【國內BIM案例】基于BIM技術的鋼橋構件數控下料方案

近年來，我國橋梁建設發展迅速，橋梁結構日趨復雜，鋼橋制造由機械化生產逐步邁入數控化、智能化制造，尤其是港珠澳大橋采用全新的自動化生產線、智能化的板單元組裝和焊接機器人系統，實現了鋼橋制造技術的大跨越。現代鋼橋結構形式多樣化，并且景觀性要求越來越強，導致產品零件各異，尤其是在多座鋼橋項目同時生產時，車間流轉的零件類型眾多，很難形成標準化流水作業，極易產生零件下料錯誤。HYPERLINK"http://www.bim.vip/"BIM以其數字化、信息化技術可很好地解決這些問題。一、工程簡介

滬通鐵路長江大橋是大型公鐵兩用雙塔三索面斜拉橋，全長2296m，主航道橋主跨1092m；設計采用三桁結構、"N”形桁式、板桁結合形式。標準段主梁邊桁桁高16.0m

,桁寬2x17.5m，每個主桁節點均設橫聯。上層公路橋面采用正交異性整體鋼橋面板結構，下層鐵路橋面采用整體鋼箱結構；采用整節段架設方案，架設單元為全焊雙節間節段，最大吊重約17440kN。其結構復雜，鋼梁桿件數量和類型眾多，包括主桁整體節點弦桿、斜腹桿、豎腹桿，鐵路橋面橫梁、縱梁、頂底板，上層橋面板、橫梁、橫聯桿件和連接板等。

滬通鐵路長江大橋主航道橋主跨效果圖二、數控下料現狀

鋼橋構件數控下料在工廠制造車間進行，主要采用火焰數控切割機床、空氣等離子數控切割機床。數控設備通過數控切割程序控制，程序的編制依據精確繪制的程序切割圖紙，數控程序和程序切割圖紙是以二維設計圖為基礎轉化而來。從設計圖到機床切割下料經過多個中間環節，其工作流程見下圖，如果設計有變更也必須按此流程重新修改，因而出現中間環節人為因素的影響，導致出現錯誤或修改現有錯誤的同時又增加出現新錯誤的幾率。

數控切割下料工作流程三、BIM特點

HYPERLINK"http://www.bim.vip/"BIM技術的主要特點是以三維模型為基礎的單一數據源、工程信息共享和全生命周期管理，具有模型信息的完備性、關聯性和一致性。其為從三維模型到零件數控切割的一站式解決方案提供了條件，并利用計算機輔助技術、互聯網技術形成的可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性，對鋼橋構件切割生產的高效管理、質量保證、降低成本、工期控制具有重要意義。

BIM是工程項目物理和功能特性的數字化表達，是工程項目信息可分享的知識資源，為鋼橋全生命周期的各種決策提供了可靠的基礎。

BIM技術的基礎是三維模型，鋼橋制造基于Tekla三維模型，選用西格瑪套料系統(SigmaNEST)進行自動排版套料、切割模擬和輸出鋼板采購清單、數控加工程序。通過SigmaNEST直接導入Tekla的二維及三維模型，利用可視化數控編程及數字化管理系統軟件的直接讀取轉化功能進行自動排版及NC編制，一站式解決從三維模型到零件數控切割的問題?；贐IM的數控下料流程見下圖?？梢钥闯?，從三維模型到數控切割僅經過SigmaNEST一個環節，全部為自動化過程，無人為因素影響，減少了出錯幾率，實現了三維模型數據與下料數據的準確協同?；贐IM的數控下料流程四、BIM應用

三維模型與SigmaNEST對接。利用TeklaStructures軟件對滬通鐵路長江大橋進行三維建模，并導出DSTV格式文，其可直接導入SigmaNEST中，實現無縫對接。

自動套料及NC應用。SigmaNEST可批量導入不同材質、板厚的DSTV格式文件；自動識別零件屬性，如材質、板厚、數量等，不同材質、板厚的零件進入SigmaNEST后，可根據零件的屬性自動分配任務;建立SigmaNEST鋼板庫導入Excel表格，表格中有鋼板編號、材質、板厚、數量、爐批號、存放位置等信息；針對某個材質、板厚的任務進行套料，完成后根據軟件算法、設備類型自動生成切割路徑，此期間人工可進行干預使其更加合理化；根據設備類型自動生成切割NC代碼進行數控切割，數據文件包括零件的長度、寬度、斜度、開槽和切割等的坐標信息，以便設備識別；自動生成余料標簽、清單、切割報表、材料單和工時統計等。導入DSTV格式文件五、深化研究方向

傳統的鋼橋加工生產組織與管理是依靠技術文件及生產指令組織生產加工，生產管理人員不能實時、準確獲取生產工位、設備加工信息，造成被動生產調整。實現自動套料與生產管理的全信息化閉環，是數控下料BIM技術的深化研究方向。信息化閉環借助數據庫和互聯網技術，在SigmaNEST自動生成NC代碼后，派工模塊自動評估所需板材和預估切割時間，進行智能或人工分配。派工模塊分配的任務將自動發送到報工模塊，報工模塊將下料起止時間、切割質量、材料消耗情況報送數據庫。全信息化閉環打破了層層下達指令、層層反饋進度的生產組織模式，通過智能化、一體化的管理有序地將數控下料指令信息下達，實現了動態生產調節、直觀進度統計、詳盡工期預測。三維模型導出的DSTV格式文件

BIM技術建立了單一數字化數據源，參與加工的數控設備直接使用數字化數據源，解決了“信息斷層”和“信息孤島”問題。SigmaNEST是采用BIM技術的橋梁，其實現了自動排版套料、切割模擬；可輸出鋼板采購清單、數控加工程序；利用可視化數控編程及數字化管理系統軟件的直接讀取轉化功能，進行自動排版及NC編制，實現BIM三維模型數據與加工數據準確協同；實現了從三維模型到實體數字化、信息化加工，在