一、项目简介

    作为上海烟草（集团）公司下属的核心制单位——上海卷烟厂始建于1925年，拥有“熊猫”、“中华”、“上海”、“红双喜”、“牡丹”等历史悠久、享誉世界的知名品牌。同时，厂区内绿荫环绕、花团锦簇与造型简洁、大气的厂房建筑一起构成了一座美丽的花园工厂。本次工程范围位于上海杨浦区76#、80#地块，为长阳路、怀德路，许昌路和规划路合围区域，80#地块位于76#以北，中间以昆明路相隔。本项目分为中华烟生产工房（76#地块）及中华烟辅助工房（80#地块）中间以一条连廊相连接，总建筑面积12.5万平方米。其中中华烟生产工房8.6万平方米，中华烟辅助工房3.9万平方米。

                                  图1 “中华”香烟厂模型效果图

    本项目中最初委托的BIM任务是中华烟生产工房的地下一层空压机房、卷接包管道层及辅房二层。由于BIM技术服务的委托时间是在工程发包施工阶段，建造厂正在进行准备施工计划，且工程时间紧迫，BIM建模作业需要在施工作业开展前完成逐项检查，需要在短短的2个月内完成并展现成效。因此，我们通过BIM模型改善建筑、结构及机电管线之间的冲突与不合理之处，提出改善建议方案，提升空间效益。后因在空压机房和卷接包管道层及辅房二层中BIM技术出色的应用，在后期又另增冷冻机房以及制丝管道夹层及辅房四层两个单体进行BIM应用。

二、BIM与深化设计

   用二维软件进行管线综合，各专业系统放在一起之后，辨认管线要占去很多时间，且准确度也值得怀疑。而采用BIM软件不仅可以利用其实时的信息化工具，准确的对管路特性和要求做到一目了然，也奠定了深化设计正确性的基础。

本项目的深化设计具有管线复杂、各专业安装技术要求各异且须配合的地方多、“不可预知”问题多等技术难点，我司采用BIM技术进行设计，可以通过建立中心数据库，各专业分别与之交互的模式，保证信息的及时更新和相关信息的实时查看。

1、三维模型

      各专业系统在进行三维化构建过程中，BIM建模人员通过图纸传递的信息和与相关人员的沟通，正确地理解和把握了设计原理和应当注意的规范要求，准确地输入各专业系统的设备、管路、辅材等构件的详细信息和技术要求（例如设备参数、材质、工作压力、安装方式及安装坡度等）。本项目中，设计师利用Revit平台分别创建了建筑、结构、暖通、给排水和电气专业的BIM模型，然后根据统一标准把各个专业的模型链接在一起，获得完整的建筑模型。

                             图2 卷接包管道夹层及辅房二层BIM模型

    本项目工期紧迫，B1层空压机房、卷接包管道夹层及辅房二层需在短时间内完成建模。上安机电BIM 技术团队依据机电发包图创建模型，机电模型分为：制丝、除尘、蒸汽、压空、空调、通风、排烟、消防、动力配电、照明、冷水、纯净水、软化水、安防、能源监控、综合布线等多个专业。借由协同作业的方式分配给不同的BIM专业工程师同步建造模型,BIM专业工程师通过各项系统和建筑结构模型之间的参考链接方式进行模型问题检查。模型问题检查包含管线配置的合理、管线与管线之间的冲突、管线与空间之间的冲突，将这些问题统一整合，通过调整模型展现实质性的成效。

                                                 图3 冷冻机房BIM模型

    本项目中第一个建模的是空压机房，也是上安机电BIM技术团队在工业项目上的首次尝试。由于Revit MEP 软件自带族的局限性，族文件种类少，参数修改难度大，无法满足种类繁多的工业设备和各种规格管道配件建模的需求，BIM团队顿时无从下手，通过讨论BIM团队决定采用3D MAX导入模型的方式进行建模，每个规格尺寸的设备、阀门、管件模型通过单独建模导入。但在其中不得不面对的一个问题是一个新的尺寸相对应就需要重新建一个新的模型，耗时耗力，建模效率也较为低下，特别对于工期紧迫的项目来说，初步建模工程可谓是艰苦万分。团队队员发扬吃苦耐劳，持续奋战的精神，经过一个多月的通宵达旦，加班加点后，终于研究摸索形成了自己的一套建模方式，制作出一系列可以修改参数的MEP族，只需修改部分参数，即可轻松实现修改各类设备、附件、配件尺寸规格的目的，大大提升了建模效率。

                             图4 空压机房三维模型

2、碰撞检测

    我们将构建好的建筑、结构、暖通、给排水和电气等专业模型整合到一起构成完整的建筑模型，再将整体模型导入分析工具中，检测碰撞冲突的类型及位置并生成碰撞报告。

首先进行机电各专业与建筑结构之间的碰撞检测，在确保机电与建筑结构之间无碰撞之后再对模型进行综合机电管线间的碰撞。

   同时，根据碰撞检测结果对原设计进行综合管线调整，对碰撞检测过程中可能出现的误判，人为对报告进行审核调整，进而得出修改意见。可以说，各专业间的碰撞交叉是深化设计阶段中无法避免的一个问题，但运用BIM技术则可以通过将各专业模型汇总到一起之后利用碰撞检测的功能，快速检测到并提示空间某一点的碰撞，同时以高亮做出显示，便于设计师快速定位和调整管路，帮助极大地提高了工作效率，本次冲突检查运用中主要采用的检查软件为Navisworks。

                                    图5 Navisworks碰撞检测过程

  本项目中最先开始的是空压机房和卷接包管道夹层及辅房二层这两个单体都为管线较复杂的区域。BIM团队先通过碰撞检测工具快速的统计和找到初步综合管线的碰撞点。

  如图所示，本项目中卷接包管道夹层及辅房二层空调送风管和回风管，按照机电发包图建模后经过碰撞后发现，尺寸为2100×1000的回风管及1000×400的送风管与2根800×1000的风管相碰撞，其次2根尺寸为DN250的消防管道也与风管发生碰撞。

                                          图6 BIM模型管线冲突检查修改

3、综合管线调整

   我们根据碰撞检测结果对原设计进行综合管线调整，同时对碰撞检测过程中可能出现的误判，人为对报告进行审核调整，进而得出修改意见。

   本项目中，空压机房和卷接包管道夹层及辅房二层都是直接按照设计院给予的图纸进行建模的。通过碰撞检测，发现了大量的冲突点。于是根据以下原则解决碰撞问题：小管让大管、有压管让无压管、电气管在水管上方、风管尽量贴梁底、给水管在上排水管在下等原则。同时也注意到有安装坡度要求的管路，如除尘、蒸汽及冷凝水等。最后综合考虑疏水器、固定支架的安装位置和数量应该满足规模要求和实际情况的需求，通过对管道的修改来消除碰撞点。

  将各专业管线全面整合后的建筑模型整体导入计算机分析工具中，采用逐个修改的方式，从上万个碰撞点逐步减少至几千个，几百个，几十个，检测各专业管线以及管线与建筑结构之间的碰撞冲突最后实现模型的“零”碰撞。

                                            图7 BIM综合模型碰撞检测调整至“零”碰撞

                      利用Revit MEP软件对综合管线进行调整后，最终生成二维施工图

                                       图8地下二层J-J剖面处的BIM模型与其生成的施工图

 4、三维可视化

  通过Navisworks Manage软件的三维可视化功能，我们在观察管线综合布局的同时还可以及时对管线排布不合理处进行调整。

                                                       图9利用软件任意角度观察冷冻机房模型

                                            调整前                                                                                   调整后

                                                                      图10 BIM机电综合模型调整前后对比

  在BIM模型中，不仅可以反映管线布留的关系，还能结合软件的动画设计功能模拟施工效果。在模型调整完成后，我司BIM设计人员可提供模拟施工效果服务。通过现场实际施工进度和情况与所建模型进行详细比对，并将模型调整后的排列布局与施工人员讨论协调，充分听取施工人员的意见后确定模型的最终排布并加以演示。

                 a 冷冻机房BIM三维模型                                                           b 冷冻机房现场施工照片

                                                     图11冷冻机房BIM三维模型与现场照片对比

 BIM的三维数字化模型为我们营造了一种新的施工管理模式，各专业分包利用模型以一种可视化的交流方式，共同参与制定施工方案，减少施工管理沟通盲区，在大量降低了项目管理成本的同时，却提高了项目品质，这也是BIM给予我们节能增效的很好提示。

三、总结

  由于本项目系统众多，管线排布相当复杂。按照BIM管理模式来进行施工的区域，管线交错碰撞几乎为零，且各专业分包利用模型开展施工方案、施工顺序讨论，可以直观、清晰地发现施工中可能产生的问题，并一次性给予提前解决，大量减少了施工过程中的误会与纠纷。同时，随着返工率的减少，材料浪费受到控制，施工品质也得到保证。反观，没有BIM参与的施工区域，各专业分包不能做到各行其道，不仅影响到管线排布的视觉效果，且由于施工顺序、规范要求等一系列问题，造成了返工、管线绕行等诸多不必要的浪费现象。尤其在安装工程的后阶段，各专业的协调难度不断增加，个别专业施工只能采用应急补救的办法，相当程度上影响到施工品质。

通过BIM技术在上海卷烟厂“中华”牌卷烟专用生产线技术改造项目中的运用， BIM技术团队实现了在施工单位进场前完成综合调整、方案预演等前期准备，在精确计划、精确施工、提升效益方面发挥了巨大作用，这为绿色设计和环保施工提供了强大的数据支持，确保设计和安装的准确性、提高安装一次成功率、减少返工、降低损耗，节约了工程造价，既提高了项目的建造品质，又为项目节约了大量的资源。据本项目初步统计利用BIM技术改善项目产出和团队合作70%，三维可视化更便于沟通，提高企业竞争力60%，减少50%～70%的信息请求，缩短5%～10%的施工周期，减少20%～25%的各专业协调时间。

  上海卷烟厂“中华”牌卷烟专用生产线技术改造项目作为推广BIM理念的试点项目，更是展示BIM技术的重要起点。在项目建设过程中，不但通过全面使用BIM技术协助现场施工，更力求通过与产业链各领域、各环节的企业进行战略合作，促进社会配套的完善，从而改变施工单位的传统理念，打造全新的施工工艺流程与操作模式。发挥各自在行业中的技术优势，强强联手，实现资源优化、服务优化、信息集成的现代建设模式。通过产业链资源的整合，拓展了BIM运用广度，也使得上安机电BIM技术团队对BIM技术的操作与运用能力得到了升级，对BIM整体掌控更为娴熟。

    BIM作为建设部“十一五”期间大力推行一项重要技术，今后的五年中将会得到更强力度的推广与实施。它的运用将覆盖于包括工业建设在内的所有项目。然而，在上海卷烟厂“中华”牌卷烟专用生产线技术改造项目中的BIM运用，也仅仅是一次简单接触。目前，4D施工方案模拟、专项目技术模拟；以及5D的施工计划控制、工程成本控制、设备材料采购计划、工程信息查询；乃至日后厂房维护管理过程中的信息数据组建、查找反馈等等工作BIM都能一一解决。我们还将在软件开发运用、深化设计、设备制造及配套产品等各建造环节，引入新技术、新材料及全新施工工艺。以创新的理念驱动行业间的交流与合作。充分发挥各自领域内的技术优势，连横合纵，开启一站式设计安装全新模式，将以BIM理念作为加强落实集团绿色建筑标准的重要推手，把基建项目作为低碳制造、绿色建筑的重要平台，在上海烟草新一轮的建设高峰到来之际，实现上烟集团国内一流、国际先进的美好愿景！

                    图12利用模型模拟导出预制加工图