汽车工厂项目中如何应用 BIM 模型？

我国汽车工业经过 20 年多年的高速发展，随着消费者多样性需求的变化，为应对产品同质化程度高，价格竞争激烈等问题，车企开始转变生产制造模式以适应个性化定制的需求。为了迎合市场变化并保持竞争力，重新设计工厂的需求便被不断提出。在这种变革的背景下，数字工厂可以为车企等制造商提供更加高效且精确运营的重要机会，同时能为车企降低成本并打造协作性更强、安全性更高的工作环境。

打造真正优化的数字工厂这一愿景意味着制造商们需要采用更先进的技术和功能，在整个制造流程中创建单一可信的数据源，打破当前孤立的运营模式，并在利益相关方之间实现更高的协作水平。这需要一个战略平台和生态系统推动因素，才能带来持续灵活且以数据为驱动的方法，提升数字工厂的性能。

实现这一目标的关键是利用数据，从而促使制造商能在正确的时间做出正确的决策。这正是集成式工厂建模（以下简称“IFM”）的思路和方法。IFM 是数字工厂与建筑信息模型（BIM）的融合，这种方法通过简化从设计到运营的整个过程，已在建筑行业取得了巨大成功。同时，经过国内外汽车厂商的探索和实践，IFM 方法在汽车领域也是非常成功的。

机械工业第九设计研究院股份有限公司（以下简称“九院”）始建于 1958 年，是我国专业从事汽车工厂规划、设计和建设的甲级设计研究院，是国家高新技术企业和国家级工业设计中心单位，被誉为“中国汽车工厂设计的摇篮”。九院高度重视数字化技术，在整体战略规划中，将数字化应用行业领先作为公司的战略目标之一。

红旗新能源工厂项目是机械工业第九设计研究院股份有限公司最具代表性的项目之一，项目位于长春汽车产业技术开发区，占地面积 75.6 万平，建筑面积约 43.5 万平，是中国一汽红旗发展战略的重点工程，也是助力长春市区域经济发展的重要项目。

红旗新能源工厂项目的整体要求是采用满足红旗生产需要的生产装备、生产体系等现代化生产制造系统，建设一座满足红旗产品生产需要的新高尚现代化智能工厂。这就意味着其交付质量和周期都远高于以往的项目，并且要实现数字工厂和现实工厂双交付。

借助欧特克集成式工厂建模解决方案，九院将整个工厂的全生命周期划分为 5 个阶段：规划阶段、设计阶段、验证阶段、建设阶段、运营阶段。每个阶段都应用了 BIM 技术，为下个阶段提供了数据模型，来自现场的采集数据和设计数据的联动，完整的支持了九院数字孪生工厂的建设和运营。

那么，在工厂项目中究竟该如何应用 BIM 模型呢？九院在红旗新能源工厂项目中的经验如下：

负荷计算。暖通专业通过设置地理位置、环境、能耗、建筑材料、构造类型等信息进行空间负荷计算，利用数据辅助设计人员进行设备选型。

照明模拟。电气专业模拟现场的光照环境，不再依附于传统数据，真正实现了设计与施工现场相互结合，在设计之初不断考虑空间环境对灯光效果的影响，从而有效的更改灯具参数和排布位置，使得照明设计更加精准，节约能源消耗。

焊装车间防排烟仿真分析。焊装车间使用了防排烟仿真分析技术，利用分析数据优化送风、排风风口布局，指导焊烟处理设备选型，降低焊烟危害。

自建族。

Revit 工具二次开发。利用 Revit API 开发接口，通过读取市场上常见的第三方网架计算书数据快速生成网架模型。

BIM 模型在施工阶段的应用包含：

施工交底：建立三维模型可以让各专业设计人员及指导施工人员对整个车间各个设备及管线有更加直观的认识，在三维可视化特性的帮助下，在进行设计和指导施工时可以直观看到设计的管线方案及走向意图，不仅可以有效地减少与其他专业管线及设备的碰撞问题，提高设计准确度，也可以很方便的对现场进行施工交底。

施工前期：利用倾斜摄影建立三维数据，解决总图设计人员亲临现场踏勘存在的诸多不便。节省设计人员的宝贵时间，有效提高工作效率。采集结果也可作为土建方平衡调配、选择施工机械、制定修改施工方案等的依据。

按拼接施工建模，避免材料浪费。充分体现“精细化”的设计理念。

通过设计模型，快速完成室内装修效果模型，满足业主要求。

施工纠偏。开洞、过程跟踪和施工质量检查等。

BIM 模型在运维阶段的应用。九院 BIM 模型在运维阶段的应用主要体现在能源管理系统方面：

通过现场能源消耗数据采集仪表、相关传感器，对五大车间能源数据（水、电、气、热、冷、其他）实时监测，实现能耗统计分析、节能空间挖掘、能源利用水平及效率评估和动能设备智能调控等功能。

一体化设计理念，从数据采集、能效分析、节能优化、智能运维等多方面入手，提供综合能源服务，让业主以工业物联网平台为工具，帮助工业企业实现持续能源管理并降低能耗。

在中控室设立能源监控中心，通过能源平台的 Web 轻量化引擎集成 BIM 模型，并与 IoT 数据连接。

能源管理系统对厂区内站房、车间等的电能、用水排水、燃油、天然气、光伏、地热等公用资源进行监控，通过有效的监控管理措施，减少能源消费中各个环节的损失和耗费。

可以说，过去九院在建筑/结构/机电/工艺等专业之间相互数据割裂严重，工期、预算及质量都不尽如人意的情景已经一去不复返了；现在，九院的工厂项目各专业数据都能有效的集成在一起，形成一个集成式工厂模型，设计的准确性得到了极大地提高。

（欧特克Autodesk）

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