基于模型的三维工艺系统的规划与应用
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从基于模型的定义(MBD)到基于模型的企业(MBE)当前,驱动制造业创新和持续发展的动因正在注入新的要素并由此引发其架构的巨大变化,从美国的再工业化到德国的工业4.0再到中国制造2025,从中我们可以发现,制造业是全球经济稳定发展的重要驱动力,世界各国都意在占领未来制造业的制高点。
美国提出以“软”的服务为主,注重软件、网络、大数据等对工业领域服务方式的颠覆;德國通过价值网络实现横向集成、跨越整个价值链的工程端到端数字化集成、垂直集成和网络化的制造系统,来保证德国在传统制造领域的领先地位;中国提出以信息化和工业化深度融合为主线,在智能制造、互联网+的突破等方面来增强国家工业竞争力,带动产业数字化水平和智能化水平的提高。
在这个全球大背景下,智能制造体现着从传统制造向数字制造转型的创新方向——在保持灵活性的同时,兼顾提升生产效率、缩短上市时间、提高产品质量,其中最重要的是实现从企业管理、产品研发到制造控制的高度互联,其次是在整个价值链中集成IT系统的应用,第三是涵盖设计、生产、物流、市场和销售的生命周期的自动化控制和管理。
全球制造业数字化发展趋势新一轮工业革命为企业带来新应用,数字化技术贯穿于产品设计、生产规划、生产工程、生产执行、客户服务等的各个环节,以实现虚拟数字世界与现实生产世界的准确映射(图1)。
这个演进过程离不开物联网技术、云计算、大数据、工业互联网等新一代数字技术支持,离不开集成先进的数字工程环境、生产管理系统和现场自动化技术,并以此为平台达到数字技术在企业中的深刻应用,以最小的资源消耗获得最高的生产效率。
从全球视野看,数字制造技术的理念正在发生重大变化。
美国国家技术和标准研究院(NIST)提出从MBD(基于模型的定义)到MBE (基于模型的企业)的跃升,其要义是,模型驱动贯穿系统生命周期的各个方面和领域,一次创建并为制造、服务等所有下游重用。
国内制造业中,航空工业在MBD方面起步较早,当时基于模型的定义主要解决设计和制造的协同,最典型的应用是主机厂所在飞机设计阶段就采用全数字量表达飞机的几何特征,同时将数字样机传递到制造单位,在数字样机之上开展工艺设计、工艺仿真以及部分环节自动加工指令的生成。
CAPP定义CAPP(Computer Aided Process Planning)是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境,利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。
借助于CAPP系统,可以解决手工工艺设计效率低、一致性差、质量不稳定、不易达到优化等问题。
CAPP是将产品设计信息转换为各种加工制造、管理信息的关键环节,是企业信息化建设中联系设计和生产的纽带,同时也为企业的管理部门提供相关的数据,是企业信息交换的中间环节。
CAPP:计算机辅助工艺过程设计(computer aided process planning)CAPP的开发、研制是从60年代末开始的,在制造自动化领域,CAPP的发展是最迟的部分。
世界上最早研究CAPP的国家是挪威,始于1969年,并于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AUTOPROS;1973年正式推出商品化的AUTOPROS系统。
在CAPP发展史上具有里程碑意义的是CAM-I于1976年推出的CAM-I’S Automated Process Planning系统。
取其字首的第一个字母,称为CAPP系统。
目前对CAPP这个缩写法虽然还有不同的解释,但把CAPP称为计算机辅助工艺过程设计已经成为公认的释义。
CAPP(computer aided process planning,计算机辅助工艺过程设计)的作用是利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订,把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件。
它是通过向计算机输入被加工零件的几何信息(形状、尺寸等)和工艺信息(材料、热处理、批量等),由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。
计算机辅助工艺过程设计也常被译为计算机辅助工艺规划。
国际生产工程研究会(CIRP)提出了计算机辅助规划(CAP-computer aided planning)、计算机自动工艺过程设计(CAPP-computer automated process planning)等名称,CAPP一词强调了工艺过程自动设计。
BIM可视化技术在化工项目建设管理中的应用摘要:我国化工行业的不断发展,驱动了化工技术的不断升级,也带动了化工项目的建设。
化工项目建筑的土建与管线、设备协调施工需求较高,加上化工项目施工容易受到多重因素影响,这就增加了化工项目建设难度,BIM技术作为新型技术在化工建设领域应用越发广泛,也发挥出了较好的应用效果。
本文将围绕着BIM可视化技术在项目建设管理中的应用展开分析,从技术原理入手,结合实际案例BIM技术优势以及应用方式,并进一步探索BIM技术在化工建筑项目中的应用方向,以期为建设实践提供参考,促进化工项目建设管理现代化。
关键词:BIM可视化技术;项目建设管理;技术应用引言BIM技术能够通过对项目数据信息的集成分析构建数字模型,从而为项目设计、施工、管理和运行进行模拟,有助于进行设计方案的实时更改和信息共享,这对于项目建设管理具有重要意义。
在化工建设工程管理中应用BIM技术,能够更加高效地掌握建设进度,提升施工效率,实现全过程和全方位的管理。
相关单位在实际工作中应探索BIM技术的应用方式,发挥其可视化、模拟化的优势,提升建设管理水平。
1.BIM技术概述BIM技术是建筑信息模型技术的英文缩写,项目建设过程中引入这项技术,可在数据信息的基础上完成工程三维立体模型的构建,促进建筑工程实现信息化建设,实现施工过程管理工作的优化完善,为确保工程质量打好基础。
建筑信息模型技术是建筑工程设计方案和过程管理万无一失的有力保证,它有明显的技术优势,在它的加持下,建筑工程的过程管理技术应用手段更加丰富,确保各项管理工作达到设计方案要求,从而取得良好的信息化管理效果。
而且,对建筑信息模型技术的成功运用,能确保工程建设顺利进行,避免各种安全风险造成重大事故,确保施工过程的安全稳定性。
2.BIM可视化技术在项目建设管理中的应用2.1.工程概况陕西渭河彬州化工有限公司拟在彬县新民塬能源化工园区建设年产30万吨煤制乙二醇项目。
基于BIM技术的施工管理优化在当今的建筑行业中,施工管理的效率和质量对于项目的成功交付至关重要。
随着科技的不断进步,建筑信息模型(BIM)技术的出现为施工管理带来了革命性的变化。
BIM 技术通过数字化的方式整合了建筑项目的各种信息,为施工管理提供了更加精确、高效和全面的解决方案。
本文将探讨基于 BIM 技术的施工管理优化,包括其在进度管理、质量管理、成本管理和安全管理等方面的应用。
一、BIM 技术在施工进度管理中的优化施工进度管理是施工管理的重要组成部分,直接关系到项目的按时交付。
传统的进度管理方法往往依赖于二维图纸和横道图,难以直观地展示施工过程和各工序之间的逻辑关系。
而 BIM 技术的引入可以有效地解决这些问题。
通过 BIM 软件,可以创建包含时间维度的三维模型,即 4D BIM 模型。
在这个模型中,施工过程中的每一个工序都与时间相关联,可以清晰地看到项目的施工进度计划。
施工管理人员可以直观地了解到每个施工阶段的开始和结束时间,以及各个工序之间的先后顺序和搭接关系。
这有助于提前发现潜在的进度冲突和延误风险,并及时进行调整和优化。
此外,BIM 技术还可以实现进度的实时跟踪和对比分析。
在施工现场,通过移动设备采集实际进度数据,并将其与 BIM 模型中的计划进度进行对比。
如果实际进度落后于计划进度,系统会自动发出预警,提醒施工管理人员采取措施加以改进。
同时,还可以通过分析进度偏差的原因,调整后续的施工计划,以确保项目能够按时完成。
二、BIM 技术在施工质量管理中的优化质量管理是施工管理的核心之一,直接影响到建筑物的使用功能和安全性。
BIM 技术在施工质量管理方面也具有显著的优势。
在施工前,利用 BIM 技术可以对施工方案进行模拟和优化。
通过建立三维模型,施工人员可以更加直观地了解施工工艺和质量要求,提前发现可能存在的质量问题,并采取相应的预防措施。
例如,在混凝土浇筑过程中,可以通过 BIM 模型模拟混凝土的流动情况,优化浇筑顺序和振捣方式,以避免出现蜂窝麻面等质量缺陷。
北京*****工程********公司工程IM、CIM、装配式、大数据应用措施编制:审核:审批:******************有限公司二O二0年八月十一日一、建筑业发展趋势近年来建筑业随着网络、信息等技术的迅猛发展,也逐渐出现了跨越式进步,比如北京最高的“中国尊”、比如多个世界第一的“港珠澳大桥”、比如疫情期间的“火神山、雷神山”,无不预示了未来建筑行业的发展趋势--基于BIM、CIM装配式和大数据技术的相互结合。
装配式技术的实体模块化,BIM技术的建筑信息化都是大数据集成关键技术,为建筑工程“数据化”全寿命周期管理和大数据分析创造了条件。
二、BIM技术和大数据信息技术的相辅相成建筑行业信息化的载体和关键技术手段,具有前端数据采集和后台数据集成功能。
BIM将包含项目信息的所有组件和设施,并在质量,进度,成本,安全管理信息的各个方面,成为一个完整的数据模型,用于生成数据,集成,存储,共享成为可能。
BIM作为信息集成的平台,为整个项目生命周期的各个阶段,各方提供专业的工作平台,推动质量信息模型为中心的管理。
通过分析大数据应用,合理利用信息资源,减少和消除工程全过程问题,提高全寿命周期管理的可预测性和可控性,并极大的为建筑工程管理带来经济效益。
三、BIM 在项目技术管理过程的创新应用1、图纸会审及碰撞检查1)传统应用情况:图纸会审传统为技术人员对设计图纸进行审核,可能存在错漏及相关专业对接不到位等问题。
2)创新应用拟达到的效果:采用BIM技术对重难点工程图纸进行关联,统一审核,发现并解决存在问题。
3)创新应用简介:通过建立隧道等重难点工程的BIM模型,检查图纸中的错误和不合理情况,并将BIM模型导入Navisworks中进行碰撞检查,及时检查出问题,提前解决,最大程度减少施工浪费,降低风险。
图碰撞检查2、采用BIM技术快速提取工程量1)传统应用情况:工程量计算传统为技术人员按照施工图纸进行计算汇总,存在计算速度慢、误差大、无法随时提取任意部位工程量等问题。
三维模型轻量化技术1模型轻量化的必要性设计模型是一种精确的边界描述(B・rep)模型,含有大量的几何信息,在现有的计算机软硬件条件下,使用设计模型直接建立大型复杂系统装配、维修仿真模型是不可能的,因此需要使用轻量化的模型建立仿真模型,以达到对仿真模型的快速交互、渲染。
2细节层次轻量化技术go年代中期以来,模型轻量化技术得到了快速的发展,出现了抽壳(hollow shell)技术和细节层次(Level of Details, LOD)技术。
抽壳技术只尖心产品模型的几何表示而不考虑产品建模的过程信息,LOD技术将产品几何模型设定不同的显示精度和显示细节,根据观察者眼点与产品几何模型之间的距离来使用不同的显示精度,以此达到快速交互模型的目的。
LOD技术是当前可视化仿真领域中处理图形显示实时性方面十分流行的技术之一。
LOD模型就是在不影响画面视觉效果的条件下,对同一物体建立几个不同逼近精度的几何模型。
根据物体与视点的距离来选择显示不同细节层次的模型,从而加快系统图形处理和渲染的速度。
保证在视点靠近物体时对物体进行精细绘制,在远离物体时对物体进行粗略绘制,在总量上控制多边形的数量,不会出现由于显示的物体增多而使处理多边形的数量过度增加的情况,把多边形个数控制在系统的处理能力之内,这样就可以保证在不降低用户观察效果的情况下,大大减少渲染负载。
二通常LOD算法包括生成、选择以及切换三个主要部分。
目前轻量化的技术有多种,具有代表性的有JT和3DXML两种。
3DXML是Dassault、微软等提出的轻量化技术,JT是JT开放组织提出的轻量化技术。
SIEMENS公司的可视化产品都采用JT技术,如我们使用的VisMockup软件。
JT技术用小平面表示几何模型,采用层次细节技术,具有较高的压缩比,模型显示速度很快。
jt、ajt模型及其结构jt模型文件是三维实体模型经过三角化处理之后得到的数据文件,它将实体表面离散化为大量的三角形面片,依靠这些三角形面片来逼近理想的三维实体模型。
基于SAP-ERP与建筑信息模型(BIM)系统大数据应用项目建筑施工企业信息化建设与应用成效不理想,主要原因在于建安工程散点式布局,管理较粗放,工业化程度低,五矿二十三冶每年都有200多个项目在运转,数据量非常大、数据格式非常多而复杂,业务之间数据混乱,报表数据与实际没有相关联。
五矿二十三冶打破常规,2014年9月上线SAP-ERP,全国首家实现通过SAP-ERP把建筑行业业务数据无缝集成,同时根据SAP-ERP运用中缺乏关键项目基础数据(量、价、消耗量指标)的支撑,数据采集、处理和分析的技术相对落后的现象,2016年9月上线企业BIM,通过BIM对工程项目的三维化、结构化和可视化,实现企业计划与预算的精确前置、形象进度与产值进度的匹配。
1.2项目目的基于SAP-ERP与建筑信息模型(BIM)系统结合应用,实现两者间的数据贯通,即:以“让BIM生根、让SAP-ERP落地”为目标,旨在以数据为导向打通“业务(SAP-ERP)+生产(BIM)”两条线,通过整合BIM模型和SAP-ERP数据,实现主数据统一、实体模型与管理数据联动,集合BIM对基础数据“知”、对项目现场施工工艺、工程量、形象进度和安全质量等的“管”以及SAP-ERP对业务数据应用与处理的“控”,促进大数据在项目运营和企业管理方面的应用,通过大数据分析变数据为洞察,指导企业运营决策,驱动企业创新和绩效提升。
“知”:BIM作为数据源头提供预算数据,辅助现场施工人员实现计划量与实际量的对比,及早发现项目内控管理存在的问题和不足,第一时间提出解决方案和措施。
“管”:通过三维可视建模用模,利用BIM的虚拟可视性、可出图性、协同性和移动应用性等,可实现管项目施工工艺、管现场、管形象进度、管安全质量的目标。
“控”:以SAP-ERP为信息系统内核,过程数据由SAP-ERP来审核, 使项目及时看到产值的明细组成,及时确认产值计算是否真实准确,及时得到项目实际成本信息,及时定期预测项目未来发生成本并制定管控方案。
工厂数字化重建三维模型技术规范南京恩吉尔工程发展研究中心2014目录1 目标 (3)2 范围 (3)3 规范性引用文件 (3)4 定义 (3)4.1 建模对象 (3)4.2 建模分类 (3)4.3 建模区域 (3)4.4 建模精度 (3)5 建模范围 (4)5.1 三维模型的建模范围 (4)5.2 建模的功能分类与应用 (5)6 建模精度要求 (6)6.1 精度等级 (6)6.2 专业建模描述 (7)6.3 功能性建模 (8)7 建模对象属性要求 (9)7.1 一般对象属性 (9)7.2 功能与属性的对照 (11)8 装备拆解建模与建筑建模 (11)8.1 装备建模 (11)8.2 建筑建模 (12)9 工厂信息采集及文档 (12)9.1 建模文档及信息收集 (12)9.2 三维扫描及场景照片 (13)9.3 现场测绘及草图 (13)9.4 工程变更信息收集 (13)10 建模审查与交付 (14)10.1 建模的中间审查 (14)10.2 建模的终审与数字化交付 (14)11 附件:资料收集一览表 (14)1目标工厂数模重建主要面向工厂的实际运营和维护需求的数字化,不同于三维工厂设计及建造建模,主要面向工厂建设和制造。
而现代的数字化设计建造产生的数字化交付成果,可以通过迁移转换重用,还需要通过数字化的重建,补充大量的后续工厂数模信息,满足工程运维的数字化需求和大工厂物联网的大数据建设需求。
本规范适用于企业已建工厂的数字化重建工作。
定义数字化三维模型重建工作中的建模类型、范围、编码规则、建模精度及模型属性等方面的要求和规则。
2范围三维的数字化建模主要包括工厂的主装置区、辅助装置区、公用工程区、厂前区;以工厂的专属的站场、码头、管网、办公楼及辅助设施等。
3规范性引用文件下列文件对于建模及信息收集应用是必不可少的。
ISO 15926(GB/T 18975)《工业自动化系统与集成及流程工厂(包括石油和天然气生产设施)生命周期数据集成》GB/T 28170《计算机图形和图像处理可扩展三维组件》HG/T 20519-2009《化工工艺施工图内容和深度统一规定》4定义4.1建模对象指流程工厂模型的基本单元,如设备、管子、管件、结构、建筑、门、窗等。
DELMIA 在机械加工领域中的应用本文结合郑州飞机装备有限责任(集团)公司数字化制造项目,介绍了DELMIA 在机械加工行业的应用方案。
DELMIA 运用数字化三维工艺规划手段,将三维设计模型转变成三维工艺模型,将传统的用二维工序图传达加工信息的方式转换为使用三维实体模型来传达,并且建立基于三维实体模型的数字化加工制造体系,解决了我国在机械加工行业中长期以来存在的瓶颈,从真正意义上实现了设计与制造的并行作业系统,极大的提高了生产效率。
DELMIA(Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application,数字企业精益制造交互式应用)是法国达索公司的产品,DELMIA分为3个部分,分别为DELMIA E5(DPE), DELMIA V5(DPM), DELMIA D5(QUEST)。
这三个相对独立的部分可以通过PPR(Process, Product, Resource) Hub连接到一起, 一般常规操作是通过E5来制定制造工艺和资源规划,通过V5和D5进行仿真,数据传输通过PPR Hub来完成。
DELMIA为企业用户所开发的产品提供了一套完整的数字化制造解决方案。
DELMIA将数字化制造分为三个不同的领域,分别是:(1)工艺规划。
包括布局规划、时间安排、工艺与资源规划、产品评估和成本分析。
(2)工艺细化与验证。
包括制造与维护、焊点布局、装配序列、制造车间与单元布局、加工操作和劳动力配置与交互。
(3)资源建模与仿真。
包括工厂流程仿真、机器人工作单元的配置与离线编程、数控加工、虚拟现实场景和人机工程分析。
针对上述三大领域中的所有方面,DELMIA都有专门的子模块来辅助实施,在3D 数字环境中完成一个完整的虚拟制造流程,很多实际制造过程中可能出现的问题可以事先查明并且解决,从而减少了产品的制造时间,并且大幅度节省了成本。
DELMIA 是法国DASSAULT SYSTEMS 公司为数字化制造开发的一套软件,它与CATIA 互为补充,为制造业从产品设计阶段、工艺规划到产品生产过程的设计和优化提供了彻底的强大的解决方案,共同在CAD/CAM/CAE 集成应用领域拓展了新的应用空间。
BIM技术在工业建筑中的应用摘要:现如今,我国科学技术发展水平得到显著提高,涌现了诸多先进技术。
BIM技术是以先进的三维数字设计处理作为依托,帮助建筑工程师构建可视化数字建筑模型,它充分展现出了数字信息化技术及三维可视化技术的优点。
许多国外工程设计人员尝试将BIM技术应用到整个建筑周期中,也就是说在工程设计、施工以及后期维护等各阶段都需要开展项目监督工作,这样既保证工程质量,又能减少建筑成本。
由于群众对生活品质的追求,对建筑质量等要求愈加严格,因此,在特大项目施工时,务必保证各环节精准、严密。
尝试将BIM信息模型应用在工业建筑工程施工技术中,将BIM真实效用发挥至最大,解决施工单位的迫切需求,对工业建筑行业具有一定的借鉴意义。
关键词:BIM技术;工业建筑;应用引言BIM技术是一种建筑信息化模型技术,是基于信息进行建模,并以建筑信息模型,进行分析与应用。
目前,应合理利用BIM技术,贯穿于项目管理全过程,发挥BIM技术三维数字优势,实现可视化管理,强化项目造价、项目设计、项目施工、项目合同等管理,并依据各个专业的协同管理,避免出现冲突问题,在提升管理效率的同时,降低管理成本。
1BIM技术特征(1)可视化特征。
BIM建筑信息模型中,整个过程都是可视化的,因此工艺流程、设备及土建工程的设计、施工、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。
(2)协调性。
BIM技术能够协调施工的各参与方以及其他各个方面,让施工过程变得规范合理,能够避免施工的不合理性;还能够让施工方和甲方实现实时信息交流,进而可对施工做出相应调整,提高工程的质量和效率。
(3)模拟性。
模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型,BIM模拟性还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物,在设计阶段,BIM可以对设计上需要进行模拟的东西进行模拟实验。
(4)一体化性。
基于BIM技术,可实现从设计到施工,再到运营,贯穿工程项目的全生命周期的一体化管理。