印度塔塔KPO2号高炉项目BIM技术应用

印度塔塔KPO2号高炉项目BIM技术应用

一、 项目整体介绍

本项目是公司在印度钢铁市场上独立承揽的“一带一路”示范性工程，设计炉容为5873m ³ ，年产铁437.5万吨，是目前世界最大的新建高炉项目，参与专业多、复杂程度高，本项目全面遵循国际设计标准，项目沟通交付全英文表达，沟通成本高，而业主要求在22个月内完成设计工作，时间紧、任务重，由于本项目规模大、难度大，常规设计很难满足要求，中冶赛迪作为冶金建设国家队的领跑者，为打造精品工程，树立行业标杆，与业主经过多轮讨论协商后，双方一致决定，在本项目中实行智能P&ID设计和BIM正向设计，并运用BIM仿真技术优化设计方案。

二、 BIM技术在项目中的应用

BIM系统建设：软硬件资源集中部署在BIM云端，采用虚拟应用模式可实现硬件资源的动态分配、数据的顺畅流转，降低了高端资源的使用门槛，BIM设计软件除钢结构和设备设计软件外，均使用Bentley平台软件，保证设计过程中的在线实时协同和数据共享，同时BIM团队开发众多BIM设计相关的软件工具，累计开发工具30个，申请软件著作权8项，有效提升了各专业协同配合和建模出图的效率，为推进本项目实行BIM正向设计，BIM生产团队由设计人员组成，同时组建BIM研发咨询团队，向设计人员提供BIM软件工具开发和技术咨询服务，本项目实施过程中，对设计人员进行了BIM培训和考核，考核通过后，设计人方能开展设计工作，为本项目实现BIM正向设计提供了组织上的保障。

BIM建模水平：整个BIM设计范围包括高炉本体、炉顶、出铁场、热风炉等十几个工艺系统，建模规模大，模型复杂程度高。出铁场结构模型、炉体炉顶结构模型、炉底炉缸炉体模型、炉体冷却水系统模型、热风炉结构模型、热风炉管道模型，水处理系统模型、矿焦槽系统模型、水泵房配筋模型。

BIM仿真分析：基于自主开发的参数化仿真平台，普通设计人员输入设计参数，即可对炉缸传热进行仿真分析，快速获得结果，优化炉钢结构尺寸，全过程无需仿真专家介入，对热风炉壳、热风和冷风管网进行结构仿真分析，优化了炉壳结构形式和板材分布，热风管道的板厚和波纹管的布置以及冷风管网的制作类型和位置分布，对热风炉换风装置、炼铁车间进行流程仿真分析，指导优化设计方案，提高了冷热空气的均匀性，降低了出铁场的环境温度。对炉内料层结构、风口回旋区形状及煤粉燃烧、炉内化学反应等进行了计算分析，合理的论证和优化了炉型设计，并为高炉后期的稳定高效运行提供了指导性意见。

BIM协同能力：为保证正向设计的顺利实施，本项目制定了详细的BIM协同设计流程，模型通过设计人碰撞检查、BIM咨询团队审查、专业审核人、专业技术审查后才能发布，保证BIM模型从专业技术和表达形式上均满足交付要求。本项目基于ProjectWise搭建BIM协同设计平台，BIM开发团队基于平台开发了ERP同步工作流审核和归档工具，实现了自动同步ERP文件夹结构和权限、模型图纸的在线审核和一键归档，整个项目由14这个专业的设计人员在三个不同的办公区共同完成，实现了异地在线协同。

标准化建设：根据项目的特点和目标，制定了BIM管理标准文件和技术标准文件，规范各专业的协同流程和BIM设计工作，本项目编制管道等级表24个，美标支吊架类型108种，提升了管道及支吊架选材的标准化水平和设计效率，保证遵循国际设计标准，管道、支吊架、桥架等各类数据库规模达到21万行，设备模型文库数量达到20192种，OPM数据库形成了自主软件，有效地提高了BIM设计的效率。BIM模型实现全过程管理，分别按照30%、60%、90%进度提交给业主审核，业主参与BIM设计全过程，保证BIM的模型和信息深度达到业主的要求。

BIM出图：BIM协同流程中规定，模型通过审核后才能进行BIM出图和归档工作，从流程和制度上保证了图纸和模型的一致性，部分设备实现了计算书参数化驱动生成模型和施工图，出图质量和工程量统计准确度大大提升，极大的提高了设计质量和效率。

三、BIM应用效果分析

可视化效果：基本设计BIM模型向业主汇报展示设计方案，详细设计BIM模型经过轻量化处理，实现全场区的顺畅漫游，提高了沟通效率，降低了沟通成本。通过4D施工进度模拟的方式，向业主形象直观的展示施工进度和工序的安排，为施工优化提供有力的技术支撑，详细设计BIM模型导入VR平台，通过定制开发为业主提供了可视化沉浸式的方案体验感受和全新的员工培训方式。

优化效果：碰撞检查优化设计，本项目预先解决了设计中的1500余处的碰撞问题，对发现的问题进行修改优化设计，大幅减少了设计变更和施工返工，提升了项目的质量。仿真分析优化设计，本项目针对性的进行了BIM仿真分析，提升了设计质量，优化了设计方案。二次开发提升设计出图效率，开发了多专业的软件工具，提升了沟通协同，设计出图的效率。数字化交付，优化施工和运维，使用自主开发的BIM交付平台，实现项目数字化交付，助力业主实现施工和运维的数字化管理。

经济及社会效益分析：本项目充分运用了BIM云平台和协同设计平台技术，在参数化设计等二次开发的BIM工具的助力下，进行了智能P&ID设计和BIM正向设计，并实现了二维P&ID数据无缝流转至三维模型，同时利用仿真分析和碰撞检查等手段优化了设计方案。使本项目BIM技术的应用获得以下效益，基于BIM的VR培训系统参加了第19届中国金属冶金展、2018年美国国际钢铁工业技术展、首届中国国际智能产业博览会，让嘉宾身临其境地感受到中冶赛迪在高炉设计方面的核心装备和技术，引来众多嘉宾驻足和体验，取得了良好的社会效益。

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