隨著光電、半導(dǎo)體、制藥、醫(yī)療、航空航天及周詳制造等種種需求潔凈環(huán)境的行業(yè)的生長，潔凈室結(jié)構(gòu)變得加倍重大，潔凈品級要求也越來越高，風、水、氣、電及其他種種特殊管線、裝備組織越來越重大，需要協(xié)同的設(shè)計施工等單元越來越多，種種裝備管線的碰撞及各施工單元施工歷程碰撞越來越多，需要無塵車間手藝職員提高對工程組件和施工歷程的預(yù)知能力。三維設(shè)計及可視化設(shè)計為此提供了條件，為解決設(shè)計工工中所面臨的問題提供了可能。

 

三維設(shè)計集成工程項目中種種相關(guān)的信息與數(shù)據(jù)，提供了可視化的思緒，將設(shè)計圖紙中線條式的構(gòu)件以三維立體實物的形式展現(xiàn)出來。設(shè)計師通過確立三維模子，并依據(jù)模子存儲了包羅：平面圖、立面圖和剖面圖、表格、文字說明及質(zhì)料清單等所有的相關(guān)信息。這些信息所有憑證模子天生，并隨著模子的改變而調(diào)整。

可視化的模子使結(jié)構(gòu)直觀模擬成為可能，使碰撞檢查及優(yōu)化效率更高。現(xiàn)在三維設(shè)計手藝已經(jīng)在工業(yè)設(shè)計、動畫設(shè)計及機械、飛機、汽車、造船業(yè)、修建等多個行業(yè)中普遍應(yīng)用。尤其是修建業(yè)，近幾年生長迅速，BIM即是以三維數(shù)字化手藝為基礎(chǔ)的修建信息模子，現(xiàn)已在全球范圍內(nèi)獲得修建業(yè)界的普遍認可。海內(nèi)，涌現(xiàn)出一大批相關(guān)三維數(shù)字手藝軟件，并各有專長，在修建設(shè)計施工中應(yīng)用也已經(jīng)如火如荼，如深圳灣體育中央，深圳平安大廈，上海巨無霸上海中央等大型樓宇場館均使用了BIM手藝，工業(yè)園區(qū)修建也在逐步引入BIM，如正在建設(shè)的深圳灣科技生態(tài)園。

潔凈行業(yè)與修建緊密聯(lián)系，在設(shè)計施工中也應(yīng)當憑證行業(yè)的特點引入三維設(shè)計手藝，提高無塵車間設(shè)計施工水平。

一、三維設(shè)計手藝特點及應(yīng)用價值

可視化設(shè)計

基于三維設(shè)計軟件的三維潔凈室系統(tǒng)模子，通過三維效果圖、虛擬周游、虛擬施工、虛擬剖切等手段將隔離系統(tǒng)、送回風系統(tǒng)、空調(diào)水，蒸汽、純水、純氣、電器管線及潔凈裝備、過濾末尾、照明直觀展示給工程設(shè)計職員、施工職員及業(yè)主（圖1）。

參數(shù)化設(shè)計  

三維建模歷程即是參數(shù)化設(shè)計，將潔凈室構(gòu)件、裝備，包羅管線以及外部修建通過參數(shù)屬性界說，并通過這些屬性自動統(tǒng)計、盤算、剖析，對三維模子參數(shù)修改、調(diào)整到達細節(jié)設(shè)計準確設(shè)計的目的和模子驅(qū)動的作用。連系可視化效果圖，工程圖紙將工程信息準確傳到達工程手藝職員及項目治理職員。

 

關(guān)聯(lián)修改

 

在無塵車間項目設(shè)計中，工程圖各個視圖與三維模子參數(shù)實時關(guān)聯(lián)，在設(shè)計中或者評審歷程中增添、刪除或者修改三維特征時，各個視圖所有自動更新，提高設(shè)計與設(shè)計變更效率，削減漏畫、少畫等工程圖失誤發(fā)生(圖2)。

 

協(xié)同設(shè)計

 

無塵車間涉及到暖通空調(diào)、給排水、修建、電氣、自動控制、機械、結(jié)構(gòu)等多個專業(yè)。工程設(shè)計中，尤其是大型潔凈項目中，各專業(yè)手藝職員需要各自開展工作，同步舉行，而各專業(yè)職員對其他專業(yè)知識體會有限，造成相同不暢，協(xié)同難題（圖3）。在參數(shù)化三維設(shè)計中，各專業(yè)設(shè)計僅需基于相同的三維設(shè)計平臺就可以實現(xiàn)多專業(yè)、多團隊的協(xié)作，輔以實時協(xié)同與階段性的控制點協(xié)同，三維校審等方式，實時解決種種錯漏及碰撞，提高無塵車間的設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計速率。

  

設(shè)計功效性能剖析

   

三維設(shè)計是參數(shù)化設(shè)計，模子構(gòu)建完成后可以行使設(shè)計平臺自身的剖析功效舉行基本的參數(shù)剖析，對于一些特殊的模擬，如：CFD對潔凈室氣流組織模擬、熱傳導(dǎo)與熱流組織模擬?？梢孕惺乖O(shè)計平臺的名堂轉(zhuǎn)換工具，將三維設(shè)計模子轉(zhuǎn)化為適合剖析平臺或軟件認可的名堂，再在轉(zhuǎn)換名堂的基礎(chǔ)上舉行修改調(diào)整即可對模子舉行功效剖析與調(diào)試，無需二次確立三維界線。通過對設(shè)計功效參數(shù)剖析，指導(dǎo)送回風、照明、裝備及出入口等結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，為潔凈度、氣流速率、氣流組織等功效參數(shù)優(yōu)化提供依據(jù)，消除使用歷程中可能存在的隱患，實現(xiàn)制作功效可控。

 

三維設(shè)計交付

   

三維設(shè)計帶來了直觀的可視化三維模子、準確的二維表達的工程圖紙和詳盡的自動天生的包羅功效參數(shù)及性能特點的物料清單，使設(shè)計功效交付加倍直觀、詳盡，成為無塵車間設(shè)計交付或者設(shè)計交底的新模式。

 

 

二、三維設(shè)計在無塵車間中的應(yīng)用優(yōu)勢

 

設(shè)計階段工作重點提前

 

隨著無塵車間手藝的生長與治理水平的提高，無塵車間項目治理與其他項目治理一樣將由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，要求設(shè)計文件加倍詳細、準確，要求工程裝備及配件加倍周詳，促進潔凈室施工模式向裝配模式轉(zhuǎn)變。裝配模式致使無塵車間項目的方案設(shè)計、施工圖設(shè)計、施工歷程所占用工期比例改變。以某無塵車間項目為例，二維設(shè)計方式和三維設(shè)計方式各階段占用的工期如圖4。          

從圖4可看出，二維設(shè)計中，設(shè)計職員憑證以往履歷及參數(shù)舉行設(shè)計，破費大量的時間在制圖、清單體例和協(xié)調(diào)上，而與項目質(zhì)量關(guān)系密切的方案比選、專業(yè)手藝設(shè)計等重要部分卻破費的時間比較少。三維設(shè)計由于可以自動天生種種工程圖紙和清單，提高了無塵車間項目的設(shè)計效率和質(zhì)量，設(shè)計職員有更多的時間用在三維模子及方案的比選，專業(yè)設(shè)計、優(yōu)化及協(xié)同上，詳細的三維模子設(shè)計及優(yōu)化協(xié)同的效果也促進潔凈室構(gòu)件尺寸加倍周詳，參數(shù)化的構(gòu)件設(shè)計圖紙更適宜于工程構(gòu)件工廠化、尺度化生產(chǎn)、縮短現(xiàn)場施工時間，工程構(gòu)件的產(chǎn)品化生產(chǎn)進一步促進裝配式施工模式生長。

 

虛擬裝配促使現(xiàn)場施工簡易化，提高質(zhì)量

 

與二維設(shè)計相比，三維設(shè)計中，潔凈室構(gòu)件通過參數(shù)化三維數(shù)據(jù)展現(xiàn)，工程盤算以三維建模相融合自動更新，數(shù)據(jù)信息完整，轉(zhuǎn)達歷程無信息損失，可以舉行校核盤算及模擬，而且可以憑證盤算效果調(diào)整設(shè)計參數(shù)（圖5，圖6）。設(shè)計調(diào)整后的三維設(shè)計功效與實物構(gòu)件一致?？膳e行虛擬裝配施工，使無塵車間從3D設(shè)計轉(zhuǎn)向4D施工。

 

潔凈室虛擬施工即先試，后建。即在開工之前，基于虛擬環(huán)境，模擬、剖析、檢測設(shè)計效果與施工組織設(shè)計方案的可行性，進而優(yōu)化和調(diào)整，獲得最佳方案。因此虛擬施工不僅僅是一個設(shè)計繪圖歷程，而是設(shè)計方案、功效比選歷程。在潔凈室虛擬施工中，除了虛擬的所有潔凈室原型構(gòu)件外，還需要通過三維可視化平臺締造一個虛擬的現(xiàn)實施工環(huán)境，資源模子及歷程模子，實現(xiàn)施工歷程有用可視化模擬。通過原型構(gòu)件的模擬施工，削減各系統(tǒng)間結(jié)構(gòu)碰撞與工期碰撞優(yōu)化設(shè)計方案與施工方案，提高設(shè)計準確度與設(shè)計準確度，提高施工精度和無塵車間質(zhì)量。

 

施工成本優(yōu)化

 

在無塵車間中，工程的規(guī)模及重大水平一樣平時沒有大型修建工程大，以是不會確立工期．成本數(shù)學(xué)模子，再通過重大的迭代歷程優(yōu)化成本。在無塵車間中，可通過三維設(shè)計與施工手藝將工程項目分部、分段，通過三維可視化模子，對施工歷程舉行模擬，構(gòu)件質(zhì)料加倍準確（圖1）。模擬歷程對施工方案優(yōu)化以使施工組織加倍合理、有序。通過提高人、材、機綜合配備能力和提高施工治理能力來降低消耗和成本。

 

 

三、三維手藝在無塵車間中的應(yīng)用

  

現(xiàn)在三維設(shè)計平臺及軟件較多，包羅種種修建BIM軟件，如Autodesk的Revit等；機械類的如Pro-e，Solidworks的三維工程軟件等。但連系無塵車間裝配式施工的特點，修建BIM軟件、機械類的軟件都有欠缺，這也是為什么無塵車間行業(yè)在三維設(shè)計及應(yīng)用方面生長緩慢的緣故原由。以下以某項目Solidworks模子為例先容無塵車間三維設(shè)計及應(yīng)用歷程。

   

步驟1，虛擬現(xiàn)實：對外部環(huán)境，如修建等建模，也是設(shè)計師對環(huán)境的立體熟悉，也可以由其他BIM軟件轉(zhuǎn)換外部現(xiàn)實環(huán)境載入。

  

步驟2，確立基準面模子：憑證修建網(wǎng)格及虛擬現(xiàn)實模子，潔凈室的主要構(gòu)件等高線確立基準面，利便后期種種組件裝配、定位，以及在方案設(shè)計，施工圖毆計，施工等階段組件替換，模子調(diào)整、修改。

 

步驟3，潔凈室平面設(shè)計。

 

步驟4，三維模子確立（圖7）。

 

步驟5，虛擬碰撞檢查（圖8）。

 

步驟6，模子系統(tǒng)整體調(diào)試、剖析。

 

步驟7，虛擬施工及調(diào)整（圖9）。

 

步驟8，總平面圖，各系統(tǒng)詳圖轉(zhuǎn)換，物料清單天生（如圖2）。

   

步驟9，組件詳圖轉(zhuǎn)換。

   

步驟10，組件生產(chǎn)。

   

步驟11，工程現(xiàn)場裝配施工。

   

步驟12，三維交付。

 

結(jié)語

   

現(xiàn)在，BIM手藝在修建行業(yè)逐漸被廣人世計、施工職員接受并運用，也是工程手藝生長的偏向。但無塵車間中較少應(yīng)用到，在無塵車間設(shè)計和施工中引入并應(yīng)用三維設(shè)計手藝及4D/5D手藝，確立潔凈室信息模子，使?jié)崈羰以谠O(shè)計制作歷程加倍高效，在整個運行壽命期內(nèi)加倍節(jié)能、綠色、環(huán)保。

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