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经企业申报、地方推荐、专家评审，近日，住房和城乡建设部确定并发布第一批124个智能建造新技术新产品创新服务典型案例。目的在于总结推广智能建造可复制经验做法，指导各地住房和城乡建设主管部门及企业全面了解、科学选用智能建造技术和产品。此次发布的典型案例中，有20项自主创新数字化设计软件创新服务案例，29项部品部件智能生产线创新服务案例，42项智慧施工管理系统创新服务案例，20项建筑产业互联网平台创新服务案例、13项建筑机器人等智能建造设备创新服务案例。现分批次针对124个智能建造新技术新产品创新服务典型案例做详细介绍，本期为自主创新数字化设计软件创新服务案例（一）：

1、基于BIM的装配式建筑设计软件PKPM-PC的应用实践

2、“智装配”BIM设计平台在装配式叠合剪力墙结构设计中的应用

3、“BeePC”软件在装配式混凝土建筑项目深化设计中的应用

4、基于BIM的装配式建筑设计协同管控集成系统

5、“同磊”3D3S Solid软件在钢结构深化设计中的应用

基于BIM的装配式建筑设计软件PKPM-PC（以下简称PKPM-PC）, 作为“十三五”国家重点研发计划项目“基于BIM的预制装配建筑体系应用技术”成果，基于自主BIMBase平台，面向设计、生产、科研单位和高等院校，按照全流程一体化设计思想，集成标准化、智能化技术，可大幅提高装配式建筑全流程设计效率。软件重点解决基于BIM技术的装配式建筑方案设计和深化设计问题，内置国标预制部品部件库，提供智能化构件拆分、全专业协同设计、结构计算分析、构件深化与详图生成、碰撞检查、设备开洞与管线预埋、装配率统计与材料统计、设计数据接力生产设备等模块。

（一）解决的实际问题

1．解决了二维设计图纸无法处理的复杂预制构件生成与节点钢筋避让问题。通过PKPM-PC全楼碰撞检查功能，定位钢筋碰撞和构件碰撞点，如下图所示梁柱节点，通过智能避让工具和自由交互调整工具，可以设计钢筋弯折并准确、实时的查看避让效果，确保钢筋之间不发生碰撞、避免设计错漏、便于后期施工。

图18梁柱节点钢筋精细模型

2．提升指标计算准确度，助力构件设计安全性。PKPM-PC中的指标与检查功能，可实现全国近二十个地区的装配率计算，满足各省市工程实际要求。同时软件支持自动设计符合验算要求的吊点点位，并批量进行短暂工况验算，生成短暂工况验算报告书，并给出详细计算过程、规范依据，帮助设计师了解计算细节，保证构件吊装安全。 

3．解决大量详图批量出图及修改问题。在BIM模型设计完成后，可直接批量生成图纸，减轻设计师工作量，同时如发生设计变更和调整，可在模型中调整后，重新出图，有效减少了因二次修改产生的重复工作量，降低设计成本、提高设计质量和效率。

4．实现设计、生产数据自动对接。支持导出生产加工数据包，对接至装配式智慧工厂管理系统。使得生产的多个环节无需人工录入分配，降低人工成本，提高生产效率。并能通过信息传递，实现BIM设计数据在生产过程中三维可视化查看与管理，促进项目进度模拟以及生产控制。

（二）工程应用效果与价值

1．利用PKPM-PC软件，可直观从三维层面进行设计，随时观察设计结果，及时发现设计问题并解决，并可利用软件自带的钢筋碰撞检测功能进行检查，最大限度减少修改和返工的时间，有效的降低设计成本，并进一步改善当前设计与施工间的割裂，带来显著的社会效益和经济效益。

2．软件提供的合理参数设置、交互设计及图纸清单统计等功能，充分考虑装配式建筑设计、生产到施工各阶段的应用特点，促进装配式建筑设计更合理。

3．工程师可从繁重的绘图任务中解放，避免将大量时间浪费在重复绘图、改图中，专注于设计。对于设计过程中因各专业协同而产生的修改，可以直观的体现在模型上。对于类似本项目体量规模的项目，仅需一名工程师约两周即可完成整个项目装配式建筑设计制图，真正实现辅助装配式建筑设计提质增效。

4．PKPM-PC基于自主可控的BIMBase平台开发，软件实现了BIM与装配式专业深度融合应用。可实现多专业基于同一个环境，同一个平台，同一个模型，多专业协同数据的无缝衔接，消除数据孤岛。同时设计成果对接后端生产加工，促进了装配式建筑全产业链进一步发展。

“智装配”BIM设计平台是美好建筑装配科技有限公司根据装配式叠合剪力墙全自动化生产线的需求，开发的一套基于BIM的智能结构设计平台。该平台以BIM技术为核心，参数化设计为基础，将模型元素转化为自动化生产线所需要的数据结构，并建立高效的工程信息传递和共享渠道，解决了装配式工程项目的三维可视化、拆分自动化、图纸数字化、报表标准化等多种应用,实现了预制构件设计信息与生产数据的直接关联，避免了设计与生产错误，提高了自动化生产能力和生产效率。

(一)技术方案要点

“智装配”BIM设计平台主要面向装配式叠合剪力墙体系，核心功能是将设计成果有效的转换为自动化生产线可生产，施工现场可拼装的构件实体，并导出多种结构化和非结构的数据，以驱动自动化设备的运转。并通过云服务实现设计协同、数据共享、信息交换，完成装配式建筑全方位、立体化的管理。

“智装配”BIM设计平台能够实现预制构件全流程、一体化的设计。通过数据中心化的管理，实现多人、多专业的在线协同，设计师利用向导式的交互操作，流程化操作指引，将“普通素模”转换成“生产精模”，并完成构件模型的输出。平台的一键出图功能，能快速导出构件详图、模板图 、安装图等多种图纸。生产数据导出引擎，可根据自动化设备的需要，一键导出构件的PXML(ProgressXML)和UNI(UniCAM)生产文件，同时也可以快速导出物料清单（BOM）、明细表等。

“智装配”通过统一的数据标准和BIM信息云平台，实现了设计信息与生产、施工的互通。快速的将构件信息传达给生产基地和施工现场，便于生产排产与施工组织；也可将生产和施工中出现的问题，反馈到设计平台上，实现信息的双向传递。最终实现装配式建筑精细化管理，有利于缩短周期、节约成本、保证质量，提高项目管理水平。

(二)关键技术和创新点

1.全面支持叠合剪力墙体系（标准件与异型件）的深化设计与多专业协同的BIM设计平台。

2.开发了预制构件三维可视化编辑引擎，可对预制构件进行自由编辑、检测碰撞与生产验证。同时解决了PXML/UNI等数据格式的导出与转换，形成了自主可控的部品部件数据加工接口。

3.建立符合我国标准与行业要求的叠合剪力墙设计方法与工具，并在众多工程项目中得到应用与验证。

4.智能化的设计方法，内置行业和企业规范，可实现一键自动化设计与手动辅助设计。设计过程实时与规范进行校正，可避免大量设计错误。同时内置工厂及相关设备的生产约束，可规避设计冲突，降低沟通成本，提升设计效率与产品质量。

5.向导式的交互操作，降低了用户的学习难度，提升了软件的用户体验，用户可短时间掌握软件的应用技巧。

(三)产品的特点

1.多专业协同与信息共享，方案阶段或建筑设计阶段的模型，稍作调整后可直接用于深化设计，避免了重复建模，生成的构件模型也可以供其他专业使用。同时支持跨区域、跨专业的协同作业，多人、多角色可同时操作一个模型文件。

2.平台解决了装配式工程项目各阶段BIM应用脱节的问题，实现了设计、生产、施工等各阶段的工程数据信息共享和传递。

3.通过云服务功能，实现多项目、多工厂灵活配置，可根据工厂的差异和特点，建立对应的参数配置，降低软件的应用难度，让工程师能专注设计。

4、一键出图，并支持图纸个性化定义。内置出图布局库，用户可以根据需要自定义图纸的布局排列。依据构件几何和钢筋的3D模型，一键点击即可自动生成2D图纸。图纸上不仅自动提供了预埋件、钢筋的标签和尺寸标注线，还提供了该预制构件的所有物料信息。

5、图纸与模型实时联动。用户在图纸中修改了构件、预埋件、钢筋的数量、位置、形状等相关信息，“智装配”都会在后台自动编辑模型，实现模型的实时更新。反之，亦然。图纸与模型的实时联动，让两者在任意时刻保持一致，保证了设计图纸的质量，提高了用户的工作效率。

6、数据中心化管理。核心数据存储于中心服务器，信息一键同步上传，保证数据的可靠性与安全性，同时满足跨区域协同合作。

(四)应用场景

“智装配”BIM设计平台面向叠合剪力墙体系设计人员，可快速设计、修改和编辑BIM模型，实现从“普通素模”到“生产精模”全过程可视化设计；并生成所需的生产加工文件、图纸、工程清单等；设计人员、工厂生产人员、现场安装人员可通过统一的云服务平台，进行数据查看与信息反馈，最终实现全流程的信息管控。

(一)解决的实际问题

1.为自动化生产设备提供可靠的生产数据。通过“智装配”BIM设计平台所提供的生产数据，可以与自动化流水线进行无缝对接。例如：将生产数据以PXML和UNI等格式导出后传递到中控系统，实现工厂流水线的高效运转。

2.提升了工作效率，降低了设计成本。通过“智装配”BIM设计平台的自动化设计与自动化出图功能，大大降低了设计人员工作量，减少了大量重复繁琐的工作，实现了预制构件的快速拆分设计。

3.避免了设计错误，减少了工作周期与物料损耗。通过多专业协同与预制构件三维可视化检查系统，实时检查模型与数据问题，平台可对钢筋与钢筋，钢筋和预埋件之间的碰撞检查，用户可以快速发现设计中存在的不合理问题并及时解决，将错误降到最低，最大限度地避免了预制构件返工的风险。

4.建立一套符合国情的装配式BIM设计工作流程。促进装配式建筑各专业、各环节、各参与方的协同工作，通过对BIM技术的深度融合，保持各阶段、各个专业全过程统筹共享，从而实现“全专业协同数字化设计”。

(二)应用效果

“智装配”BIM设计平台直接支持与应用实际项目应用20余个，完成了对全国8个工厂的深化设计支持，减少了此类工厂的软件采购成本预计合计2000余万元。

“智装配”BIM设计平台提升了工作效率，降低了软件应用难度，减少了技术人员对国外软件的依赖和学习成本。在项目实施中，减少了所需专业工程师数量40%，将深化设计成果与工厂信息化系统贯通，减少了信息传递成本，建立了精细化的管理，为企业提升了工作效能20%，直接和间接提升利润10%。并大幅提升了产品质量和降低了次品率。平台与BIM深度结合，实现了直接基于模型的深化，无需提前绘制图纸，更无需翻模与二次建模，降低了深化设计周期30%。大幅提升了设计效率与产品质量。

(三)应用价值

1.经济效益

在“智装配”应用之前，美好装配单个工厂需采购国外深化设计软件，总计成本达250余万元，通过“智装配”的推广应用，单个工厂可降低软件采购成本200余万元。“智装配”的智能设计与专业协同功能，可大量减少重复劳动，减少设计人员数量40%，随着国内叠合剪力墙自动化生产线规模的逐年增加，当前已投产或即将投产的已接近20余家，按照对深化设计软件的需求、人员减少和工效提升等多个维度考虑，“智装配”BIM设计平台带来的经济效益（见表1）。

经济效益测算表1

注：1.人均成本20万/年 2.人工费用按照5年汇总

2.社会效益

当前装配式建筑深化设计，大多受限于国外软件和传统的CAD，BIM项目并没有真正的整合各个实施阶段的工程数据信息并进行利用。“智装配”BIM设计平台通过自主探索与深度开发，整合各个实施阶段的工程数据信息并进行利用。实现工程信息数据的传递和共享，建立符合中国标准与行业需求的叠合剪力墙设计方法与工具,不仅符合企业发展需要，也适应国家发展智能建造的需求。

（一）解决的实际问题

目前我国装配式混凝土建筑深化设计模式大部分仍采用传统的CAD手工绘制模式，存在效率低下、结果不准确、修改费时、数据不利于统计等缺点，严重制约了装配式混凝土建筑的设计效率。“BeePC”软件既可以解决上述行业痛点，提高设计效率，也能够对接结构计算软件的数据，并将深化设计数据直接与生产管理系统对接，有利于打通装配式建筑全产业链。

(二)应用效果

浙江宁奉城际铁路金海路站03-05地块住宅项目在深化设计中，通过运用“BeePC”软件收到了良好的应用效果。具体体现在：

1. 大大节省了设计时间，提高了设计效率。该项目的深化设计与传统的设计方法的效率对比见表5所示。

效率对比表  表5

2. 结果准确，所见即所得。该项目装配式混凝土构件已经安装完毕，大大降低了从生产到吊装、安装全过程的出错概率。软件对项目的友好建造起到了非常重要的效果和帮助。

3. 助力业主快速建造、辅助招投标及预决算工作。使用该软件后，预制构件详细工程量数据一键导出，为招投标公平、公正、快速的进行提供了巨大帮助，同时提供的工程量数据精度和细度高，在后期决算时减少了业主与总包方的计算工作量和数据核对时间。

（一）解决的实际问题

1.解决了采用BIM正向设计时，BIM建模与出图任务协调管理难的问题。基于BIM的装配式建筑设计协同管控集成系统对BIM设计软件和设计项目管理软件的各项功能进行了集成，设计师在BIM设计过程中，实现任务下发、成果提资等各项任务都能够按照既定计划接收到通知提醒，各项管理任务在设计过程中协同完成，提高了BIM正向设计的管理效率。

2.解决了BIM设计模型难以轻量化校审的问题。BIM设计模型在软件端中信息数据多、体量大，基于原始BIM模型进行校审对人员软件操作、本地硬件配置提出了较高要求。基于BIM的装配式建筑设计协同管控集成系统创新性将本地软件端的BIM模型实现轻量化处理，上传至平台端，在网页中即可实现三维模型校审，校审人员可以直接查看轻量化的BIM模型，其具有运行速度快、操作方式便捷、可直接对模型中的各项设计问题进行三维定位及说明等优势，较大提升了BIM设计成果校审流程的效率和质量。

（二）应用效果

本案例项目通过基于BIM的装配式建筑设计协同管控集成系统提供的建筑、结构、机电、装配式等专业设计功能，实现了专业间共享模型数据，互相引用参考，方便多专业异地协同工作，设计团队采用了BIM协同正向设计方式，设计质量显著提高，并且提供进度计划、设计提资与校审、图档管理等模块，实现设计流程统一管理。采用高效数据库技术，解决多专业集成信息模型的存储问题，实现模型轻量化展示、BIM模型在线校审。设计校审人员在填写校审表单时，可在表单网页内直接查看三维BIM模型，并对校审问题提出的实际部位进行精准定位。设计团队在查看校审问题条目时，可一键跳转到各条目所定位的校审问题，在提高了协同工作效率的同时，还能够确保每一条校审问题都能够被精准解决，设计效率和质量都得到了明显提升。该系统可直接提供满足湖南省BIM审图要求的模型，相较于传统的BIM翻模模式，在实现设计管控的同时，更系统化、规范化满足审图要求。

（三）产生的效益情况

1.经济效益。本系统目前已经在中机国际的多个装配式建筑设计项目中进行了试点应用，极大地推动了基于BIM的装配式建筑正向设计模式的实现。目前本系统依托湖南省装配式建筑全产业链智能建造平台，将进一步向湖南省和全国装配式建筑设计行业进行推广。

2.社会效益。基于BIM的装配式建筑协同正向设计是装配式建筑设计的未来发展方向，能够极大地提升装配式建筑设计质量和效率，同时能够为装配式建筑全过程信息化管理提供核心数据来源。本系统对湖南省和全国装配式建筑高质量、智能化、精细化发展具有一定借鉴意义。

（一）产品特点

SOLID软件是一款基于AutoCAD平台的钢结构深化设计软件，可完成各类钢结构的实体建模、加工图绘制及材料清单汇总，可直接导入3D3S Design模型进行深化全过程设计，深化完成后可再导出成IFC或DWG格式文件，并导入其它BIM平台进行二次操作，内置丰富的节点库，并提供了丰富的细部建模功能，可完成复杂节点的拼装过程。

（二）应用场景

SOLID软件适用于绝大部分工业建筑领域的钢结构深化项目，目前已成功应用于工业厂房、钢结构多高层建筑、工业变电支构架、以及大跨度钢结构桥梁等项目的设计深化过程中；SOLID软件能够配合3D3S计算软件进行钢结构全过程设计，无缝衔接项目从概念设计到三维实体深化加工的设计流程，同时在空间异形结构如桁架、网架网壳、弯扭构件的深化设计中具有优势。

（三）技术特点及创新点

SOLID软件的核心主要包含两块，即：（1）钢结构三维实体1:1建模；（2）根据构建的模型快速输出和管理加工图纸。

借助AutoCAD专业化的三维图形平台，SOLID软件构造了适用于钢结构深化领域的零件对象，并提供了一系列便捷的零件组装方式，如焊接、栓接、切割等，能够快速将钢结构零件如同“搭积木”一般拼装成实际项目模型，同时根据组装连接方式，自动记录拆分形成可用于加工的构件分组。

根据加工构件的分组信息，SOLID软件能够自动根据构件预定义的类型按不同的图纸输出标准进行图纸输出，输出的图纸包含了模板化的零构件文字标记、尺寸标注以及材料统计表，能够适应不同项目、不同单位的技术要求。

SOLID具体在以下几个方面进行了创新：

1.实现钢结构全过程设计。SOLID软件为3D3S钢结构计算软件和施工图软件提供了对应的平台接口，能够将有限元计算模型快速转换成三维实体模型，并在此基础上进行深化设计；深化设计完成后可以将模型导出，能够与其他BIM软件平台继续对接，大大提升设计效率。

2.内置丰富节点库。SOLID软件内置了超过250个国内常用形式的节点库，包括但不限于门架、框架、塔架、桁架等大类，能够实现模型的快速拼装；对于异常或较为复杂的连接节点，软件还可提供添加板件、添加连接件、细部切割等实体拼装功能，以满足各种钢结构节点零件的深化需要。

3.允许用户自定义的参数化节点设计。SOLID软件以操作记录为基础，建立了一套完善的参数化节点设计系统，允许用户方便、快捷地自行制作参数化节点并加入到自定义节点库，系统节点和自定义节点都支持自动匹配和装配。

类似的钢结构深化软件国内同类型的主要产品是PKPM DetailWorks（北京构力科技开发的钢结构深化设计软件）,其特点在于建模时能够切片操作，同时提供了多窗口视图，便于建模时多角度观察，有较好的建模体验；缺点在于能够应用的结构形式比较单一，同时内置的节点库仅限于门架；而国外同类型的产品包括Tekla Structure（芬兰泰科拉公司钢结构深化设计软件）和Advance Steel（美国欧特克公司钢结构深化设计软件），两者在建模的通用性和图纸的完整性上有着很高的品质，但在一些特定结构的快捷建模和国内常用节点的形式的集成上，较难达成本土化，需要在建模上花费更多的时间。

对比上述几款产品，“同磊”3D3S Solid软件能够引用计算软件的各专业模型的快捷建模功能，同时内置了超过250个国内常用的内置节点，在结构和节点连接形式多样两方面具有优势。