1.BIM技术在水泥工厂多维设计中的应用

1.1水泥工厂设计理念革命性转变 

就BIM技术在设计领域的应用来讲，它最成功之处在于实现了由抽象的二维设计向可视化的类实物的多维设计的转化。它彻底改变了传统的单纯平面设计的理念，转向了以设计对象为目标的“中心控制、多维辐射”的理念，即围绕设计对象这个“中心”，在同一时间内同时开展工艺、施工、暖通、自动控制等多方面的设计，因而其能在同一时间内高效高精度地完成多维度的设计任务并实现可视化。 

与传统的二维制图作比较，BIM建模针对的对象也不再是简单的点线面这些二维基本图元，而是直接操作像回转窑、气体和物料输送管道、燃烧室等一个个实体对象，通过赋予这些模型所独有的尺寸、形状、材质、物化属性等特征参数来使水泥设计模型的信息更加丰富。同时可以通过BIM技术强大的信息交换能力再对这些模型进行三维仿真的渲染呈现或者功能性的开发研究。可以说，利用BIM技术进行开发设计是继20世纪90年代全面推广应用CAD技术工程之后，我国水泥设计行业迎来的第二次技术革命。 

1.2水泥工厂仿真虚拟功能化呈现 

BIM技术能提供的功能比现在水泥行业已经实际应用的功能要多很多，这一切都是基于模型物件的参数化设计以及其强大的信息交换能力的。 

1.2.1可视化全厂漫游功能

与传统CAD图纸相比，水泥工厂的虚拟仿真模型无疑具有强大的优势性。首先模型通过3Dmax、玛雅等渲染软件的处理，使虚拟工厂具有电影级的视觉冲击效果，一开始展示便能抓住观看者的心，看图时只需通过漫游功能便能随时随地参观水泥虚拟仿真工厂。 

1.2.2装备细观和拆装功能 

由于水泥工厂中有许多复杂的设备，更加令人头疼的是在各个设备的连接处的部件，因为涉及到的空间角度变化大，异形比较多，所以在设计二维图纸时难度非常大，尤其是在找尺寸参数时特别麻烦，这不仅会增大图纸制作时错误出现的概率，也会给看图者增加很大的麻烦。而水泥工厂的虚拟仿真模型则依靠其直观准确的优点，使得看图者只需通过摇柄或者鼠标键盘即可随意拖动设备或装备，并可通过变换空间位置的方式从不同的角度来观察设备的外观和内部结构，还可通过对设备或装备进行拆卸、组装，来深入了解设备装备的设计理念及尺寸大小等。 

1.2.3防碰撞检测功能 

由于水泥工厂的设计与传统建筑相比不仅涉及到热工、电气、环境保护等专业方面，而且在建筑、结构、机电方面比传统建筑更加复杂，以至于施工方所得到的审核完的图纸还是存在张张都有错的现象，前人设想利用AutoCADforWindows平台提供的工具采用扫掠物体法进行检查，但依然存在检查次数多、运行速度慢和精确度不够的情况。相比之下，应用BIN技术平台下的模型碰撞软件，如AutodeskNavisworksManage，通过导入各专业的模型进行碰撞，重叠部分一目了然，从而完美确保了最后的准确性，大大减少了有关人力财力的浪费。

1.2.4工程资料查阅功能

在漫游过程中可以通过软件选择部件，调出选中部件的信息，获得大小尺寸、材质等信息，查阅十分方便，这也增加了看图的趣味性，大大减小了看图的枯燥感。 

1.2.5便捷的出图功能

在出图时，设计师可以通过三维视图浏览器对水泥工厂不同视图的切换，功能快捷设计水泥工厂的施工图，并且还可以导出明细表提前做好预算，以方便施工过程中的检查和监督。

1.3水泥工厂设计手段魔术般神奇

1.3.1专业族库的实用性

为了后期工作的简洁性和高效性，可以为水泥工厂设计建立一个三维专业族库，这对节省设计时间来说显得尤为重要，这样在设计水泥工厂时可通过调用族库中的模型，结合改变族的参数即可直接在空间放置水泥厂需要的构件模型，完成某一构件的设计。

以AutodeskRevit软件为例，其软件将族分成三类：系统族、标准构建族和内建族。Revit族的制作开发是建模工作能否顺利开始的前提。族能为模型的建立带来优势，便于其能通过数字信息来仿真模拟建筑实体或设备装备所应具备的真实信息，包括几何与非几何信息。制作族的质量既会影响到Revit的建模能力，也会影响模型的实际利用价值]。但建造好一个族，不仅要求设计者有较高的建模能力，还要求其具备包括流体力学、传热学、水泥工艺学等方面的专业知识。因为设计者在设计水泥窑炉等专业设备的族时，要清楚需要设计多少个参数，设计什么参数才能精确表达模型所对应构件的信息，并且要清楚各个构件之间的关联，这样在组建设备时才不会出现模型重叠、构件之间无法连接等不符合事实的情况。 

一般来讲，族的运用能大大减少时间和精力。在为水泥工厂设计制作族的过程中，由于水泥行业中设备复杂，标准件少，所以在建立水泥工厂设计族库时需要参数化的信息量巨大，要消耗相关企业大量的资源和时间，并且由于许多模型涉及到相关技术的保密性，相关企业一般不会将自己辛苦做出的族库市场化，只能将其列为企业机密。鉴于水泥行业设备装备的复杂性，以及BIM技术在水泥工厂设计行业推广应用的需要，有关部门应组织力量构建行业族库，为此基于BIM技术的行业族库的开发还有很大的市场潜力和应用前景。

1.3.2设计工具的高效性

在使用BIN建模软件如Revit建立一个新的水泥工厂三维模型时，如果系统已经建立起相应族库，即拥有全套各种类型的族，则在设计时如果遇到和族模块相类似构件，只需要在族库中调出族，通过修改参数得到目的模型。设计人员在设计类似族中的构件时只需要先新建一个文件，进入Revit的族模型编辑器，在设置的参照线和参照面的帮助下，对基本图形进行拉伸、旋转、融合等操作，并完成尺寸设计、标高定位和设备安放等过程，即可完成新的设备或装备构件三维形态的定格。在族的单元基本形态确定之后，在更加精确的设计方式中，还可以通过在族编辑器中通过编写公式以及条件语句的方式，对其设定一系列的参数来实现对族的数字化控制和定义，如设计管道时要设置材质、高度和半径等。

同时在进行工厂设计时，还可在自行设计标高轴网后，查找到墙、柱、门、窗等基本建筑族或窑、炉、水泥库等专业设备族，然后直接在空间放置族模块到相应位置，即可快速搭建水泥工厂，这就跟搭积木的感觉一样。因此，与用CAD软件画二维图纸相比在设计时更有趣味性，可大大提高工作效率，节省设计时间且设计效果更好。

在构建水泥工厂三维模型时，由于水泥工业的专业性和特殊性，许多构件并没有标准件，属于非标准件，但设计中又需要将诸如水泥窑炉等专业设备的所有构件参数化（特别是一些物理属性），因其结构的复杂性，参数需要不断地调整和比对，并且有些构件中有许多异形件，无法利用族库建模，为此可以借助饭金、放样等工具来快速实现异形件的无缝自动优化对接。

此外，若已有AutodeskCAD二维图纸，还可直接在软件中导入CAD二维图纸，用isBIM模术师一键翻模来快速完成由二维转向三维的设计。

1.3.3先进的三维显示技术

在用二维CAD图纸表达水泥工厂的异形件时，经常要用好几张图纸从各个视图表达异形件，力求图纸表达的精确性，但这同时也增加了绘图者的工作量。三维模型视图则很好地避免了这个问题，设计者只需设计出三维模型，便能通过三维浏览器全角度地切换视图，并且还可以通过功能键切换到全剖视图，二分之一剖视图和四分之一剖视图，让设计者轻松查看模型，完美解决了二维图纸视觉空间受限的不足，从而提高设计的精准性。

来源：邯郸BIM

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