基于BIM技术的钢筋数控加工技术应用 刘贺

基于BIM技术的钢筋数控加工技术应用刘贺

发表时间：2018-11-15T20:06:38.913Z 来源：《基层建设》2018年第30期作者：刘贺高宇

[导读] 摘要：基于BIM 技术的钢筋加工是在现代钢筋集中数控加工中引入BIM 技术，通过BIM 高效的翻样、生产原始料单及加工料单+ 数控设备实现钢筋的加工。

中交一公局北京建筑分公司北京 100000

摘要：基于BIM 技术的钢筋加工是在现代钢筋集中数控加工中引入BIM 技术，通过BIM 高效的翻样、生产原始料单及加工料单+ 数控设备实现钢筋的加工。实现证明，BIM 钢筋集中加工较原有加工方式在钢筋下料效率、减少钢筋废料有较大提高，获得较好的经济效益。

关键词：BIM技术；钢筋数控加工技术；应用；

BIM技术在工程项目全生命周期中，通过单一工程数据源，解决了分布式、异构工程数据之间的一致性和全局共享问题，并支持建筑生命周期动态的工程信息创建、管理和共享。

一、现状及发展趋势

钢筋集中加工现状是实行工厂化加工，场内布置材料堆放区、半成品及成品堆放区、废料堆放区、施工作业区；配备数控弯曲中心、钢筋笼滚焊机、弯箍机等数控加工设备。传统加工方法为钢筋工长通过预算部门分析的结构钢筋用量，根据施工进度，自行安排钢筋料单，虽然是集中加工，但是人为配置钢筋料单会造成诸多不合理情况，一定程度上增加了钢筋加工的损耗率。在施工前期对结构进行BIM 建模，生成模型后，利用其BIM技术将每个构件的钢筋生成料单（该料单带有二维码模型展示功能，工人可以通过扫二维码了解三维模型中钢筋尺寸类型及绑扎方式），再根据施工进度对一定周期内加工的钢筋进行集中优化处理，大大减少了材料的浪费，同时，减少了人为工作量，降低了错误率，我项目认为该技术可行性良好。

二、基于BIM技术的钢筋数控加工技术应用

1.基于钢筋深化设计模型创建。常用的钢筋建模软件包括Allplan、Tekla、Revit等，Revit 以其普及性和经济性成为目前应用最多的钢筋建模工具。同时Revit 拥有丰富的API 接口，可扩展性好，易实现与工厂管理平台的数据传递。本研究在总结基于Revit 的钢筋深化设计模型创建经验基础上，形成了钢筋深化设计指南，包括准备工作、钢筋建模和碰撞优化三大步骤。实际钢筋深化设计过程中，由专业钢筋翻样员在“指南”指导下，结合其翻样经验和实际需求，完善钢筋的建模流程。一方面，基于二次开发了钢筋数据导出接口，可将钢筋BIM 模型导出钢筋翻样单，用于导入加工设备钢筋加工；另一方面，也可与传统钢筋翻样工作流程融合，避免工作流程的变化。在研究过程中，通过BIM 模型导出的翻样单和人工翻样单对比发现，通过BIM 深化设计建模完成钢筋翻样完全可以达到甚至超越人工翻样的准确性和效率。通过不断积累构件钢筋模型库，并基于此进行二次开发，可以充分共享构件钢筋库，以便再次遇到类似构件时，可以快速以此构件库为参照，迅速建立构件钢筋模型。

2.为支持预制工厂或钢筋加工中心对钢筋加工任务进行订单、生产、材料和仓储的信息化管理，本研究自主研发了预制工厂管理信息平台。该平台包括钢筋数据接口、钢筋生产任务规划、钢筋加工单生成、加工过程监控等模块，具体说明如下：（1）钢筋数据接口：通过解析BIM 模型导出的钢筋翻样单，获取钢筋信息，生成钢筋加工任务，并将相关数据存入数据库。（2）订单导向的钢筋加工任务规划：钢筋加工控制信息平台可以根据工厂加工能力、加工需求和生产计划进行统一的调度安排，实行订单式管理模式，可以做到“统一采购，统一生产，统一堆场，统一出厂”。信息平台通过合理规划加工订单，制定最佳加工次序。（3）精确控制加工生产：通过信息平台导出的加工单，上面附有各种类型钢筋的二维码，钢筋自动加工设备通过扫描相应二维码可以自动将钢筋信息录入，并进行钢筋的精准加工。（4）应用二维码监控钢筋状态：钢筋模型建立后，会对应生成唯一的身份标识二维码，身份标识二维码包含钢筋的几何信息和所属的构件信息，通过扫描标识二维码，可以准确监控钢筋的加工、堆场、出厂、绑扎、浇筑等状态。将原始料单结合原材料及现场实际，进行料单深化处理，使切割钢筋长短搭配科学，实现套料最优、废料最少，生成各工位加工料单和分拣料单。

3.基于钢筋自动化加工设备可通过扫描信息平台生成的钢筋单中的二维码读入钢筋信息，然后自动选择钢筋原材料，完成钢筋调直、弯曲、剪切、收集等工作。目前主流的钢筋自动加工设备，如钢筋弯剪中心，均支持通过扫码录入BVBS 格式的钢筋信息。BVBS 格式描述的钢筋信息，包括构件名称和钢筋的编号、等级、直径、几何形状、数量等信息，钢筋自动加工设备通过扫描二维码可以获得钢筋加工所需的所有信息，然后自动生成钢筋成品，无需人工录入等操作。钢筋加工设备在加工钢筋过程中，可通过网络将使用的钢筋原材料信息反馈到工厂信息管理平台，从而集成钢筋原材信息。加工完成后，将加工单上的二维码撕下作为钢筋成品的身份牌，用于后续的仓储、物流和交付过程监控，如交付客户时，通过扫码二维码表示该钢筋订单已交付，可在线生成支付凭据，实现在线支付和成本管理。将钢筋翻样单导入工厂信息管理平台，生成钢筋生产任务和二维码形式的钢筋加工单，交付工人进行钢筋加工。工人直接扫描即可完成录入，减少钢筋加工过程中人工操作30%。加工完成的钢筋形状、尺寸与BIM 模型中完全一致。

4.自动套料及NC应用。可批量导入不同材质、板厚的DSTV格式文件，自动识别零件属性，如材质、板厚、数量等，不同材质、板厚的零件进入后，可根据零件的属性自动分配任务；建立钢板库导入Excel表格，表格中有钢板编号、材质、板厚、数量、炉批号、存放位置等信息；针对某个材质、板厚的任务进行套料，完成后根据软件算法、设备类型自动生成切割路径，此期间人工可进行干预使其更加合理化；根据设备类型自动生成切割NC代码进行数控切割，数据文件包括零件的长度、宽度、斜度、开槽和切割等的坐标信息，以便设备识别；自动生成余料标签、清单、切割报表、材料单和工时统计等。

三、创新内容

1.提高生产效率，和传统的钢筋数控加工相比，从钢筋放样开始即真正实现自动化、智能化，生产效率提高。例如传统人工放样1000平米钢筋，需约一个工作日，而基于 BIM 则只需几分钟。

2.降低材料成本，和传统钢筋数控加工人工下料相比，通过BIM 技术使钢筋切割按长短科学搭配，实现自动套料，可以使大料废料率控制在约 1%以内，小料废料率控制在约 0.8%以内，综合废料率约在1%。

3.控制加工质量，通过 BIM 系统的标准化流程操作，形成每一步的电子档案，每一步可追溯，从流程上对质量进行把控，减少人错误的发生。

4.树立行业标杆，通过 BIM 创新技术的工程应用，在行业内保持技术先进性。

BIM技术建立了单一数字化数据源，参与加工的数控设备直接使用数字化数据源，解决了“信息断层”和“信息孤岛”问题。实现了从三维