王康臣， 董家琛， 侯 星， 宋神友， 金文良， 王 浩

(1.深中通道管理中心， 廣東 中山 528400； 2.上海船舶工藝研究所， 上海 200032)

0 引 言

建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)技術(shù)起源于國外[1-2]，其開端從1987年起的建筑行業(yè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design, CAD)技術(shù)的推廣發(fā)展；1996年，美國斯坦福大學(xué)集成設(shè)施工程中心(Center for Integrated Facility Engineering, CIFE)提出4D系統(tǒng)理論，并推出4D-CAD 系統(tǒng)；20世紀(jì)90年代末，英國開始進(jìn)行“From 3D TO nD”研究項(xiàng)目，即在3D模型的基礎(chǔ)上，加上成本、進(jìn)度等參數(shù)，使之成為多維計(jì)算模型；2002年，美國AutoCAD公司推出BIM系統(tǒng)解決方案；2007年，美國發(fā)布國家BIM標(biāo)準(zhǔn)，使BIM在建筑行業(yè)的應(yīng)用步入一個(gè)快速發(fā)展的階段。

從國內(nèi)看，2008年，我國推出以BIM技術(shù)為本的門戶網(wǎng)站，內(nèi)容覆蓋BIM技術(shù)在規(guī)劃研究、建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)電暖通工程、施工模擬和運(yùn)營維護(hù)管理等不同項(xiàng)目階段中的理論、標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用知識(shí)；2011年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，提出：“十二五”期間加快建筑信息模型(BIM)的應(yīng)用[3]；2012年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《關(guān)于印發(fā)2012年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂修訂計(jì)劃的通知》，宣告中國BIM標(biāo)準(zhǔn)制定工作的正式啟動(dòng)。

1 面向BIM技術(shù)的鋼殼三維數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)計(jì)

1.1 鋼殼三維數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)計(jì)

鋼殼三維數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)計(jì)需充分發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)，利用船體三維設(shè)計(jì)平臺(tái)上已通過審查的模型深化應(yīng)用，完成自動(dòng)套料、零件物料信息提取、輸出裝配圖、套料圖、生成套料指令等三維一體化設(shè)計(jì)。

根據(jù)技術(shù)工藝部結(jié)合船廠生產(chǎn)資源的實(shí)際情況制作的塊體劃分圖、精度布置圖等相關(guān)工藝文件，對(duì)技術(shù)中心船體科、外裝科運(yùn)用設(shè)計(jì)系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)出的三維BIM模型進(jìn)行深化應(yīng)用，利用系統(tǒng)輸出裝配圖、舾裝件制作圖、安裝圖、通風(fēng)系統(tǒng)制作圖、安裝圖等。

套料工程師運(yùn)用自動(dòng)套料系統(tǒng)，通過與設(shè)計(jì)系統(tǒng)的集成化應(yīng)用[1]，利用BIM模型完成板材和型材套料，并輸出套料圖、切割指令。設(shè)計(jì)工程師運(yùn)用產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management, PDM)系統(tǒng)對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的BIM模型物料屬性進(jìn)行提取，形成物料清單(Bill of Material, BOM)，并結(jié)合生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃對(duì)物料編制生產(chǎn)項(xiàng)目套表，形成物料采購和集配指令。

生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙和BIM模型將按交付的時(shí)間進(jìn)度要求，及時(shí)以電子文檔的形式上傳到BIM協(xié)同管理平臺(tái)。生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙清單如表1所示。

表1 生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙清單

1.2 鋼殼BIM模型設(shè)計(jì)審查

所有鋼殼三維設(shè)計(jì)將在船體三維設(shè)計(jì)平臺(tái)上完成，包括鋼殼結(jié)構(gòu)建模設(shè)計(jì)、舾裝設(shè)計(jì)、通風(fēng)設(shè)計(jì)、涂裝設(shè)計(jì)等。各專業(yè)完善模型并完成自檢后，相互間通過模型平衡及專業(yè)之間協(xié)議的方式對(duì)模型進(jìn)行互檢，以保證模型完整和準(zhǔn)確。

船體三維設(shè)計(jì)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊、舾裝模塊、通風(fēng)模塊、涂裝模塊等，可利用多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)和強(qiáng)大的干涉檢測(cè)功能，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，減少設(shè)計(jì)差錯(cuò)、提升設(shè)計(jì)水平，并借助BIM模型審查機(jī)制把好設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)。

以塊體為單位提供格式為DXF+XML的交付文件。通過船體三維設(shè)計(jì)平臺(tái)建立的三維模型將用于設(shè)計(jì)出圖和生產(chǎn)指導(dǎo)，BIM模型技術(shù)指標(biāo)要求模型與圖紙、模型信息與物料信息一致。

1.3 鋼殼BIM模型交付

對(duì)完成生產(chǎn)相對(duì)應(yīng)的船體三維設(shè)計(jì)軟件BIM模型分階段導(dǎo)出，形成兼容電子格式的階段性鋼殼交竣工模型和圖紙[3-4]。將鋼殼BIM模型、圖紙上傳到云盤，并在BIM協(xié)同管理平臺(tái)完成審查流程。

2 面向BIM技術(shù)的鋼殼智能化加工制造

2.1 下料加工智能切割生產(chǎn)線

下料加工智能切割生產(chǎn)線可實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)數(shù)控切割機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息采集、現(xiàn)場作業(yè)狀況監(jiān)控、設(shè)備故障報(bào)警及分析、切割任務(wù)遠(yuǎn)程下發(fā)、二維碼生成與打印、工時(shí)物量統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表打印與輸出功能。通過局域網(wǎng)絡(luò)與制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System, MES)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，自動(dòng)接收產(chǎn)品加工信息和自動(dòng)進(jìn)行離線切割工藝程序編寫，實(shí)現(xiàn)智能化切割作業(yè)，并可實(shí)時(shí)將加工過程數(shù)據(jù)反饋到MES。加工過程數(shù)據(jù)應(yīng)包括切割鋼材爐批號(hào)、切割零件號(hào)、切割時(shí)間等必要信息并滿足質(zhì)量追溯和進(jìn)度統(tǒng)計(jì)要求，對(duì)非正常切割斷點(diǎn)可作出切割質(zhì)量缺陷預(yù)警提示。

下料加工智能生產(chǎn)線與MES集成主要分為下料加工對(duì)象信息集成、下料加工工藝信息集成和下料加工狀態(tài)信息集成。

下料加工對(duì)象信息由MES經(jīng)過計(jì)劃編制及量化派工后確定(一般指套料板編號(hào))，經(jīng)內(nèi)網(wǎng)傳輸給下料加工智能生產(chǎn)線。

下料加工智能生產(chǎn)線得到下料加工對(duì)象后，可經(jīng)內(nèi)網(wǎng)連接MES、其他設(shè)計(jì)或管理系統(tǒng)獲取下料加工工藝信息。

下料加工智能生產(chǎn)線在作業(yè)過程中將設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、鋼材加工開始時(shí)間、鋼材加工結(jié)束時(shí)間、加工對(duì)象信息、消耗件等信息經(jīng)內(nèi)網(wǎng)反饋到MES。

2.2 片體智能焊接生產(chǎn)線

片體智能焊接生產(chǎn)線可對(duì)片體焊接任務(wù)的對(duì)象、板厚、焊接長度等加工信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)可實(shí)時(shí)監(jiān)控焊接機(jī)器人的焊接電壓、電流、生產(chǎn)線運(yùn)行情況等數(shù)據(jù)。通過局域網(wǎng)絡(luò)與MES進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，可自動(dòng)接收產(chǎn)品加工信息和生產(chǎn)任務(wù)計(jì)劃，同時(shí)可實(shí)時(shí)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)反饋到MES。生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括片體零件號(hào)、焊接參數(shù)、長度、時(shí)間統(tǒng)計(jì)、工作任務(wù)統(tǒng)計(jì)等必要信息，并滿足質(zhì)量追溯和進(jìn)度統(tǒng)計(jì)要求，對(duì)非正常切割斷點(diǎn)可作出切割質(zhì)量缺陷預(yù)警提示。

片體智能焊接生產(chǎn)線與MES集成主要分為片體生產(chǎn)對(duì)象信息集成、片體焊接工藝信息集成和片體制作狀態(tài)信息集成。

片體生產(chǎn)對(duì)象信息由MES經(jīng)過片體制作計(jì)劃及量化派工后確定(一般指片體名稱)，經(jīng)內(nèi)網(wǎng)傳輸給片體智能焊接生產(chǎn)線。

片體智能焊接生產(chǎn)線得到生產(chǎn)對(duì)象名稱后，可經(jīng)內(nèi)網(wǎng)連接MES、其他設(shè)計(jì)或管理系統(tǒng)獲取焊接制作工藝信息，也可采用3D掃描對(duì)工件進(jìn)行識(shí)別，自動(dòng)獲取工件相關(guān)信息，并自動(dòng)生成焊接程序。

片體智能焊接生產(chǎn)線在作業(yè)過程中將設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、片體制作開始時(shí)間、片體制作結(jié)束時(shí)間、片體生產(chǎn)對(duì)象信息、易耗品等信息經(jīng)內(nèi)網(wǎng)反饋到MES。

2.3 塊體智能焊接生產(chǎn)線

塊體智能焊接生產(chǎn)線的焊接任務(wù)流程與片體智能焊接生產(chǎn)線相同。

塊體智能焊接生產(chǎn)線與MES集成主要分為塊體生產(chǎn)對(duì)象信息集成、塊體焊接工藝信息集成和塊體制作狀態(tài)信息集成。

塊體生產(chǎn)對(duì)象信息由MES經(jīng)過平面流水線制作計(jì)劃及量化派工后確定(一般指塊體名稱)，經(jīng)內(nèi)網(wǎng)傳輸給塊體智能焊接生產(chǎn)線。

塊體智能焊接生產(chǎn)線得到生產(chǎn)對(duì)象名稱后，可經(jīng)內(nèi)網(wǎng)連接MES、其他設(shè)計(jì)或管理系統(tǒng)從事先導(dǎo)入的模型中獲取焊接制作工藝信息。

塊體智能焊接生產(chǎn)線在作業(yè)過程中將設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、塊體制作開始時(shí)間、塊體制作結(jié)束時(shí)間、塊體制作對(duì)象信息、易耗品等信息經(jīng)內(nèi)網(wǎng)反饋到MES。

2.4 MES與生產(chǎn)管理BIM平臺(tái)集成

MES包含基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、工程計(jì)劃、胎架布置、小節(jié)段/塊體運(yùn)輸、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、狀態(tài)看板管理等功能?；A(chǔ)數(shù)據(jù)與BIM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)船體分段裝配流程(Detail Assembly Procedure, DAP)與單位分部分項(xiàng)工程的對(duì)應(yīng)，工程計(jì)劃將實(shí)現(xiàn)基于模型的工程計(jì)劃與BIM進(jìn)行集成，胎架布置將實(shí)現(xiàn)基于模型的場地胎架布置與BIM進(jìn)行集成，分段運(yùn)輸將實(shí)現(xiàn)基于模型的塊體、小節(jié)段場地運(yùn)輸與BIM進(jìn)行集成，質(zhì)量管理將實(shí)現(xiàn)基于模型的焊接質(zhì)量信息與BIM進(jìn)行集成，設(shè)備管理將實(shí)現(xiàn)設(shè)備模型信息與BIM進(jìn)行集成，狀態(tài)看板管理將實(shí)現(xiàn)基于模型的生產(chǎn)綜合信息與BIM進(jìn)行集成。

BIM協(xié)同平臺(tái)看板結(jié)合鋼殼三維模型顯示人員情況、各部門進(jìn)場設(shè)備情況、進(jìn)場材料及檢驗(yàn)通過率情況、各專業(yè)報(bào)驗(yàn)情況及整體報(bào)驗(yàn)一次通過率，使用3D模型顏色區(qū)分表示未開始、沖砂完成、油漆完成、吊裝完成、總裝焊后完成，使用3D模型切片篩選總段，顯示當(dāng)前總段名稱、沖砂完成時(shí)間、油漆完成時(shí)間、吊裝完成時(shí)間、總裝焊后完成時(shí)間。

2.5 物聯(lián)網(wǎng)及終端設(shè)備

為實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)線設(shè)備狀態(tài)查詢和上報(bào)、物流過程的信息自動(dòng)采集上報(bào)、設(shè)備加工能力的自動(dòng)采集和上報(bào)、現(xiàn)場生產(chǎn)信息共享和告警處理，需要構(gòu)建公司內(nèi)部基于信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems, CPS)的有線和無線網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，重點(diǎn)覆蓋加工車間、裝焊車間內(nèi)數(shù)字化和智能化的設(shè)備。廠房(車間)、辦公樓等建筑物采用以辦公輔樓為中心，以舾裝輔樓、加工樓等為匯聚點(diǎn)，以室外光纖布線為主，以有線形式接入公司內(nèi)網(wǎng)。車間內(nèi)盡可能以超五類或六類雙絞線布設(shè)網(wǎng)絡(luò)到生產(chǎn)設(shè)備、顯示終端及工位上。

在生產(chǎn)線廣泛使用移動(dòng)終端、顯示屏等終端設(shè)備及條形碼、二維碼等標(biāo)識(shí)。使用移動(dòng)終端如平板電腦查看電子圖文檔，替代紙質(zhì)圖紙，既可節(jié)省大量的圖紙費(fèi)用，也可使生產(chǎn)車間工人能及時(shí)收到圖紙更新。車間管理人員可看到每個(gè)班組的負(fù)荷情況。在車間顯著位置安置生產(chǎn)任務(wù)和進(jìn)度看板，實(shí)現(xiàn)車間任務(wù)可視化。在中間產(chǎn)品上打上二維碼或條形碼，實(shí)現(xiàn)在整個(gè)生產(chǎn)流程中的過程追溯。

2.6 網(wǎng)絡(luò)安全措施

采取網(wǎng)絡(luò)接入控制、主機(jī)防護(hù)等網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施，提升智能制造信息系統(tǒng)的安全性和可靠性，以保障鋼殼生產(chǎn)的正常有序進(jìn)行。

3 面向BIM技術(shù)的的工廠物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

3.1 智能化工廠建設(shè)思路

智能化工廠[4-5]建設(shè)主要圍繞廠區(qū)塊體制作車間進(jìn)行，主要建設(shè)內(nèi)容包括智能制造集成應(yīng)用平臺(tái)、設(shè)計(jì)制造一體化平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、制造過程智能管控平臺(tái)。智能制造集成應(yīng)用平臺(tái)有別于傳統(tǒng)的數(shù)字化制造，最終實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)流的基礎(chǔ)上通過專家系統(tǒng)，無縫嵌入制造知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的共享、重用和持續(xù)更新。智能化工廠建設(shè)主要內(nèi)容包括：

(1) 消除車間各個(gè)加工設(shè)備工位及可移動(dòng)終端方面存在的大量網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)，在產(chǎn)線固定設(shè)備方面將新增有線網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)，用以滿足智能車間數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)的穩(wěn)定性要求。

(2) 在車間移動(dòng)設(shè)備方面，由于船舶制造性質(zhì)和離散制造的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)分散，傳統(tǒng)的有線組網(wǎng)不具備移動(dòng)性、可擴(kuò)展性、組網(wǎng)成本高，繁多的線路影響生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)，針對(duì)這些問題，引進(jìn)Wi-Fi設(shè)備，用以支撐智能車間移動(dòng)設(shè)備的接入需求。

(3) 在數(shù)據(jù)中心方面，隨著智能化車間的逐步實(shí)施、工控網(wǎng)絡(luò)覆蓋率及工控系統(tǒng)的快速增長，現(xiàn)有內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)機(jī)房已不足以支撐新增設(shè)備的供配電、空調(diào)系統(tǒng)等，需要增加數(shù)據(jù)中心硬件及配套設(shè)備。

(4) 引進(jìn)配套的信息管理系統(tǒng)，開展相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。

3.2 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)智能監(jiān)控

主要針對(duì)可移動(dòng)式焊接設(shè)備進(jìn)行智能監(jiān)控[3]。建立全數(shù)字焊接在線監(jiān)控車間，所有焊機(jī)實(shí)現(xiàn)信息化集中管理，焊接管理系統(tǒng)能對(duì)每臺(tái)焊機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及焊接數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)焊接規(guī)范控制(用于控制作業(yè)者避免違規(guī)操作)和作業(yè)者實(shí)名制管理[2](用于實(shí)現(xiàn)問題的歷史追溯)。主要內(nèi)容包括：

(1) 管理人員能夠通過焊接管理系統(tǒng)設(shè)定焊接規(guī)范及相關(guān)的控制參數(shù)并下傳給焊機(jī)，當(dāng)焊接電流超出設(shè)定的焊接規(guī)范并滿足報(bào)警條件時(shí)，焊機(jī)停止焊接，并提示報(bào)警信息。

(2) 避免作業(yè)者在超出焊接規(guī)范的條件下進(jìn)行焊接作業(yè)。當(dāng)焊機(jī)因超規(guī)范停機(jī)后，經(jīng)過管理者設(shè)定的延時(shí)等待時(shí)間以后，作業(yè)者能夠繼續(xù)焊接。

(3) 實(shí)現(xiàn)作業(yè)者在使用焊機(jī)之前錄入作業(yè)者工號(hào)，通過焊接管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)查看每臺(tái)焊機(jī)的作業(yè)者，并可通過焊接管理系統(tǒng)對(duì)指定作業(yè)者進(jìn)行信息的統(tǒng)計(jì)和查詢。

3.3 對(duì)作業(yè)者的安全監(jiān)控

加強(qiáng)作業(yè)者的安全管理，提高現(xiàn)場考勤打卡數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和人員資質(zhì)快速查詢，實(shí)施人臉識(shí)別技術(shù)和二維碼掃碼，作為現(xiàn)場作業(yè)者的安全監(jiān)控管理手段。

(1) 一卡通人臉識(shí)別管理

在現(xiàn)場布置人臉識(shí)別設(shè)備終端，通過網(wǎng)絡(luò)接入公司一卡通系統(tǒng)，可有效提高人員監(jiān)管，提高現(xiàn)場人員考勤安全監(jiān)管。

軟件要求：采用一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，增加人臉數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)表，無需對(duì)服務(wù)端系統(tǒng)做任何改變就可直接應(yīng)用人臉識(shí)別考勤設(shè)備，僅需在采集端更新人臉信息采集程序，通過人臉識(shí)別管理系統(tǒng)的控制進(jìn)行人員模板的采集，采集到的模板將統(tǒng)一存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。這些模板信息可被管理軟件分發(fā)到多個(gè)識(shí)別終端上，實(shí)現(xiàn)一次性采集、多次復(fù)用的目標(biāo)。

硬件要求：人臉識(shí)別設(shè)備為每個(gè)人提供18個(gè)不同方位人臉模板圖像，具有更高的識(shí)別準(zhǔn)確率；同時(shí)，使用雙攝像頭的成像技術(shù)，利用紅外光的特點(diǎn)，處理實(shí)際認(rèn)證過程中的圖像，具有更好的環(huán)境適應(yīng)性，識(shí)別速度與準(zhǔn)確率會(huì)有更大的提升。認(rèn)證過程保證全天候使用、識(shí)別速度快，人臉驗(yàn)證率(Face Verification Rate, FVR)高、誤識(shí)率(False Acceptance Rate, FAR)低：FVR≥99%，F(xiàn)AR≤0.001%。

(2) 二維碼人員資質(zhì)管理

開發(fā)程序，讀取每個(gè)人員的證件信息，并生成證件信息二維碼，用標(biāo)簽打印機(jī)根據(jù)需要打印成二維碼帽貼?，F(xiàn)場作業(yè)者通過手機(jī)微信、瀏覽器掃一掃即可查詢證件信息(如姓名、工號(hào)、作業(yè)名稱、等級(jí)、有效期等)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)者狀態(tài)即時(shí)檢查功能。

3.4 視頻監(jiān)控

在鋼殼制作車間和節(jié)段生產(chǎn)場地，將部署多個(gè)高清攝像機(jī)，可以對(duì)各監(jiān)控區(qū)域?qū)嵤?4 h監(jiān)控，視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字視頻監(jiān)控管理平臺(tái)，并提供接口地址給用戶方BIM系統(tǒng)接入[3]，可通過BIM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場實(shí)時(shí)視頻圖像的遠(yuǎn)程監(jiān)視和錄像調(diào)用。

4 面向BIM技術(shù)的鋼殼焊接管理

4.1 管理范圍

鋼殼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的焊縫眾多，根據(jù)項(xiàng)目要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)主要焊縫(一級(jí)焊縫)的全程管理。設(shè)計(jì)人員需要對(duì)一級(jí)焊縫進(jìn)行人工編碼，并補(bǔ)充必要的屬性信息，便于進(jìn)行后續(xù)管理。

4.2 焊縫編碼與層級(jí)

焊縫編碼要求實(shí)名制(唯一性)管理。從設(shè)計(jì)和制造上，已經(jīng)對(duì)整個(gè)鋼殼產(chǎn)品進(jìn)行分解，從管節(jié)、大節(jié)段、小節(jié)段一直到零件都有固定的編碼，只要保證焊縫在其所屬的結(jié)構(gòu)中編碼唯一，即可實(shí)現(xiàn)在整個(gè)項(xiàng)目中的編碼唯一性。

要求實(shí)現(xiàn)焊縫的結(jié)構(gòu)層級(jí)管理。按照管節(jié)、大節(jié)段、小節(jié)段、塊體、片體、零件的層級(jí)劃分焊縫所屬的層級(jí)。

4.3 建模與信息定義

鋼殼焊縫需要建立三維虛擬模型，需要在船體三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)中完成。需要定義一級(jí)焊縫，通過焊縫的層級(jí)、焊接形式進(jìn)行人工編碼。由于船體三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)定，可以保證編碼的唯一性。

除了編碼定義，還需要完善焊縫的必要屬性，如長度、寬度、類型、焊接形式、焊材類型和相關(guān)零件信息。這些屬性信息是后續(xù)生產(chǎn)與質(zhì)檢管理的必要條件。

4.4 數(shù)據(jù)提取

將鋼殼零件的三維模型和焊縫的三維模型提取到數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)將焊縫相關(guān)的屬性信息也同時(shí)提取到數(shù)據(jù)庫。提取時(shí)需要記錄提取時(shí)間和提取人，同時(shí)需要考慮設(shè)計(jì)變更帶來的模型和屬性變化。

4.5 焊縫地圖

由于焊縫與零件及結(jié)構(gòu)相關(guān)[6]，因此鋼殼結(jié)構(gòu)零件的三維模型也需要提取到系統(tǒng)中，作為焊縫查看的背景信息。焊縫地圖需要這些必要功能：結(jié)構(gòu)及焊縫的層級(jí)結(jié)構(gòu)樹；三維模型顯示界面；焊縫的屬性信息窗，包含生產(chǎn)信息和質(zhì)檢信息；通過從結(jié)構(gòu)樹拖放顯示三維模型；點(diǎn)擊結(jié)構(gòu)樹焊縫，在三維模型上突出顯示該焊縫模型，同時(shí)顯示該焊縫的屬性信息及質(zhì)檢信息；點(diǎn)擊模型，從結(jié)構(gòu)樹上自動(dòng)定位該焊縫，同樣獲取該焊縫屬性及質(zhì)檢信息；焊縫信息快速查詢功能，可通過焊接人、焊縫編碼等進(jìn)行模糊查詢。

5 結(jié) 論

通過開展面向BIM技術(shù)的各項(xiàng)研究，保證項(xiàng)目策劃、實(shí)施和運(yùn)行的高效銜接，實(shí)現(xiàn)船廠在鋼殼制造中所使用設(shè)計(jì)系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等與BIM系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合。近幾年來，以上海中心大廈、國家電網(wǎng)企業(yè)館、港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道項(xiàng)目等為代表的建筑鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目，紛紛啟動(dòng)BIM解決方案，實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)協(xié)同工作。