PLM實(shí)例2:吳江水廠工程

    吳江水廠的濾池是和長江大橋工程同一時(shí)期建模的項(xiàng)目，都是為了驗(yàn)證達(dá)索PLM的優(yōu)勢和大模型處理的性能優(yōu)勢（圖9），圖中的模型細(xì)節(jié)程度比較詳細(xì)的。模型深度是施工圖深度。尤其是這樣詳細(xì)的濾頭在Revit中就早已不能動了。但是達(dá)索CATIA軟件中這么復(fù)雜的模型還能顯示得非常流暢。

圖9 吳江水廠三維模型

    濾池模型的快速參數(shù)化設(shè)計(jì)也是本項(xiàng)目的一個(gè)特色。CATIA可以和Excel計(jì)算表（工藝計(jì)算書）無縫連接。通過調(diào)整計(jì)算書參數(shù)可以控制模型的變化，包括工藝參數(shù)變化帶來的水池格數(shù)變化，通過參數(shù)改變尺寸和形式等（圖10）。

圖10 吳江水廠濾池模型的快速參數(shù)化設(shè)計(jì)

    因?yàn)槎�維圖是從三維模型剖切而來的，所以二維圖也跟著模型的變化被Excel表格更新驅(qū)動了。同時(shí)，也可以根據(jù)參數(shù)來控制細(xì)部形式，如從雙堰到單堰的變化，出水堰形式從橫堰到縱堰的變化，甚至每格出水不單獨(dú)設(shè)堰的變化，V形槽形式從混凝土到不銹鋼的變化等。

PLM實(shí)例3：深安大橋工程

    深安大橋工程實(shí)例是為了達(dá)到全生命周期管理，協(xié)同設(shè)計(jì)，多個(gè)應(yīng)用目標(biāo)一個(gè)核心模型等等，是把建模、分析、漫游、仿真、維護(hù)等結(jié)合起來的一次探索，并深化了骨架+文檔模板的建模方法。深安大橋主要針對方案階段的三種橋型比較，突出考慮拱橋方案以及初設(shè)階段的拱橋建模和分析等多個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

    不同的構(gòu)件由不同設(shè)計(jì)人員分別單獨(dú)建立文檔模板，然后各自以主橋骨架的相應(yīng)部分為參考進(jìn)行實(shí)例化最終形成整體拱橋模型。在建立深安大橋主橋骨架時(shí)，預(yù)先假定主橋道路中心線，以此為基礎(chǔ)建立拱橋骨架模板包括建立主梁、主拱、副拱、吊桿等構(gòu)件骨架，每個(gè)構(gòu)件都做成參數(shù)化構(gòu)件。在實(shí)際道路中心線中調(diào)用前面定義的骨架模板進(jìn)行實(shí)例化，便得到實(shí)際的主橋骨架（圖11）。在完成各個(gè)構(gòu)件模板的建立后，分別在完成的主橋骨架上進(jìn)行各自的模板實(shí)例化，在加上一些附屬設(shè)施的建立，最終得到完整的拱橋模型。

圖11 深安大橋模型及其主橋骨架模板的實(shí)例化及結(jié)果

    本實(shí)例的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是一個(gè)模型多種用途的信息模型和全生命周期管理的概念。從模型建立（方案模型）到模型深化（初設(shè)模型，包含地形建模）再到性能分析計(jì)算、效果展示、交互漫游、信息模型的瀏覽器查詢和全生命周期管理等。本實(shí)例充分體現(xiàn)了作為V6平臺整體解決方案的無縫連接的優(yōu)勢和模型數(shù)據(jù)庫化的優(yōu)勢。

其他PLM實(shí)例

    呼和浩特立交項(xiàng)目總共有5座立交，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作2周就完成了5座立交的三維設(shè)計(jì)（圖12），在方案投標(biāo)的過程中得到了業(yè)主的認(rèn)可和好評，并最終贏得項(xiàng)目。

圖12 呼和浩特市立交項(xiàng)目三維模型和漫游

圖13 江陰市錫澄運(yùn)河澄江西路通道工程

    江陰市錫澄運(yùn)河澄江西路通道工程（圖13），是數(shù)字化樣機(jī)和虛擬體驗(yàn)的又一個(gè)實(shí)例。通過交互式的漫游可以在建造之前就如同建好一樣身臨其鏡的體會，如感受駕車體驗(yàn)，感受視角和建筑物的景觀等等，可以提前發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)設(shè)計(jì)。

BIM和PLM新技術(shù)應(yīng)用價(jià)值和效果

    BIM和PLM新技術(shù)的價(jià)值主要體現(xiàn)在，三維的視圖更美觀、直觀、易懂，溝通效率更高；三維的核心模型的分析計(jì)算和出圖更精確，便于管理修改和保證惟一性；三維樣品的出現(xiàn)，可以檢查碰撞，查看三維效果，減少了返工和重建，更加經(jīng)濟(jì)和高效：真正協(xié)同的平臺便于管理提高質(zhì)量；可以用于后期的模型拓展了業(yè)務(wù)范圍，可以延伸到施工和運(yùn)維。這些優(yōu)點(diǎn)綜合起來就可以提高核心競爭力。

更好地展示設(shè)計(jì)理念

    三維展示空間設(shè)計(jì)效果比二維圖形設(shè)計(jì)擁有無可比擬的優(yōu)勢，為創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了有效的手段。建筑設(shè)計(jì)師從二維圖的描述升級到了三維圖的更直觀的藝術(shù)效果，可以全方位、更真實(shí)地展示設(shè)計(jì)效果。三維設(shè)計(jì)成果直觀清楚，并且立時(shí)可見，方便了非本專業(yè)領(lǐng)域的人領(lǐng)會并理解設(shè)計(jì)意圖和理念，這對于科學(xué)決策有著非常重要的意義。

    傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)成果為一張張的平面圖，并不直觀，只有建造完工后才能呈現(xiàn)出來，而采用三維可視化設(shè)計(jì)手段卻可以使效果在設(shè)計(jì)之時(shí)就呈現(xiàn)出來，在設(shè)計(jì)理念的表達(dá)上非常直觀且清楚。三維設(shè)計(jì)成果可直接用于演示、招投標(biāo)書、成果匯報(bào)、項(xiàng)目進(jìn)度控制等，相較于二維設(shè)計(jì)圖，三維的項(xiàng)目解說和演示更為直觀且更具科學(xué)性、準(zhǔn)確性和說服力，更便于與業(yè)主溝通（圖14）。

圖14 三維更好的展示設(shè)計(jì)理念

提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量

    形體復(fù)雜構(gòu)筑物因其幾何變量數(shù)量繁多，通常就需要較多的平面圖、立面圖和剖面圖以完整表達(dá)相互幾何關(guān)系。用傳統(tǒng)二維方法畫平、立、剖面圖工作量繁重，而且，因無法保證完全準(zhǔn)確使得校對、校核需要花費(fèi)大量的時(shí)間來查錯(cuò)糾錯(cuò)。使用三維設(shè)計(jì)通過三維形體直接得到二維平、立、剖面圖并可以快速成圖，保證圖紙準(zhǔn)確率，從而顯著減輕設(shè)計(jì)人和校對校核的工作量。實(shí)現(xiàn)了三維模型與設(shè)計(jì)表達(dá)（二維圖）的雙向關(guān)聯(lián)，模型與設(shè)計(jì)圖形一致性，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量；設(shè)計(jì)圖形從模型中提取，提高設(shè)計(jì)效率。三維設(shè)計(jì)成果進(jìn)行任意剖切，輸出各種剖切圖，可以檢查各部件相互關(guān)系、距離、干涉等情況，使得設(shè)計(jì)更為合理和優(yōu)化。

    二維設(shè)計(jì)中往往要到最后會簽的時(shí)候才能發(fā)現(xiàn)專業(yè)之間設(shè)計(jì)不合理問題。在三維設(shè)計(jì)中從一開始就自然而然地在三維模型中被注意并更改。只有三維才能真正做到協(xié)同設(shè)計(jì)和協(xié)同管理。三維模型的碰撞檢查與管線綜合非常容易。采用三維設(shè)計(jì)可以比較正確地計(jì)算出工程開挖量、混凝土方量，為節(jié)能減排提供依據(jù)。工程量統(tǒng)計(jì)更加精確和快速。

從設(shè)計(jì)延伸到施工

    三維模型可以更直觀地指導(dǎo)施工，對于比較復(fù)雜的設(shè)備安裝工程，三維表達(dá)可以避免施工過程返工，控制施工進(jìn)度。道路、橋梁設(shè)計(jì)與施工過程密切相關(guān)，合理的施工方案模擬、施工方案，可以減少施工費(fèi)用。形象的三維可視化進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度對比，方便業(yè)主對施工進(jìn)度了解和施工進(jìn)度管理（圖15）。

圖15 施工模擬和三維施工進(jìn)度指導(dǎo)施工

從設(shè)計(jì)延伸到運(yùn)維

    運(yùn)行維護(hù)信息管理，可以在B/S的架構(gòu)下通過瀏覽器查看模型信息。三維模型與數(shù)據(jù)庫、自控關(guān)聯(lián)，可以比較方便地查詢到運(yùn)行和維護(hù)所需要信息，控制設(shè)備的運(yùn)行。

    同時(shí)，通過對運(yùn)行維護(hù)階段的三維運(yùn)行模擬可以在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)并解決運(yùn)行中存在問題，讓設(shè)計(jì)更合理，也可以作為運(yùn)行人員的培訓(xùn)場景。在運(yùn)維上，讓信息傳遞給業(yè)主，讓三維從設(shè)計(jì)延伸出去，讓企業(yè)有更長的生命線。如果設(shè)計(jì)單位能從設(shè)計(jì)到運(yùn)維全面運(yùn)用PLM技術(shù)就形成了亮點(diǎn)，形成了核心競爭力。

結(jié)論

    上海市政總院探索了滿足BIM和PLM理念的各種平臺，適應(yīng)道路、橋梁、水工、固廢處理、隧道、地下工程、軌道交通等專業(yè)要求開展BIM/PLM研究，雖然目前BIM和PLM軟件在市政工程領(lǐng)域的應(yīng)用還不是很成熟，但已經(jīng)把BIM和PLM理念和技術(shù)優(yōu)勢完全體現(xiàn)出來，并取得了一些成果。

    通過采用先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)協(xié)同管理平臺，多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，有助于提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，是工程管理手段發(fā)展的必然趨勢。通過在設(shè)計(jì)管理一體化BIM/PLM平臺的探索，對BIM/PLM在三維設(shè)計(jì)中的重要程度得到了深刻的認(rèn)識——只有充分利用BIM/PLM技術(shù)才能真正做到協(xié)同和全生命周期管理。

    通過BIM/PLM技術(shù)應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)了BIM/PLM的明顯優(yōu)勢，由于BIM/PLM技術(shù)還處于成長期，所以，軟件不夠成熟，可參考三維模型也不夠多，三維構(gòu)件庫和設(shè)備庫也不完善。但是，BIM/PLM是未來發(fā)展的必然趨勢，是未來企業(yè)核心競爭力所在，也是企業(yè)長期戰(zhàn)略的發(fā)展方向。

    通過工程實(shí)例的應(yīng)用，BIM的現(xiàn)有軟件基本上都是基于核心文件的，管理上沒有PLM的基于數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)合理，PLM現(xiàn)有軟件平臺具有一體化的無縫連接上下游工作的優(yōu)勢。但是，上海市政總院專業(yè)很多，要根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和項(xiàng)目特點(diǎn)來選擇平臺，目前的做法是打通BIM和PLM的接口，實(shí)現(xiàn)平臺間的自由轉(zhuǎn)化。

下一步建設(shè)目標(biāo)

    在今后的探索中，還需要做進(jìn)一步的深入研究，以更好地適應(yīng)市政工程設(shè)計(jì)的全過程管理。上海市政總院2010年加入AUTODESK公司開發(fā)者組織，成為這一組織中為數(shù)不多的來自設(shè)計(jì)院開發(fā)者。上海市政總院從2011年開始已經(jīng)和全球最成功的三維設(shè)計(jì)軟件公司達(dá)索公司總部簽訂了合同，共同開發(fā)適合市政設(shè)計(jì)領(lǐng)域的PLM軟件平臺——達(dá)索V6市政版。未來2年~3年內(nèi)，將在3個(gè)方面繼續(xù)推進(jìn)提高新技術(shù)的應(yīng)用水平：一是漫游、性能分析、出圖、工程量統(tǒng)計(jì)：二是碰撞檢查、施工模擬、運(yùn)行模擬：三是施工仿真（橋梁）、運(yùn)行維護(hù)（凈水廠）、模型信息管理。

    在未來做到現(xiàn)有軟件和開發(fā)未來軟件以及二次開發(fā)并重，努力挖掘現(xiàn)有軟件的潛力，開發(fā)現(xiàn)有軟件的新用途。同時(shí)，積極配合大的軟件公司提出符合市政設(shè)計(jì)行業(yè)的新技術(shù)的開發(fā)需求，同時(shí)針對主要軟件進(jìn)行二次開發(fā)，盡量達(dá)到效率和效果的雙豐收。

    上海市政總院未來也考慮PLM平臺與企業(yè)管理信息系統(tǒng)集成，真正地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)管理和企業(yè)管理一體化。另外，通過模型的不斷積累、使用人數(shù)的增加，云計(jì)算會逐漸進(jìn)入我們的視野范圍，BIM/PLM的云計(jì)算尤其是私有云的應(yīng)用將是未來下一步的建設(shè)目標(biāo)。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：BIM和PLM在市政工程三維設(shè)計(jì)中的應(yīng)用(二)

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