1 引言

1.1 BIM技术应用现状

目前，BIM技术作为工业数字化的关键技术，在我国的工业数字化进程中正扮演着愈来愈重要的角色。但在这个过程中，BIM技术的具体实施仍然存在着不完善之处，比如“后建模”。所谓“后建模”，就是先用传统的设计方法完成整个动力专业管道设计并画出二维图纸，再根据已有的设计图纸用BIM相关的软件建立三维信息模型，随后再进行专业内部及各专业之间的模型碰撞检测，根据检测结果进行管线优化和二维图纸调整。此种模式广泛存在于当前设计院的实际设计过程中，但实际上，这种模式是对BIM技术的逆向使用，不属于真正的三维设计。而且由于“后建模”存在时间上的延迟性，对施工图设计及出图的帮助不大。BIM正向技术正是基于我国现阶段BIM应用困难提出的一种解决方案[1]。

1.2 BIM正向技术的发展

BIM设计的一般做法是建立一个协同工作平台，通过不断积累族库，并结合现有软件平台进行二次开发，完成模块化、参数化的快速建模。然后联通计算分析模型进行整体分析或局部分析，确定是否满足设计要求，一旦满足设计要求后，将形成最终的BIM设计模型，进行虚拟展示、二维出图、工程量统计等，最后交付信息化设计模型。

BIM正向设计是以三维BIM模型为出发点和数据源，完成从方案设计到施工图设计的全过程任务[2]。目前，限于技术发展的现状和设计人员掌握BIM技术的程度，还很难做到完全意义上的BIM正向设计。大部分企业采用的BIM 设计应用是翻模，而翻模只是BIM发展的一个过渡，但也有其积极的作用。

如果把二三十年前使用CAD进行计算机辅助设计，作为第一次工程信息化革命的话，那么现在的BIM技术应用就相当于第二次技术革命。对于现阶段的正向设计，我们还面临着很多亟待解决的问题：设计生产任务繁重、设计平台本土化差、非数字化交付成果、自动出图效率较差等。

本文提出的正向设计仍然是以图纸为信息载体，这主要是因为BIM技术本身还处于初始阶段，不够成熟，各项理论和实施策略充满不确定性，技术发展和工程管理尚未成熟[3]。

2 基于Bentley的动力专业BIM正向设计2.1 电厂动力专业管线BIM正向设计流程

电厂动力专业管线BIM正向设计是指利用BIM技术，以建筑、结构、设备等模型为基准设计，设计流程和常规二维设计流程相似，依次进行管线设计、管线总装、管线综合排布、碰撞检查调整，生成图纸等步骤。

2.2 协同设计管理

电厂动力专业管线种类繁多，并且同时涉及电气、热控、暖通、给排水等数个专业，多专业设计内容又互为边界条件，在设计阶段中不断伴随着方案调整、节点控制等问题，协调难度大。想要有序地开展如此复杂的设计工作，必须要进行协同设计管理。通过建立Bentley协同设计信息管理平台，创建项目和专业配置，设定统一格式、坐标等，赋予不同专业设计人员不同的权限。设计人员利用协同设计信息管理平台在设计过程中获取统一数据源，完成BIM资料互提，同时对专业间的参考关系和文件版本进行记录和管理，使设计人员突破空间限制跨区域进行协同设计，极大的提升了设计效率。

2.3 动力专业管线设计

电厂动力专业使用Bentley OpenPlant Modeler软件进行管线设计，设计应以建筑、结构专业设计成果为基础，导入建筑、结构、轴网、设备等模型作为重要基准进行设计。设计人员在排布管线时，应在保证满足动力专业设计要求的前提下，考虑避开重要基准，包括梁、柱、设备基础、承台、既有管线等，并调整与其他设施间的净距，满足设计规范要求。如下图1所示。

图 1

2.4 动力专业管线综合排布

将动力专业各系统的管线在统一坐标下总装，进行专业内部管线碰撞检测和综合排布。在动力专业综合管线的排布过程中，由于各类管线在性质和使用上各有不同，故不同系统的管线有其自身的排布要求和设计原则，应尽量保持各管线的位置。如管线需作调整，应既能满足各专业系统管线间距埋深等硬性的需求，也要设计美观实用，方便施工作业及后期运营维护。如下图2所示。

图 2

2.5 各专业间的碰撞检测

利用Bentley OpenPlant Modeler软件自带的碰撞检测模块进行各专业间BIM模型的碰撞检测。碰撞检测的主要目的是检测各专业管线之间、管线与建构筑物之间在空间位置上是否有重叠发生，从而完成项目模型内各种管线、构筑物三维协同设计工作，以避免发生空间冲突，消除管线之间的碰撞，从而避免设计错误影响施工。碰撞检查对象和范围可以在碰撞检查工具中进行设定。动力专业设计人员进行碰撞检测时，通常将其他专业模型合并，一起与本专业模型进行碰撞检测。检测完成后，软件将自动生成检查结果，并显示碰撞位置，以便设计人员能够快速查找到碰撞点，进行管线调整。见下图3。

图 3

碰撞检查完毕后，会将碰撞的模型以及模型种类属性一并记录下来。选中报告中的碰撞点会切换到碰撞位置的具体视图，碰撞实体模型按照事先定义好的颜色进行标记，与其他管线构件相区别。逐个调取碰撞检查结果，可以对碰撞项进行选择和原因分析，从而确认其是否为有效碰撞。确认后，将碰撞点汇总，做成碰撞报告，向碰撞相关专业提资，让设计人员根据碰撞报告进行调整和修改。

在设计人员根据碰撞检查报告进行优化调整后，还应对调整后的管线进行二次碰撞检查，直至确认管线无碰撞冲突。

2.6 二维图纸生成

在现行的电厂动力专业设计环境下，二维图纸仍然是设计院的主要设计成果，业主方也大多要求传统的二维图纸交付。因此，由三维BIM模型转为二维图纸也是当下必要的需求。

在Bentley OpenPlant Modeler软件中，将模型截取成平面，在平面上完成对模型的尺寸标注、注释说明、标准图框创建、整体布局之后再导出DWG格式图纸。在出二维图纸前，应对图纸内容进行规划，考虑如何充分利用三维模型的空间立体属性、选取哪些内容可以将管线在二维图纸上表达清楚。根据Bentley软件生成的平面布置图如下图所示。

图 4

根据设计规范，动力专业管线出图时大多需包含ISO轴测图。通过将Bentley OpenPlant Modeler软件中的管线模型导入到Bentley OpenPlant Isometrics Manager软件，可快速完成动力管线的ISO轴测图出图工作。根据Bentley软件生成的轴测图如下图所示。

图 5

由于动力管线图纸是由模型生成，所以当设计方案变更时，布置图将会自动更新，而ISO轴测图需重新导入新模型生成。因为图纸都出自于一个单一的BIM模型文件，所以因为改动带来的设计错误会大幅减少，设计质量大幅提升。

3. 结论与展望

通过对BIM技术在电厂动力专业管线设计阶段特点的研究，以及对基于Bentley的动力专业BIM正向设计方法的探索与总结，可以看出，BIM三维正向设计在电厂动力专业设计阶段拥有广泛的应用前景。

1、BIM技术应用在动力专业管线设计上，可有效的展示设计人员的设计意图，弥补二维设计在处理空间问题和复杂问题时所存在的欠缺，更好的帮助读图者理解图纸内容，有效避免施工出现偏离；通过使用Bentley OpenPlant Modeler软件作为动力专业管线建模工具，通过参考建筑结构模型和设备模型，为管线在复杂空间内的布设提供了真实而可靠的设计依据，能够更有效的利用空间，增加了设计的可靠性；通过专业内部及各专业之间的碰撞检查，可快速查找到多项设计错误点和碰撞点，能够帮助设计人员减少出图错误，提高设计水平。

2、通过建立Bentley协同设计信息管理平台，能高效解决图纸绘制和文件编辑过程中信息交流共享和协同工作的问题，可为工程项目内容的管理提供一个具有流程化、标准化的集成协同环境，使工程项目的整体团队人员、工程项目信息按照设定的工作流程整体协同工作，大大提高了设计速度。

3、通过对Bentley OpenPlant Modeler软件进行元件库的扩充及二次开发，能够提高管线模型的精准度，提高标注速度，提升出图效率。

参考文献

[1] 高一鹏. 基于主题乐园项目BIM正向设计技术研究[J]. 建筑技术开发, 2018, 45(14): 30-31.

[2]吴文勇，焦柯，童慧波，等. 基于Revit的建筑结构BIM正向设计方法及软件实现[J]. 土木建筑工程信

息技术，2018，10(3): 39-45.

[3]陶桂林，马文玉，唐克强. BIM正向设计存在的问题和思考[J]. 图学学报，2020，41（4）：614-621.

[1]王世全. 浅谈BIM技术在项目安全管理工作中的应用[J]. 中国建材科技, 2014, 04(v.23; No.136):158-159+161.