基于BIM和大数据的装配式建筑管道深化设计、制造及施工方法与流程

本发明涉及设计、制造及施工技术领域，尤其涉及一种基于bim和大数据的装配式建筑管道深化设计、制造及施工方法。

背景技术：

随着建筑业的发展，建筑技术也不断革新，装配式建筑顺应时代需求，发展日益成熟，随着国家产业政策的支持，未来装配式建筑在建筑行业中的占比也将不断增大，但是，装配式建筑的重要配套设施，建筑管道系统的设计、制造及施工显得愈发落后，管理体系严重滞后，在一定程度上制约了装配式建筑管道的发展。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于bim和大数据的装配式建筑管道深化设计、制造及施工方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：基于bim和大数据的装配式建筑管道深化设计、制造及施工方法，包括以下步骤：

1、管道配置：响应用户的个性化定制化需求，并根据用户的个性化定制化要求对管道组件进行模块化配置，生成基于bim的模块化管道组件；

所述管道配置在管道组件库中；其中，管道组件库用于在管道设计过程中为用户提供三维可视化的定制服务；所述模块化管道组件库包括三个等级的模块化管道组件：

第一等级，包括庭院管族、立管族和分支管族文件，其中族为参数化族；

第二等级，包括管道功能族；其中，包括供水功能族、暖通功能族、燃气功能族、机电功能族以及消防功能族文件；

第三等级，包括配合建筑模数的管道模数组件族和零件族文件；

2、协同设计：对用户个性化定制化管道组件进行各专业协调优化获得最终设计管道；

3、装配式管道智能组合：根据管道组件族以及成组工艺，对最终设计管道进行基本相似性及二次相似性比对，进行装配式管道的智能组合；

4、建造陈本分析：通过bim模型对制造工厂的材料采购成本、制造成本、不同工艺的人工需求量、设备使用需求大数据进行绑定，获得项目各个阶段项目的成本变化以及成本组成；

5、计划生成：根据项目信息、工厂产能、周边原料供给能力以及总体工期节点数据，自动生成工程模块化管道组件生产计划、施工计划以及原料采购计划；

6）智能装配生产：将最终bim模型导入到工厂生产总控系统中，工厂总控系统根据生产计划将管道组件信息定时定向发送到工厂生产线相关控制机器中，在生产线中通过无线、rfid、传感器的综合应用将管道组件生产信息及时同步到bim模型当中，确保对管道组件生产全过程的信息跟踪录入，完成管道组件生产；

7）管道存储运输管理：管道组件生产完成后，通过对管道组件在入库、出库、进场等相关节点进行扫描，并将相关存储以及物流信息同步到bim模型当中，通过物联网以及gps实现管道组件存储运输的全过程信息跟踪，及时跟新仓库库存量，方便工厂生产以及现场施工的协调；

8）现场安装施工管理：根据施工计划完成施工，现场施工人员通过对管道组件内置芯片进行扫描，直接获取管道组件的代码、规格尺寸及其在建筑中的功能以及位置信息，还可以根据需要，调取数据库中该管道组件的施工工艺以及注意事项，安装完成之后，施工人员通过终端扫描录入安装信息，安装信息将同步到bim芯片模型中：管道组件设计信息、生产信息、物流信息、以及安装信息，在后期添加的运营维护信息。

9）运营维护管理：项目施工完成后，将包含项目全寿命周期的项目模型提交给运营方，运营方可在模型当中查看项目全寿命周期的信息，运营方可将bim模型导入gis系统中，实现整个项目的地理空间信息与管道三维模型的无缝对接；

当某一建筑，某一管道出现问题或者需要更换时，通过gis系统或扫描管道组件可以快速定位管道位置，也可直接查看该管道组件的信息及其与周边管道的连接方式以及连接施工方法，以及更换维修注意事项，若管道组件之前有过维修，还可查看上次维修的责任人以及维修内容。

本发明产生的有益效果是：与现有技术相比，本发明取得有益效果是：

1、本发明降低了管道设计、制造、施工组织难度，信息自动生成，工程全过程信息共享。

2、实现设计前期的各专业协调与深化设计，避免生产以及施工过程中的碰撞产生。

3、智能生成生产计划、施工计划以及原料采购计划，提供过程预警，方便过程管控。

4、管道组件全寿命周期信息一扫便知，提高施工效率以及后期运维效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的方法流程图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供一种基于bim和大数据的装配式建筑管道深化设计、制造及施工方法，该方法包括如下步骤：

1、三维可视化管道智能定制

通过创建各自参数化管道组件的管道组件库，在管道设计过程中为用户提供可视化的定制服务，客户根据需求可进行不同深度的个性化订制，真正实现设计时的所见即后期交付的所得。

管道组件模数化、标准化，全部优化采用配合建筑模数为100模数，尽可能减少管道组件种类数量，提高生产装配效率。

管道组件模块化、精细化，采用成组工艺，把尺寸、形状、工艺相近似的管道组件及配件组成零件族，按零件族制定工艺进行生产制造，扩大批量，减少品种，从而提高生产率。

管道配置灵活化，根据不同功能需要，为客户提供个性化订制。

管道组件模数最小化、可变化，根据建筑高度优化最小管道组件系数。

管道组件库，用于在管道设计过程中为用户提供可视化的定制服务；所述管道组件库包括以下三个等级的管道组件：

1）创建庭院管族、立管族和分支管族文件，其中族为参数化族，后期在深化过程中可以进行修改优化。

2）创建管道功能族；其中，包括供水功能族、暖通功能族、燃气功能族、机电功能族以及消防功能族等族，通过这些功能族的设定，可根据业主对不同功能的要求，进行快速的组合及配置，形成业主所需求的管道设计方案，方便快速生产满足业主需求的管道组件。

3）创建配合建筑模数的管道模数组件族和配件族文件，配合建筑平面、立面布置，快速完成楼层平面和立面的管道布置。

根据用户的个性化定制化要求对管道进行配置，生成基于bim的模块化管道；

2、基于大数据的协同设计

协同设计是指多个不同设计资源或者设计个体，一致地完成设计目标的过程，准确和充分的数据交换是协同设计的基础，建立统一的bim数据集中存储与管理平台及应用规范，使各专业的人员对数据的索取与提交都通过统一平台进行，以保证交付数据的及时性与一致性，并通过云平台实现集中式的存储与管理。

本发明方法通过建立共同的云平台，使得各专业人员在云端进行模型的创建和修改，各专业人员在同一模型中进行设计和修改。解决管道设计过程中的不同专业之间的碰撞，以及确定相关的预留洞口的留设位置以及尺寸、保证项目对净高以及净宽的要求、各专业在施工以及后期运营维护过程中对与空间的要求。

在协同优化过程中，及时发现管线与建筑结构之间，管线与管线之间的碰撞，在协同设计过程中及时识别，协同优化处理相关碰撞。基于保证项目正常生产、施工以及后期正常运维的目的，根据协同平台的职责以及权限划分，各参与方进行协同工作，通过协调优化获得最终设计管道。

3、智能组合

在完成管道设计之后，到工厂生产需要结合项目的实际以及工厂的生产能力，设备配置综合进行智能组合，工厂根据管道组件族以及成组工艺，对最终设计管道进行基本相似性及二次相似性比对，掌握节点施工工艺、工厂模具尺寸和运输因素，并通过附加载入原料供应数据，将管道组件进行智能组合。

4、陈本分析

由于在施工项目全生命周期中，需要实时检查项目的实时成本，特别是深化设计阶段，各专业在同一bim模型当中进行深化设计，各专业的调整会直接反应到其他专业的深化设计界面当中。在管道初步设计完成后，将三维模型载入cae系统对不同专业管道及零件的运行工况、结构、材质进行流体、传热、结构应力，支架荷载、热膨胀以及地震荷载的分析计算，采用优化设计，在管道制造和施工前预先发现潜在问题，降低材料消耗成本，确保管道设计的合理性，减少设计成本。通过将bim模型与材料采购单价、不同工艺人工需求量、大数据进行绑定，各深化设计方也可在深化后随时查询，由于深化设计的变动导致的项目成本，人工需求，项目工期的变化，为个专业间的协调提供参考。

5、生成计划文件

完成深化设计以后匹配工厂实际产能，即可在bim模型中自动生成生产计划、施工计划以及原料材料计划。

6、智能装配式生产

将设计完成的三维模型直接导入到工厂生产总控系统中，工程总控系统根据erp系统将项目管道组件或零件族类型按生产工序开始生产管道组件或零件。

工厂生产中大量使用智能机器人以及机器手，随着管道组件在工厂不同工序的进行，通过无线、rfid、传感器的综合应用将管道组件生产信息及时同步到bim三维模型中。包括管道组件生产实际、验收负责人、验收报告等，在管道组件生产过程中通过立体相机，3d扫描仪对管道组件进行扫描结合设计数据进行复核，复核通过流向下一工序。

当管道组件从上一工艺到本工艺生产机床时或焊接设备时，先对管道组件芯片进行扫描，读取管道组件或零件相关生产信息，确认管道组件满足本工艺生产需求之后确认开始本工艺的生产，并将开始实际记录下来，机床或焊接设备在管道组件工序生产过程中，将管道组件生产过程中使用的材料用量及时进行统计并同步到云端模型以及管道组件芯片当中，为之后的质量验收等做参考。

7、基于物联网的存储及运输

管道组件在生产完成之后，直接运输到施工现场或者存储仓库，运用物联网技术，对管道组件、零件进行跟踪，并将相关物流信息同步到bim模型当中，管道组件进入仓库时进行扫描，方便统计仓库的管道组件存储量，并将管道组件存储位置输入到bim模型当中，方便后期的调动以及仓库的管道组件或零件存储安排，在后期直接模型当中即可查询管道组件或零件在仓库中的位置，以及相关养护情况，结合仓库的容量，可合理安排工厂的生产加工量以及协调运输安排，在管道组件或零件出库时也进行扫描，相关信息同步到bim模型当中，及时更新仓库库存量，并将管道组件或零件出库信息发送至现场施工方，包括出库管道组件、零件名称，在项目找那个的位置等。分布施工方进行相关的施工以及存储安排。

其储存和运输除了成品管道组件、零件之外，还包括工厂的原料存储，在生产过程中，根据工厂生产工期，及时监控原料库存情况，根据仓库存储能力，合理制定材料入库计划以及及时生产采购预警等，保证工厂生产进度。

8、现场安装施工

管道组件、零件运输到现场，通过手持终端对管道组件内置芯片进行扫描，通过扫描，可以连接到三维模型当中，直观定位管道组件、零件在项目中的位置，还可在云数据库中调看关于本管道组件的一些相关施工工艺和注意事项，同样，通过扫描管道组件/零件，可查询管道组件／零件生产、运输的全过程的信息，包括质量验收结果，存储信息以及运输信息等。通过扫描输入将管道组件进场以及安装的信息并将施工信息同步到bim模型当中，通过在三维模型当中即可查看项目目前的整体实施进度。

9、运营维护

项目施工完成之后，将包含项目全生命周期的项目模型提交给运营方，运营方可在模型当中查看项目全生命周期的信息，运营方最终将bim模型导入gis系统中，实现整个项目的地理空间信息与管道三维模型的无缝对接。当某一管道组件／零件出现问题或者需要更换时，通过扫描管道组件可以直接查看该组件的信息以及与周边连接管道的连接方式以及连接施工方法，以及更换维修注意事项，若管道组件之前有过维修，还可查看上次维修的责任人以及维修内容。

在运营维护系统的三维模型中可以参考任意管道组件的设计，生成，安装，维修等信息，当管道需要进行定期维修时，自动生产维修预警通知单。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，二所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。