美好建筑装配科技有限公司

一、基本情况

(一)案例简介

　　“智装配”BIM设计平台是美好建筑装配科技有限公司根据装配式叠合剪力墙全自动化生产线的需求，开发的一套基于BIM的智能结构设计平台。该平台以BIM技术为核心，参数化设计为基础，将模型元素转化为自动化生产线所需要的数据结构，并建立高效的工程信息传递和共享渠道，解决了装配式工程项目的三维可视化、拆分自动化、图纸数字化、报表标准化等多种应用,实现了预制构件设计信息与生产数据的直接关联，避免了设计与生产错误，提高了自动化生产能力和生产效率。

(二)申报单位简介

　　美好建筑装配科技有限公司(简称美好装配)成立于2001年，是美好置业集团股份有限公司控股子公司，注册资金8亿元，拥有房屋建筑工程施工总承包壹级资质、工程设计建筑行业(建筑工程)甲级资质，以“绿色环保、智能制造”为目标，专业从事装配式建筑精装房屋智造，已累计完成装配式建筑项目350万余平方米。公司作为主编单位之一完成9省市装配整体式叠合剪力墙结构地方标准编制，已获授权技术专利100余项，逐步形成涵盖材料、设计、生产、施工以及信息化应用的全产业链知识产权体系。

二、案例的应用场景和技术产品特点

(一)技术方案要点

　　“智装配”BIM设计平台主要面向装配式叠合剪力墙体系，核心功能是将设计成果有效的转换为自动化生产线可生产，施工现场可拼装的构件实体，并导出多种结构化和非结构的数据，以驱动自动化设备的运转。并通过云服务实现设计协同、数据共享、信息交换，完成装配式建筑全方位、立体化的管理。

　　“智装配”BIM设计平台能够实现预制构件全流程、一体化的设计。通过数据中心化的管理，实现多人、多专业的在线协同，设计师利用向导式的交互操作，流程化操作指引，将“普通素模”转换成“生产精模”，并完成构件模型的输出。平台的一键出图功能，能快速导出构件详图、模板图 、安装图等多种图纸。生产数据导出引擎，可根据自动化设备的需要，一键导出构件的PXML(ProgressXML)和UNI(UniCAM)生产文件，同时也可以快速导出物料清单(BOM)、明细表等。

　　“智装配”通过统一的数据标准和BIM信息云平台，实现了设计信息与生产、施工的互通。快速的将构件信息传达给生产基地和施工现场，便于生产排产与施工组织;也可将生产和施工中出现的问题，反馈到设计平台上，实现信息的双向传递。最终实现装配式建筑精细化管理，有利于缩短周期、节约成本、保证质量，提高项目管理水平。

(二)关键技术和创新点

　　1.全面支持叠合剪力墙体系(标准件与异型件)的深化设计与多专业协同的BIM设计平台。

　　2.开发了预制构件三维可视化编辑引擎，可对预制构件进行自由编辑、检测碰撞与生产验证。同时解决了PXML/UNI等数据格式的导出与转换，形成了自主可控的部品部件数据加工接口。

　　3.建立符合我国标准与行业要求的叠合剪力墙设计方法与工具，并在众多工程项目中得到应用与验证。

　　4.智能化的设计方法，内置行业和企业规范，可实现一键自动化设计与手动辅助设计。设计过程实时与规范进行校正，可避免大量设计错误。同时内置工厂及相关设备的生产约束，可规避设计冲突，降低沟通成本，提升设计效率与产品质量。

　　5.向导式的交互操作，降低了用户的学习难度，提升了软件的用户体验，用户可短时间掌握软件的应用技巧。

(三)产品的特点

　　1.多专业协同与信息共享，方案阶段或建筑设计阶段的模型，稍作调整后可直接用于深化设计，避免了重复建模，生成的构件模型也可以供其他专业使用。同时支持跨区域、跨专业的协同作业，多人、多角色可同时操作一个模型文件。

　　2.平台解决了装配式工程项目各阶段BIM应用脱节的问题，实现了设计、生产、施工等各阶段的工程数据信息共享和传递。

　　3.通过云服务功能，实现多项目、多工厂灵活配置，可根据工厂的差异和特点，建立对应的参数配置，降低软件的应用难度，让工程师能专注设计。

　　4、一键出图，并支持图纸个性化定义。内置出图布局库，用户可以根据需要自定义图纸的布局排列。依据构件几何和钢筋的3D模型，一键点击即可自动生成2D图纸。图纸上不仅自动提供了预埋件、钢筋的标签和尺寸标注线，还提供了该预制构件的所有物料信息。

　　5、图纸与模型实时联动。用户在图纸中修改了构件、预埋件、钢筋的数量、位置、形状等相关信息，“智装配”都会在后台自动编辑模型，实现模型的实时更新。反之，亦然。图纸与模型的实时联动，让两者在任意时刻保持一致，保证了设计图纸的质量，提高了用户的工作效率。

　　6、数据中心化管理。核心数据存储于中心服务器，信息一键同步上传，保证数据的可靠性与安全性，同时满足跨区域协同合作。

(四)应用场景

　　“智装配”BIM设计平台面向叠合剪力墙体系设计人员，可快速设计、修改和编辑BIM模型，实现从“普通素模”到“生产精模”全过程可视化设计;并生成所需的生产加工文件、图纸、工程清单等;设计人员、工厂生产人员、现场安装人员可通过统一的云服务平台，进行数据查看与信息反馈，最终实现全流程的信息管控。

三、案例实施情况

(一)案例基本信息

　　项目位于江苏省张家港市塘桥镇，东邻202县道，北邻富民路，规划计容建筑面积110143.64平方米，拟建住宅13栋。该地块中2#、3#、5#、7#、8#、9#、10#、11#、12#、13#、15#、16#、17#楼为住宅且均为装配式建筑楼栋。

(二)应用过程

　　1.创建项目

　　通过“智装配”云项目管理后台，读取服务器的相关项目信息，并自动创建项目文件，用户可修改与补充项目信息，并同步到云服务器，本项目其他用户可实时获取修改信息，实现项目的综合管理与协同作业，如图1所示：

　　图1 项目信息管理

　　2.工厂配置

　　针对不同工厂设备，“智装配”内置了多个工厂的参数信息，设计师可以快速调取相关参数进行设计，同时也支持对参数进行编辑、更新和同步(如图2所示)。本项目中，设计师通过参数共享与同步，保证了项目参数的唯一性，所有构件按照统一的标准进行设计。并通过工厂设备的约束限制，设计师能实时检查设计成果是否满足工厂设备需求，减少了大量返工与修订。

　　图2 工厂配置

　　3.中心协同

　　“智装配”平台能深度结合BIM的协同工作模式，本项目采用中心文件、工作集等方式，将预制构件拆分、深化、机电预埋件、工艺节点说明等进行了中心协同(如图3所示)，最大程度优化各专业之间的信息交互，避免了专业冲突，提升了设计效率。

　　图3 协同设计与工作集

　　4.智能拆分

　　“智装配”提供智能一键拆分与手动拆分两种方式。本项目中，设计师载入前期定义的BIM基础模型，深化设计工程师根据工厂设备最大宽度，最大跨度，最佳宽度以及模台最优组合对叠合板、叠合墙进行一键拆分(如图4、5所示)，同时对拆分后的结果进行修订与调整，形成满足生产要求的预制构件。拆分后的预制构件可应用“智装配”提供的拆分平面布置图样板生成水平或竖向拆分平面布置图。

　　图4 拆分参数设定

　　图5 构件拆分结果

　　5.预制构件深化设计

　　“智装配”在预制构件深化方面提供钢筋生成、点位预埋等功能，能够高效的设计出满足要求的模型及图纸。本项目中，通过统一的工厂配置和参数设置，设计师通过一键点击钢筋生成命令即可按照已有参数生成所需的钢筋。程序支持部分常规点位自动预埋，如安装方向、吊点、斜支撑、模板孔等。

　　(1)叠合板的参数设定与布置如图6、7所示：

　　图6 叠合板参数化设置

　　图7 叠合板3D钢筋布置与预埋

　　(2)叠合剪力墙的参数设置与布置，如图8、9所示：

　　图8叠合剪力墙参数设置

　　图9 叠合剪力墙的3D钢筋布置与预埋

　　6.图纸一键生成与管理

　　图纸生成功能支持用户自定义模板样式，根据构件大小自动计算视图比例，一键生成模板图、构件详图，安装图等(如图10所示)，并进行自动标注轮廓、洞口、钢筋、预埋件等。本项目中，通过图纸一键生成与图纸管理等功能(如图11所示)，完成了一个标准楼栋近1万余张图纸的生成和管理。

　　图10 构件详图生成

　　图11 图纸管理界面

　　7.BOM清单与报表

　　“智装配”的三色表功能会根据内在的逻辑，对预制构件的各项属性进行计算和赋值。本项目中，用户通过自定义表格生成BOM清单与明细表，并进行信息统计，也可将相关信息反馈给预算、采购等人员，实现全方位数字化管理(如图12、13所示)。

　　图12 叠合剪力墙信息明细表

　　图13钢筋明细表

　　8.数据检查与验证

　　“智装配”不仅在快速生成预制构件模型方面有着强大的功能，并且在模型生成后，可实现模型快速检查与验证(如图14所示)，为后续的生产、吊装施工提供各阶段的信息模型。如异型件转换、钢筋工具、数据检查、图纸管理、部件关联、顺序编号等功能。本项目中，通过数据检查与验证，发现部分碰撞和不符合约束的情况，通过修正调整，数据实现全部达标。

　　图14 数据检查与验证

　　9.数据导出

　　PXML和UNI生产数据是智能化工厂的核心数据来源，本项目中，“智装配”获取预制构件信息模型数据，将其导出为PXML和UNI数据生产文件，并且进行验证检查(如图15所示)。美好装配合肥工厂利用“智装配”提供的设计成果，完成了所有预制构件的生产，构件达标率100%。

　　图15 PXML\UNI数据检查工具

四、应用成效

(一)解决的实际问题

　　1.为自动化生产设备提供可靠的生产数据。通过“智装配”BIM设计平台所提供的生产数据，可以与自动化流水线进行无缝对接。例如：将生产数据以PXML和UNI等格式导出后传递到中控系统，实现工厂流水线的高效运转。

　　2.提升了工作效率，降低了设计成本。通过“智装配”BIM设计平台的自动化设计与自动化出图功能，大大降低了设计人员工作量，减少了大量重复繁琐的工作，实现了预制构件的快速拆分设计。

　　3.避免了设计错误，减少了工作周期与物料损耗。通过多专业协同与预制构件三维可视化检查系统，实时检查模型与数据问题，平台可对钢筋与钢筋，钢筋和预埋件之间的碰撞检查，用户可以快速发现设计中存在的不合理问题并及时解决，将错误降到最低，最大限度地避免了预制构件返工的风险。

　　4.建立一套符合国情的装配式BIM设计工作流程。促进装配式建筑各专业、各环节、各参与方的协同工作，通过对BIM技术的深度融合，保持各阶段、各个专业全过程统筹共享，从而实现“全专业协同数字化设计”。

(二)应用效果

　　“智装配”BIM设计平台直接支持与应用实际项目应用20余个，完成了对全国8个工厂的深化设计支持，减少了此类工厂的软件采购成本预计合计2000余万元。

　　“智装配”BIM设计平台提升了工作效率，降低了软件应用难度，减少了技术人员对国外软件的依赖和学习成本。在项目实施中，减少了所需专业工程师数量40%，将深化设计成果与工厂信息化系统贯通，减少了信息传递成本，建立了精细化的管理，为企业提升了工作效能20%，直接和间接提升利润10%。并大幅提升了产品质量和降低了次品率。平台与BIM深度结合，实现了直接基于模型的深化，无需提前绘制图纸，更无需翻模与二次建模，降低了深化设计周期30%。大幅提升了设计效率与产品质量。

(三)应用价值

　　1.经济效益

　　在“智装配”应用之前，美好装配单个工厂需采购国外深化设计软件，总计成本达250余万元，通过“智装配”的推广应用，单个工厂可降低软件采购成本200余万元。 “智装配”的智能设计与专业协同功能，可大量减少重复劳动，减少设计人员数量40%，随着国内叠合剪力墙自动化生产线规模的逐年增加，当前已投产或即将投产的已接近20余家，按照对深化设计软件的需求、人员减少和工效提升等多个维度考虑，“智装配”BIM设计平台带来的经济效益(见表1)。经济效益测算表1

　　注：1.人均成本20万/年 2.人工费用按照5年汇总

　　2.社会效益

　　当前装配式建筑深化设计，大多受限于国外软件和传统的CAD，BIM项目并没有真正的整合各个实施阶段的工程数据信息并进行利用。“智装配”BIM设计平台通过自主探索与深度开发，整合各个实施阶段的工程数据信息并进行利用。实现工程信息数据的传递和共享，建立符合中国标准与行业需求的叠合剪力墙设计方法与工具,不仅符合企业发展需要，也适应国家发展智能建造的需求。

　　执笔人:

　　美好建筑装配科技有限公司(闵小双、胡典、谭园)

　　审核专家:

　　陈顺清(奥格科技股份有限公司，董事长、教授级高工)

　　魏来(中国建筑标准设计研究院，副总建筑师)