Wyprawa do początków wszechświata

Oprogramowanie Autodesk wspiera koordynację budowy kompleksowego ośrodka wykrywania neutrin

Wprowadzenie

Ośrodek projektu NuMi Off-Axis Electron Neutrino Appearance (NOvA) stanie się domem 15-tonowego detektora cząstek, który posłuży naukowcom do zbadania roli neutrin w początkach kosmosu. Skomplikowany projekt studia Fermilab, sponsorowany przez amerykańskie Biuro ds Nauki amerykańskiego Departamentu Energii o wartości prawie 300 mln USD (w tym 20 mln USD z funduszu aktywizacyjnego American Recovery and Reinvestment Act) angażuje 180 naukowców z 28 instytucji. Zadanie złożenia detektora neutrin spoczywa na barkach Uniwersytetu Stanu Minnesota z, a firma Adolfson & Peterson Construction (A&P) z Minneapolis w stanie Minnesota jest wykonawcą budynku ośrodka.

Chcąc zmniejszyć ryzyko wystąpienia problemów w trakcie budowy, firma A&P sięgnęła po oprogramowanie klasy BIM Autodesk® , które umożliwiło koordynowanie i planowanie budowy oraz prowadzenie analiz i symulacji. Firma stworzyła skoordynowany model projektu w programie Autodesk® Navisworks®, który łączy modele 3D całego wyposażenia i elementów budynku w całość, w tym cyfrowe prototypy stworzone przez producentów korzystających z oprogramowania Autodesk® Inventor®. Integrując modele 3D w jeden, całościowy projekt ośrodka NOvA, firma A&P była w stanie:

  • Zademonstrować klientowi precyzyjne wizualizacje
  • Zidentyfikować potencjalnie kosztowne i czasochłonne problemy, np. konflikty systemów jeszcze przed rozpoczęciem budowy
  • Zaplanować optymalną pod kątem wydajności kolejność poszczególnych działań
  • Zademonstrować klientowi sekwencje montażu detektora
  • Wspierać bezpieczeństwo zespołów budowlanych i instalatorów

Dużo łatwiej jest pracować w oparciu o otrzymane od producentów modele 3D, ponieważ nie musimy wtedy sami tego robić. Po prostu otwieramy je w programie Autodesk Inventor i ukrywamy elementy, których nie potrzebujemy do sporządzania modelu naszego projektu.

– Kevin Lind
Kierownik Wirtualnej Budowy w Adolfson & Peterson Construction

Wyzwanie

Planowanie to kluczowy element złożonego konstrukcyjnie, masywnego projektu NOvA. – Im więcej kwestii dopracujemy przed rozpoczęciem budowy, tym lepiej pójdą prace – mówi Bill Miller, kierownik laboratorium NOvA. – Chcemy uniknąć jakichkolwiek trudności, które mogłyby opóźnić budowę lub zwiększyć koszty.

W interesie A&P leży również wskazanie potencjalnych problemów jeszcze przed rozpoczęciem budowy. Kevin Lind, kierownik wirtualnej budowy w projekcie, wyjaśnia: – Zawsze szukamy lepszych sposobów zmniejszenia ilości błędów i poprawek na miejscu by zmniejszyć koszty budowy. Chcemy również dotrzymać harmonogram, a nawet ukończyć go przed czasem, by naukowcy z Minnesoty znaleźli odpowiedzi na pytania związane z neutrinami zanim zrobią to inni.

Dzięki BIM i modelom 3D od podwykonawców A&P identyfikuje z wyprzedzeniem problemy związane z budową

Rozwiązanie

Jeszcze zanim firma A&P zdobyła ten kontrakt, wiadomo było, że wykorzystanie procesu BIM będzie odgrywać kluczową rolę w dotrzymaniu terminów i zrealizowaniu celów finansowych. Zespół korzystał z produktów opartych na platformie Autodesk® Revit® już wcześniej, opracowując model 3D z dokumentacji projektowej 2D. Później firma A&P wykorzystała ten model oraz inne dane, by stworzyć symulacje budowy przy użyciu oprogramowania Autodesk Navisworks. Następnie pracownicy firmy spotkali się z zespołem reprezentujących uniwersytet, by pokazać im, jak BIM ułatwia zrozumienie całego projektu. – Zespół A&P zaprezentował nam bardzo szczegółowy model, który zilustrował dokładnie, jak będzie przebiegał projekt – mówi Miller. – Dzięki temu przekonali nas, że projekt jest przemyślany z każdej strony. To wzmocniło pozycję A&P w trakcie procesu wyboru kierownika budowy.

Tworzenie modelu projektu

Firma A&P dopracowuje obecnie model projektu przy pomocy oprogramowania Autodesk, integrując modele 3D poszczególnych elementów ośrodka i jego wyposażenia, w tym sprzętu do montażu i instalacji detektora, choć niektóre z nich zostały zaprojektowane przy użyciu innych systemów CAD. Siedem kluczowych elementów, np. stanowisko montażowe do sklejania i suwnice wewnętrzne zostały zaprojektowane przy pomocy programu Autodesk Inventor. W przypadku, gdy modele poszczególnych elementów wyposażenia lub komponentów nie są dostępne, Lind tworzy je samodzielnie przy pomocy oprogramowania opartego na Autodesk Inventor i Autodesk Revit.

– Nasz model tworzony za pomocą Autodesk Navisworks wymaga pewnego zarysu dostępnej przestrzeni, abyśmy mogli dopasować do siebie wszystkie elementy – mówi Lind. – Dużo łatwiej jest pracować w oparciu o otrzymane od producentów modele 3D, ponieważ nie musimy wtedy sami tego robić. Po prostu otwieramy je w programie Autodesk Inventor i ukrywamy elementy, których nie potrzebujemy do sporządzania modelu naszego projektu.

Programy Autodesk Inventor i Autodesk Navisworks umożliwiają firmie A&P łatwiejsze włączanie niezliczonej ilości danych z modeli, pochodzących z różnych źródeł i platform i uwalniają od konieczności ich odtwarzania. Dzięki temu można zaoszczędzić cenny czas i zmniejszyć ryzyko powstawania błędów.

Ilustracje dzięki uprzejmości Adolfson & Peterson Construction.

Koordynacja i wykrywanie tarć

Jedno z wyzwań w obszarze koordynacji budowy, które pomoże rozwiązać model projektu, stanowi masywny blok modułów detektora. Składa się on z komórek z wysokorefleksyjnego PCV, zawierającego olej scyntylacyjny. By zamontować blok, pracownicy uniwersytetu muszą ustawić i skleić ze sobą na obrotnicy bloku12 modułów o wymiarach 15,24 m x 1,2 m, ważące 453 kg, aż powstanie 31 warstw. Obrotnica wsunie następnie złożony blok do obudowy detektora za pomocą prowadnic i obróci go o 180 stopni, by umieścić go na właściwym miejscu.

– Weryfikacja ustawienia prowadnic obrotnicy bloku wymaga skoordynowania wielu elementów – mówi Lind. – Musimy zainstalować prowadnice w odpowiedniej odległości od ściany i upewnić się, że po instalacji wszystkich elementów żaden z nich nie będzie zakłócać pracy ani powodować tarć. Wizualna koordynacja modelu zmniejsza prawdopodobieństwo błędów i opóźnień.

Zespół instalatorów laboratorium skonstruuje bloki i obrotnicę korzystając z suwnic firmy Skarnes, Inc., która dostarczyła firmie A&P ich modele 3D opracowane w programie Autodesk Inventor. Dzięki temu wykonawca mógł włączyć je do modelu całościowego jeszcze przed podpisaniem umowy na budowę ośrodka NOvA.

Przy porównywalnych kosztach i możliwościach różnych producentów suwnic, firma która jest w stanie dostarczyć model 3D swojego produktu zdobędzie kontrakt.

– Scott Chelberg
Inżynier Sprzedaży Skarnes, Inc.

Wczesne wykrywanie problemów

Mając do dyspozycji model projektu, firma A&P może precyzyjnie ustalić położenie suwnic i zaplanować poszczególne etapy instalacji. Szczegółowe modele suwnic, opracowane w Autodesk Inventor, wręcz ujawniły obszary problemowe, które wykonawca musi wyeliminować – na szczęście jeszcze na etapie planowania a nie bezpośrednio na placu budowy.

– Musimy precyzyjnie skoordynować prowadnice suwnic z rurami, którymi do wytłoczonych w PCV elementów popłynie olej scyntylacyjny – mówi Lind. –Obecnie rury te są poprowadzone po ścianie za prowadnicą suwnicy, ale kiedy dołożyliśmy model od firmy Skarnes, okazało się, że zrobiłoby się w tym miejscu ciasno, co utrudniłoby montaż i instalację. Teraz wiemy, że będziemy musieli zmienić kolejność instalacji lub poprowadzić rury wyżej, po suficie.

Ilustracje dzięki uprzejmości Adolfson & Peterson Construction.

Rezultat

Wykorzystując szczegółowy model projektu do planowania budowy oraz wykrywania tarć i zakłóceń, firma A&P zmniejszyła prawdopodobieństwo wystąpienia kosztownych, czasochłonnych problemów w trakcie prac i zdobyła zaufanie Uniwersytetu Stanowego Minnesoty. – Dzięki cyfrowym narzędziom firma A&P może udowodnić, że wszystkie elementy tak złożonego projektu będą do siebie pasować –wyjaśnia Miller. – Przejście przez model 3D i animacje poglądowe upewniło nas, że budowa będzie przebiegać bez zakłóceń.

Producenci, którzy dostarczają A&P modele 3D swojego sprzętu również odnoszą korzyści. – Mając takie modele możemy zmniejszyć ryzyko niedopasowania – mówi Lind, a Scott Chelberg, Inżynier Sprzedaży w Skarnes, Inc. dodaje: – Dostarczając naszym klientom modele 3D suwnic oszczędzamy czas i pieniądze, ponieważ wiemy, że podczas instalacji wystąpi mniej przeszkód. Moim zdaniem ten rodzaj usług to przyszłość w branży. Przy porównywalnych kosztach i możliwościach różnych producentów suwnic, firma która jest w stanie dostarczyć model 3D swojego produktu zdobędzie kontrakt.

Link do oryginału artykułu w PDF.

FIRMA
Adolfson & Peterson Construction

LOKALIZACJA
Minneapolis, Minnesota (USA)

OPROGRAMOWANIE
Autodesk® Inventor® Autodesk® Navisworks® Autodesk® Revit® Architecture Autodesk® Revit® MEP Autodesk® Revit® Structure