ProjectWise服務器。 ProjectWise與Windows對比: 無論是主菜単、工具欄 ,都顯得更加詳細和靈活, ProjectWise總體結中勾上是非常相似的;但是ProjectWise可以實現的功能更多,更強大。

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