(中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣州 510220 )

前言

傳統(tǒng)的機(jī)電工程施工圖難以用于工廠預(yù)制，如高樁碼頭給水工程設(shè)計(jì)涉及的管道通常為明敷金屬管，傳統(tǒng)的CAD制圖及Revit建模難以表達(dá)真實(shí)的單根管道長度等信息，往往造成管道安裝施工過程中的裁管或焊管等二次加工，從而造成了一定的材料浪費(fèi)，并對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生影響[1]。因此借助BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)給水管網(wǎng)模型的真實(shí)表達(dá)并應(yīng)用于工廠預(yù)制具有實(shí)際意義[2-3]。

目前，BIM技術(shù)正逐步應(yīng)用到工程的設(shè)計(jì)施工運(yùn)維階段，提高了工程領(lǐng)域眾多環(huán)節(jié)的效率和質(zhì)量[4]。Revit是目前BIM設(shè)計(jì)的主流平臺(tái)[5]，應(yīng)用廣泛。但對(duì)于給水專業(yè)，Revit創(chuàng)建的模型還不能達(dá)到預(yù)制加工的深度，特別是管道、管件及閥門閥件等Revit族尚沒有統(tǒng)一的族庫標(biāo)準(zhǔn)，且Revit在預(yù)制加工圖等方面還不完善。因此不斷有人對(duì)Revit管道模型進(jìn)行深度設(shè)計(jì)的研究，例如施俊杰開發(fā)了管道預(yù)制加工插件，可以將Revit中的管道模型生成Inventor中的管道預(yù)制加工圖[6]。而Fabrication CADmep提供了機(jī)電模型深度設(shè)計(jì)的平臺(tái)，可以非常方便地與Revit完成交互式設(shè)計(jì)。

美國建筑師協(xié)會(huì)(AIA)的E202號(hào)文件中定義了BIM模型的五種LOD等級(jí)來表達(dá)BIM模型的深度[7]。從該文件可知，LOD 400的BIM模型需達(dá)到零件預(yù)制的要求，LOD 500的BIM模型則需完全與竣工實(shí)體一致。Fabrication CADmep提供了使用真實(shí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)創(chuàng)建的預(yù)制構(gòu)件庫，從而能使模型滿足預(yù)制和安裝工作的要求，且能深化模型精度至LOD400，甚至LOD500。

因此結(jié)合Revit創(chuàng)建的給水模型，再交互延伸到Fabrication CADmep進(jìn)行深化設(shè)計(jì)就顯得非常有意義。

1 Fabrication CADmep簡介

Fabrication CADmep軟件是將Autodesk公司現(xiàn)有的機(jī)械、電氣、管道設(shè)計(jì)產(chǎn)品(例如Autodesk Revit)與預(yù)制詳圖階段集成的完整解決方案，能滿足機(jī)電施工的詳圖設(shè)計(jì)、預(yù)制和安裝需求。通過使用Fabrication CADmep基于現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)創(chuàng)建的預(yù)制構(gòu)件可以創(chuàng)建更精準(zhǔn)的詳圖并直接驅(qū)動(dòng)機(jī)電預(yù)制加工[8]。

圖1 Fabrication CADmep中服務(wù)名稱和服務(wù)樣板的設(shè)置對(duì)話框Fig.1 Service Name and Service Template setting panel in Fabrication CADmep

Fabrication CADmep內(nèi)置了一些構(gòu)成預(yù)制部件的內(nèi)容庫，也可在Autodesk相關(guān)網(wǎng)站中下載某些廠商的內(nèi)容庫。

Fabrication CADmep中定義了服務(wù)名稱(Service Name)和服務(wù)樣板(Service Template)。服務(wù)名稱中集合了相應(yīng)類型的管道、管件及設(shè)備等構(gòu)件。服務(wù)樣板則規(guī)定了管道連接的方式，構(gòu)件選用的規(guī)則等。服務(wù)名稱和服務(wù)樣板的設(shè)置對(duì)話框如圖1所示。

Fabrication CADmep中的主要工具欄如圖2(所示，工具欄主要提供了建模、標(biāo)注及出圖等功能。

圖2 Fabrication CADmep中主要工具欄Fig.2 Main Toolbar in Fabrication CADmep

2 Revit和Fabrication CADmep在給水管網(wǎng)深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 工作流程

Revit在給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中的工作路線通常為“創(chuàng)建項(xiàng)目文件”-“鏈接其他專業(yè)模型”-“創(chuàng)建模型”-“碰撞檢查”-“完善模型”-“生成圖紙”-“生成工程量”。通過Revit創(chuàng)建的模型、圖紙和工程量比傳統(tǒng)CAD的設(shè)計(jì)成果更精細(xì)，具備指導(dǎo)施工的要求，但對(duì)于構(gòu)件預(yù)制(如管材預(yù)制、橋架預(yù)制等)和裝配圖的深度要求則還有距離，借助Fabrication CADmep的精細(xì)化設(shè)計(jì)工具則能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件預(yù)制及裝配圖。利用Revit與Fabrication CADmep進(jìn)行給水專業(yè)交互式延伸設(shè)計(jì)的工作流程如下：

1)在Revit中進(jìn)行管網(wǎng)建模；

2)利用”RME to FAB”系列插件將Revit中管網(wǎng)模型轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)線文件(.RIF)，該插件界面如圖3所示；

圖3 Revit中的“RME to FAB”系列插件Fig.3 "RME to FAB" series plug-ins in Revit

3)在Fabrication CADmep中導(dǎo)入.RIF文件，并初步生成模型，然后對(duì)模型中的管道及管配件規(guī)格進(jìn)行設(shè)置，以精確確定其尺寸，并完善模型；

4)在Fabrication CADmep中進(jìn)行模型標(biāo)注，設(shè)置下料表及裝配圖樣式，并生成裝配圖和下料表。

2.2 優(yōu)勢和特點(diǎn)

使用Fabrication CADmep與Revit交互進(jìn)行給水模型的深度設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)勢。

1)Fabrication CADmep的模型文件可以與Revit模型文件實(shí)現(xiàn)互導(dǎo)，并且Reivt從2016版開始新增了“預(yù)制零件”功能，該功能是將Fabrication CADmep中的預(yù)制構(gòu)件應(yīng)用于Revit模型中，這更加強(qiáng)了兩款軟件的互通性。

2)Fabrication CADmep能夠和Revit交互延伸設(shè)計(jì)模型的生命周期并減少重復(fù)建模。

3)Fabrication CADmep可與Fabrication ESTmep對(duì)接，利用ESTmep強(qiáng)大的成本分析功能可以實(shí)現(xiàn)給水系統(tǒng)更精準(zhǔn)的造價(jià)。

圖4 Revit中創(chuàng)建的棧橋上消防、生產(chǎn)給水三維典型安裝圖Fig.4 Typical Graphic Model of Firefighting System and Production Water System at trestle in Revit

4)Fabrication CADmep內(nèi)置了豐富的構(gòu)件庫，也可在Autodesk相關(guān)網(wǎng)站中下載某些廠商的構(gòu)件庫，其模型直接反應(yīng)最后的施工成品，模型精細(xì)度高。

5)Fabrication CADmep具有強(qiáng)大的編號(hào)(可對(duì)相同構(gòu)件指定同一編號(hào))、預(yù)制裝配圖功能，可用于管道、管件等的預(yù)制加工生產(chǎn)。

3 工程應(yīng)用研究

印尼某電廠配套碼頭項(xiàng)目中涉及的生產(chǎn)供水、消防等管道工程，具有管線長，交叉多的特點(diǎn)。本項(xiàng)目管道多采用法蘭、卡箍連接，其標(biāo)準(zhǔn)管道長度為6m或3m，而實(shí)際安裝過程中會(huì)出現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)長度的管段，以往施工現(xiàn)場通過裁切標(biāo)準(zhǔn)管道來實(shí)現(xiàn)，往往造成一定的管道材料浪費(fèi)，且耗費(fèi)工時(shí)。因此，本項(xiàng)目采用Fabrication CADmep與Revit交互進(jìn)行給水模型的深度設(shè)計(jì)，精確計(jì)算每段管道的長度及管配件的尺寸，然后在工廠中生產(chǎn)出所有規(guī)格的管道和管配件，避免現(xiàn)場的二次加工就顯得非常有意義。

本項(xiàng)目在工程設(shè)計(jì)階段利用Revit建模并利用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測、優(yōu)化管路設(shè)計(jì)[9]，以及出具施工圖[10]。然后在深化階段將Revit模型導(dǎo)入至Fabrication CADmep進(jìn)行深化建模設(shè)計(jì)，得出每段管道長度和管件規(guī)格(如法蘭厚度、墊片厚度、彎頭曲率半徑等)，以達(dá)到工廠化預(yù)制生產(chǎn)的要求，且出具了棧橋上消火栓及沖洗栓的典型安裝圖。本方法為現(xiàn)場材料采購及安裝施工提供了有力支撐，精確提供了材料表，有效減少了現(xiàn)場二次加工的工作量，提高了施工精度和效率。

在Revit中鏈接水工結(jié)構(gòu)、棧橋結(jié)構(gòu)等模型后進(jìn)行給排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)建模及碰撞檢測，優(yōu)化管路后的三維典型安裝圖如圖4。利用第2節(jié)中所述方法，在Fabrication CADmep進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，生成的裝配圖及下料表如圖5所示。

圖5 Fabrication CADmep中生成的棧橋上消防及生產(chǎn)給水典型裝配圖及下料表Fig.5 Deepening assembly drawings and material lists of Firefighting System and Production Water System at trestle in Fabrication CADmep

本項(xiàng)目通過Fabrication CADmep的深化設(shè)計(jì)，在模型中實(shí)現(xiàn)了墊片厚度，連接件插入深度的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了管道分段，為施工方采購及安裝施工提供了詳細(xì)的裝配圖、精確的每段管道長度及管道連接形式等信息。

4 問題與展望

Revit與Fabrication CADmep合用提供了一條給水管網(wǎng)深度設(shè)計(jì)到預(yù)制的途徑，為目前BIM技術(shù)在給水領(lǐng)域深度應(yīng)用至預(yù)制加工階段提供了方法。然而筆者認(rèn)為該路徑仍然存在一些需要改善的地方。

(1)創(chuàng)建符合中國標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件庫

目前Fabrication CADmep中的構(gòu)件庫均為符合歐美標(biāo)準(zhǔn)和來自歐美廠商的構(gòu)件庫，雖然Fabrication CADmep提供了自定義構(gòu)件的工具，但自定義的構(gòu)件如何判斷其是否符合真實(shí)產(chǎn)品仍然沒有解決途徑。因此對(duì)于建立符合中國標(biāo)準(zhǔn)和中國廠商的構(gòu)件庫則需要中國標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和中國廠商的參與，對(duì)此還需做大量工作。

(2)生成管道軸測圖

管道軸測圖(簡稱ISO圖)是管道設(shè)計(jì)中常用的圖紙表達(dá)方法[11]，它是目前工廠內(nèi)管道、管件預(yù)制生產(chǎn)所使用的主要圖紙。Fabrication CADmep雖然提供了生成管道數(shù)據(jù)文件(.PCF格式)的工具，但仍然沒有生成效果完好的ISO圖的模塊。因此如何將Fabrication CADmep或Revit中管道模型完好的轉(zhuǎn)化成ISO圖可以成為將來軟件開發(fā)的方向。

(3)Revit與Fabrication CADmep的合并

目前Revit中內(nèi)置了Fabrication CADmep預(yù)制零件模塊，可以在Revit中直接使用Fabrication CADmep中的構(gòu)件，我們已經(jīng)看到Revit與Fabrication CADmep整合的趨勢。但在Revit中創(chuàng)建的Fabrication CADmep構(gòu)件不能像族對(duì)象一樣對(duì)它進(jìn)行管道系統(tǒng)類型、流量等參數(shù)的設(shè)置，因而目前最佳的實(shí)踐路線仍然為Revit與Fabrication CADmep交互延伸設(shè)計(jì)。該路線需要設(shè)計(jì)人員對(duì)這兩種軟件都掌握，增加了學(xué)習(xí)成本和電腦的硬件成本。因此，Revit與Fabrication CADmep更加深度的整合，使得一款軟件解決給水專業(yè)從設(shè)計(jì)建模到深化至預(yù)制的全流程顯得很有必要。

5 結(jié)語

Revit與FabricationCADmep交互延伸設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)給水專業(yè)從設(shè)計(jì)建模到深度設(shè)計(jì)預(yù)制的過程。本文基于Revit 2018和Fabrication CADmep 2018，總結(jié)了Revit與FabricationCADmep在給水工程深度設(shè)計(jì)中的工作路線和工廠預(yù)制的路徑。該工作路線以印尼某電廠配套碼頭工程為應(yīng)用研究對(duì)象，提高了該工程的施工采購準(zhǔn)確度和安裝施工的效率。本文針對(duì)給水專業(yè)BIM深化設(shè)計(jì)的實(shí)際需要提出了從業(yè)人員可以從“創(chuàng)建符合中國標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件庫”、“生成管道軸測圖”以及“Revit與Fabrication CADmep的合并”等方面來對(duì)Fabrication CADmep進(jìn)行創(chuàng)新。