BIM+建筑施工：数字化加工，革新工程安装

1.机电数字化加工流程

BIM技术下的预制加工作用体现在通过利用精确的BIM模型作为预制加工设计的基础模型，在提高预制加工精确度的同时，减少现场测绘工作量，为加快施工进度、提高施工质量提供有力保证。

管道数字化加工预先将施工所需的管材、壁厚、类型等一些参数输入BIM设计模型中，再将模型根据现场实际情况进行调整，待模型调整到与现场一致的时候再将管材、壁厚、类型和长度等信息导成一张完成的预制加工图，将图样送到工厂进行管道的预制加工，实际施工时将预制好的管道送到现场安装。因此，数字化加工前对BIM模型的准确性和信息的完整性提出了较高的要求，模型的准确性决定了数字化加工的精确程度，主要工作流程如图4-68所示。

图4-68 BIM机电设备安装数字化加工协作流程图

由图4-68可以发现，数字化加工需由项目BIM深化技术团队、现场项目部及预制厂商在准备阶段共同参与讨论，根据业主、施工要求及现场实际情况确定优化和预制方案，将模型根据现场实际情况及方案进行调整，待模型调整到与现场一致时再将管材、壁厚、类型和长度等信息导出为预制加工图，交由厂商进行生产加工。其考虑及准备的内容不应仅仅是BIM管道、管线等主体部分的预制，还包括预制所需的配件，并要求按照规范提供基本配件表。

同时，无论加工图或是基本配件表均需通过工程部审核、复核及补充，并根据工程部的需求计划进行数字化加工，才能够有效实现将BIM和工程部计划相结合。

待整体方案确定后制作一个合理、完整又与现场高度一致的BIM模型，把它导入预制加工软件中，通过必要的数据转换、机械设计以及归类标注等工作，实现把BIM模型转换为数字化加工设计图，指导工厂生产加工。

管道预制过程的输入端是管道安装的设计图，输出端是预制成形的管段，交付给安装现场进行组装。

如某项目，由于场地非常狭窄，各系统大量采用工厂化预制，为了加快进度和提高管道的预制精度，该项目在BIM模型数据综合平衡的基础上，为各专业提供了精确的预制加工图。项目中采用了Inventor软件作为数字化加工的应用软件，成功实现将三维模型导入到软件中制作成数字化预制加工图，如图4-69所示。具体过程如下所示：

1）将Revit模型导入Inventor软件中。

2）根据组装顺序在模型中对所有管道进行编号，并将编号结果与管道长度编辑成表格形式。编号时在总管和支管连接处设置一段调整段，以保证机电和结构的误差。另外，管段编号规则与二维编码或RFID命名规则应相配套。

3）将带有编号的三维轴测图与带有管道长度的表格编辑成图样并打印。

图4-69 某项目Inventor预制加工图

2.BIM机电设备安装数字化测绘复核及放样

现场测绘复核放样技术能使BIM建模更好地指导现场施工，实现BIM的数字化复核及建造。

通过把现场测绘技术运用于机电管线深化、数字化预制复核和施工测绘放样之中，可为机电管线深化和数字化加工质量控制提供保障。

同时运用现场测绘技术可将深化图的信息全面、迅速、准确地反映到施工现场，保证施工作业的精确性、可靠性及高效性。现场测绘放样技术在项目中主要可实现以下两点：

（1）减少误差，精确设计

所以通过先进的现场测绘技术不仅可以实现数字化加工过程的复核，还能实现BIM模型与加工过程中数据的协同和修正。

同时，由于测绘放样设备的高精度性，在施工现场通过仪器可测得实际建筑、结构专业的一系列数据，通过信息平台传递到企业内部数据中心，经计算机处理可获得模型与现场实际施工的准确误差。通过现场测绘可以将核实、报告等以电子邮件形式发回以供参考。按照现场传送的实际数据与BIM数据的精确对比，根据差值可对BIM模型进行相应的修改调整，实现模型与现场高度一致，为BIM模型机电管线的精确定位、深化设计打下坚实基础，也为预制加工提供有效保证。

对于修改后深化调整部分，尤其是之前测量未涉及的区域将进行第二次测量，确保现场建筑结构与BIM模型以及机电深化图相对应，保证机电管线综合可靠性、准确性和可行性，完美实现无须等候第三方专家，即可通过发送和接收更新设计及施工进度数据，高效掌控作业现场。

例如某超高层建筑，其设备层桁架结构错综复杂，同时设备层中还具有多个系统和大型设备，机电管线只能在桁架钢结构有限的三角空间中进行排布，机电深化设计难度非常之大，钢结构现场施工桁架角度发生偏差或者高度发生偏移，轻则影响到机电管线的安装检修空间，重则会使机电管线无法排布，施工难以进行。需要通过BIM技术建立三维模型并运用现场测绘技术对现场设备层钢结构，尤其是桁架区域进行测绘，以验证该项目钢结构设计与施工的精确性。如图4-70、图4-71所示为设备层某桁架的测量点平面布置图及剖面图，图中标识的点为对机电深化具有影响的关键点。

通过对设备层所有关键点的现场测绘，得到数据表并进行设计值和测定值的误差比对，见表4-3和表4-4。

图4-70 某超高层设备层桁架BIM模型中测绘标识点平面布置图

图4-71 某超高层设备层桁架测绘标识点剖面图

表4-3 某超高层设备层桁架测绘结果数据1 （单位：m）(www.xing528.com)

表4-4 某超高层设备层桁架测绘结果数据2 （单位：m）

利用得到的测绘数据进行统计分析，可得如图4-72和图4-73所示，项目该次测量共设计64个测量点，由于现场混凝土已经浇筑、安装配件已经割除等原因，共测得有效测量点36个，最小误差为0.002m，最大误差为0.076m，平均误差为0.031m。

图4-72 某超高层设备层桁架测绘结果误差离散图

图4-73 某超高层设备层桁架测绘结果误差分布图

从图4-72中可看出，误差分布在5cm以下较为集中，共31个点；5～6cm2个点；6～7cm2个点，7～8cm1个点，为可接受的误差范围，故认为被测对象的偏差满足建筑施工精度的要求，可认为该设备层的机电管线深化设计能够在此基础上开展，并实现按图施工。

（2）高效放样，精确施工

现场测绘可保证现场能够充分实现按图施工、按模型施工，将模型中的管线位置精确定位到施工现场。例如，风管在BIM模型中离墙的距离为500mm，通过创建放样点到现场放样，可以精确捕捉定位点，确保风管与墙之间的距离。管线支架按照图样3m一副的距离放置，以往采用的是人工拉线方式，现通过现场放样，确定放样点后设备发射激光于楼板显示定位点，施工人员在激光点处绘制标记即可，可高效定位、降低误差，如图4-74所示。

现场需对测试仪表进行定位，找到现场的基准点，即图样上的轴线位置，只要找到2个定位点，设备即可通过自动测量出这2个定位点之间的位置偏差从而确定现在设站位置。

确定平面基准点后还需要设定高度基准，现场皆已划定一米线，使用定点测量后就可获得。

通过现场测绘可以实现在BIM模型调整修改、确保机电模型无碰撞后，按模型使用CAD文件或3DBIM模型创建放样点。

同时将放样信息以电子邮件形式直接发送至作业现场或直接连接设备导入数据，实现现场利用电子图施工，最后在施工现场定位创建的放样点轻松放样，有效确保机电深化管线的高效安装、精确施工。

图4-74 某超高层现场测绘放样

3.数字化物流

机电设备中具有管道设备种类多、数量大的特点，二维码和RFID技术主要用于物流和仓库存储的管理。现通过BIM平台下数字化加工预制管线技术和现场测绘放样技术的结合，对数字化物流而言更是锦上添花。

在现场的数字化物流操作中给每个管件和设备按照数字化预制加工图上的编号贴上二维码或者埋入RFID芯片，利用手持设备扫描二维码及芯片，信息即可立即传送到计算机上进行相关操作。

在数字化预制加工图阶段要求预制件编码与二维码命名规则配套，目的是实现预制加工信息与二维码信息间的准确传递，确保信息完整性。数字化建造过程中采用二维编码的应用项目，结合预制加工技术，对二维编码在预制加工中的新型应用模板、后台界面及标准进行开发、制定和研究，确保编码形式简单明了便利，可操作性强，如图4-75所示。利用二维码使预制配送、现场领料环节更加精确顺畅，确保突显出二维码在整体装配过程中的独特优势，加强后台参数信息的添加录入。

该项目通过二维码技术实现了以下几个目标：

①纸质数据转化为电子数据，便于查询。

②通过二维码扫描仪扫描管件上的二维码，可获取图样中的详细信息。

③通过二维码扫描可获取管配件安装具体位置、性能、厂商参数，包括安装人员姓名、安装时间等信息，并关联到BIM模型上。

二维码技术的应用，一方面确保了配送的顺利开展，保证了现场准确领料，以便预制化绿色施工顺利开展；另一方面确保了信息录入的完整性，从生产、配送、安装、管理、维护等各个环节，涉及生产制造、质量追溯、物流管理、库存管理、供应链管理等各个方面，对行业优化、产业升级、创新技术以及提升管理和服务水平具有重要意义。

二维码技术在预制加工的配套使用中开创了另一个新的应用领域。运用二维码技术可以实现预制工厂至施工现场各个环节的数据采集、核对和统计，保证仓库管理数据输入的效率和准确性，实现精准智能、简便有效的装配管理模式，也可为后期数据查询提供强有力的技术支持，开创数字化建造信息管理新革命。

图4-75 预制图与二维码相对应