BIM技術(shù)在機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用

汪寶丹

中交機(jī)電工程局有限公司

BIM技術(shù)在機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用

汪寶丹

中交機(jī)電工程局有限公司

在傳統(tǒng)的機(jī)電施工管理中，需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，這種管理方式的管理效率較低，所耗費(fèi)的管理成本較高，不利于機(jī)電工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。隨著BIM技術(shù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，技術(shù)在建筑機(jī)電安裝工程中的座用越來越受到施工企業(yè)的重視，BIM又稱建筑信息模型，是建立建筑信息模型的技術(shù)，在施工指導(dǎo)、成本控制和現(xiàn)場(chǎng)管理等方面的應(yīng)用繪安裝給施工企業(yè)帶來顯著的效果。

BIM技術(shù)；機(jī)電安裝工程；應(yīng)用

1. BIM技術(shù)在機(jī)電施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在機(jī)電施工中應(yīng)用BIM技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將平面圖紙轉(zhuǎn)化為立體模型，整個(gè)項(xiàng)目施工將會(huì)以更直觀的方式表現(xiàn)出來；因?yàn)槟Ｐ蜕蠘?biāo)注有建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，在對(duì)機(jī)電施工進(jìn)行管理的時(shí)候更加方便、高效；利用三維模型可以模擬出施工過程中的各種情況，也可以根據(jù)需要對(duì)機(jī)電施工方案進(jìn)行調(diào)整，整個(gè)管理過程變得更加全面。

1.1 直觀性

BIM技術(shù)的核心是將建筑工程項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為三維模型，在模型中將建筑空間中的管線布局、設(shè)備分布、預(yù)留洞口等各項(xiàng)實(shí)際工程信息展現(xiàn)出來，使傳統(tǒng)的靜態(tài)平面設(shè)計(jì)圖變?yōu)榫哂袆?dòng)態(tài)特點(diǎn)的三維模型，整個(gè)建筑工程項(xiàng)目的構(gòu)造一目了然，機(jī)電施工的各個(gè)環(huán)節(jié)也都可以直接在模型中體現(xiàn)出來，賦予構(gòu)建模型不同材質(zhì)，將機(jī)電施工的各個(gè)環(huán)節(jié)清楚的劃分開來，使得整個(gè)施工更加直觀。

1.2 高效性

因?yàn)槿S模型可以對(duì)機(jī)電施工進(jìn)行全方位的模擬，在完成一項(xiàng)模擬之后只需將添加的部件刪去即可，不會(huì)對(duì)整個(gè)建筑工程項(xiàng)目造成影響，可以繼續(xù)模擬其他施工環(huán)節(jié)，整個(gè)過程更加方便、高效。通過模擬能夠快速找出影響施工的不利因素，進(jìn)而制定改進(jìn)措施，避免實(shí)際施工中遇到相似情況；同時(shí)還能在模型構(gòu)建上標(biāo)注各類數(shù)據(jù)信息，為施工的進(jìn)行提供可靠依據(jù)；利用三維模型還能得不同角度的平面圖紙，使得機(jī)電施工的參考資料變得更加豐富。

1.3 全面性

利用BIM所構(gòu)建完成的三維建筑工程項(xiàng)目模型會(huì)包含所有數(shù)據(jù)信息，能夠?yàn)闄C(jī)電施工提供更加全面、可靠的數(shù)據(jù)，除了機(jī)電管線布局情況以及整體結(jié)構(gòu)組成之外，還根據(jù)工程項(xiàng)目需要和實(shí)際施工情況，可以在模型中適當(dāng)添加額外的部件，對(duì)實(shí)際施工情況進(jìn)行模擬，判斷添加的部件對(duì)整體機(jī)電施工的影響，然后根據(jù)具體影響對(duì)原定的施工方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，賦予了機(jī)電施工全面性的特點(diǎn)。

2.機(jī)電工程中BIM技術(shù)應(yīng)用技巧

2.1 技術(shù)提升結(jié)果可視化

對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)方面的提升，主要體現(xiàn)在其相對(duì)于傳統(tǒng)二維圖紙的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)方面，通過二維圖紙向三維模型的轉(zhuǎn)化，BIM技術(shù)使得工作人員對(duì)于工程能夠一目了然，結(jié)構(gòu)立體化，層次明顯。另外，通過對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用，工程開始逐漸傾向于可視化，同時(shí)對(duì)于成本的估算也會(huì)更加快速，這在過去也是無法達(dá)到的。另外，在BIM技術(shù)下，設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)結(jié)果不僅能夠被收納與采集，同時(shí)還能夠被核對(duì)，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)過程存在問題，就必須要將其反應(yīng)給有關(guān)管理以及設(shè)計(jì)部門，提醒其去對(duì)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行更改，這極大程度的實(shí)現(xiàn)了技術(shù)方面的提升。

2.2 實(shí)現(xiàn)機(jī)電工程虛擬化

BIM技術(shù)的一大顯著優(yōu)勢(shì)在于其能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同工作。在機(jī)電工程設(shè)計(jì)中，存在誤差以及問題等是不可避免的。此時(shí)，如果所應(yīng)用的是傳統(tǒng)的二維圖紙，就必須要對(duì)圖紙進(jìn)行全面核查、校對(duì)以及系統(tǒng)的更改，才能使工程能夠繼續(xù)進(jìn)行，相對(duì)于傳統(tǒng)的二維圖紙而言，BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的全面監(jiān)控。部件設(shè)計(jì)與總體結(jié)構(gòu)可以聯(lián)動(dòng)、關(guān)系密切，在工程需要更改時(shí)，能夠更加及時(shí)、更加快速的實(shí)現(xiàn)更改過程。

2.3 設(shè)計(jì)中統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，優(yōu)化管理機(jī)電工程施工

對(duì)于各單位以及各部門之間的配合程度要求很高。通常情況下，在施工過程中，不僅需要施工部門與管理部門的配合，同時(shí)還需要設(shè)計(jì)院能夠加強(qiáng)與工程之間的聯(lián)系，在傳統(tǒng)的施工過程下，各部門之間往往缺乏聯(lián)系，這會(huì)導(dǎo)致每個(gè)部門各自為戰(zhàn)，各自按照自己的想法去對(duì)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，這是工程出現(xiàn)誤差以及問題的主要原因。BIM技術(shù)應(yīng)用時(shí)，需要各部門之間的配合才能完成，這是實(shí)現(xiàn)三維模型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在這一前提下，設(shè)計(jì)部門之間的聯(lián)系便得到了加強(qiáng)，對(duì)于技術(shù)、部件、結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)材料都得到認(rèn)可，對(duì)工程施工的順利完成具有重要價(jià)值，同時(shí)也極大程度的實(shí)現(xiàn)了工程的統(tǒng)籌管理。

3.實(shí)例分析

中關(guān)村高端醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)園(一期)項(xiàng)目，位于大興生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)基地三期中部，本工程共計(jì)16棟單體建筑及1#、2#地下車庫，分別為1#-9#標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)廠房、10#-13#小型生產(chǎn)車間、14#研發(fā)用房及集體宿舍、15#辦公及服務(wù)用房、16#實(shí)驗(yàn)室及產(chǎn)業(yè)服務(wù)用房，總的建筑面積約為18.5萬平方米。其中16#實(shí)驗(yàn)室及產(chǎn)業(yè)服務(wù)用房地上最高10層，建筑高度為44.7m。本工程規(guī)模大，包括機(jī)電各個(gè)專業(yè)工程，專業(yè)多，機(jī)電管線復(fù)雜，為提高該工程施工管理水平，控制施工成本，降低施工能源消耗與污染排放，打造綠色施工，項(xiàng)目采用BIM技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目管理全過程。

3.1 深化設(shè)計(jì)、虛擬建造、技術(shù)交底

在機(jī)電安裝正式開工前，項(xiàng)目部各專業(yè)技術(shù)人員開始對(duì)各專業(yè)圖紙進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，創(chuàng)建了BIM模型，在模型建立時(shí)，給所有構(gòu)件都賦予完整的參數(shù)，如尺寸、規(guī)格、型號(hào)、材質(zhì)等。根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度和各專業(yè)要求，綜合各專業(yè)圖紙，進(jìn)行碰撞檢查，生成碰撞報(bào)告，根據(jù)報(bào)告對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，再生成三維管線綜合圖、各專業(yè)二維施工圖。經(jīng)過優(yōu)化的模型制作成動(dòng)畫，對(duì)管理人員和工人進(jìn)行非常直觀的技術(shù)交底，與建設(shè)各方進(jìn)行可視化的交流，提高了工作效率和質(zhì)量。

3.2 物資設(shè)備管理

針對(duì)本工程不同施工階段和狀態(tài)，通過模型可以按不同區(qū)段、不同專業(yè)等各個(gè)維度自動(dòng)生成物資設(shè)備統(tǒng)計(jì)表，對(duì)本工程物資和設(shè)備進(jìn)行采購(gòu)與調(diào)用進(jìn)行管理。工程技術(shù)人員可根據(jù)物資設(shè)備統(tǒng)計(jì)表及工程進(jìn)度制訂精確的材料需求計(jì)劃，再交給材料部門進(jìn)行采購(gòu)。為控制材料管理，項(xiàng)目采用限額領(lǐng)料制度，由系統(tǒng)生成限額領(lǐng)料單，施工人員根據(jù)限額領(lǐng)料單到材料倉(cāng)庫領(lǐng)用材料。

3.3 成本管理

通過系統(tǒng)對(duì)工程量進(jìn)行自動(dòng)算量，可精確計(jì)算出工程成本。通過BIM技術(shù)，管道均通過預(yù)制場(chǎng)預(yù)制加工完成，減少了現(xiàn)場(chǎng)人工操作過程，加快施工效率，節(jié)省勞動(dòng)力，并由于工廠化制作減少了工程材料的損耗，達(dá)到節(jié)約成本的目的。

3.4 施工管理

把BIM模型和進(jìn)度計(jì)劃數(shù)據(jù)集成，讓業(yè)主及參建各方能利用三維的直觀優(yōu)勢(shì)，可以按月、按周、按天看到項(xiàng)目的施工進(jìn)度并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，分析不同施工方案的優(yōu)劣，從而得到最佳施工方案。

把BIM模型和施工方案利用虛擬環(huán)境作數(shù)據(jù)集成，我們便可以在虛擬環(huán)境中作施工仿真，對(duì)項(xiàng)目的重點(diǎn)或難點(diǎn)部分進(jìn)行全面的可建性、可施工性模擬以及安全、施工空間、對(duì)環(huán)境影響等等分析，優(yōu)化施工安裝方案。

3.5 管線綜合深化設(shè)計(jì)

建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，建筑、結(jié)構(gòu)、幕墻及機(jī)電安裝等不同專業(yè)的設(shè)計(jì)工作往往是獨(dú)立進(jìn)行的。在施工進(jìn)行前，施工單位需要對(duì)各專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，確保各專業(yè)之間不發(fā)生碰撞，滿足凈高等使用要求。傳統(tǒng)的二維管線綜合深化設(shè)計(jì)通常將設(shè)計(jì)院提供的各個(gè)專業(yè)進(jìn)行疊加，然后人工對(duì)照建筑、結(jié)構(gòu)等專業(yè)將機(jī)電管線優(yōu)化調(diào)整。這種效率低，剖立面圖需要逐個(gè)繪制很難避免碰撞，特別是在大型建筑管線復(fù)雜區(qū)域、設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備管線布置，往往二維深化設(shè)計(jì)圖紙無法達(dá)到頂期效果。普遍存在因管線碰撞而返工的情形，造成材料浪費(fèi)、拖延工期、增加建造成本的現(xiàn)象。

采用BIM技術(shù)，將建設(shè)工程項(xiàng)目的建筑、結(jié)構(gòu)、幕墻、機(jī)電等多專業(yè)物理和功能特性統(tǒng)一在模型里，利用BIM技術(shù)碰撞檢查軟件對(duì)機(jī)電安裝管線進(jìn)行碰撞檢測(cè)，凈高分析，確保滿足建筑物使用要求。

應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行機(jī)電安裝管線綜合深化設(shè)計(jì)，提高管線深化效率，有效避免因碰撞而返工的現(xiàn)象。對(duì)于地下室、設(shè)備機(jī)房、走廊、管道井等管線復(fù)雜繁多區(qū)域采用BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合深化設(shè)計(jì)效果尤為明顯，有效避免傳統(tǒng)管線綜合深化設(shè)計(jì)錯(cuò)、碰、漏、缺的弊端，減少施工中的返工，節(jié)約成本，縮短工期，降低風(fēng)險(xiǎn)，提高工程質(zhì)量。

3.6 運(yùn)維與模擬

BIM技術(shù)在機(jī)電安裝運(yùn)維與模擬的應(yīng)用主要體現(xiàn)在地下室車庫車輛行走模擬、車流量模擬、設(shè)備機(jī)房設(shè)備操作及維護(hù)空間合理性檢測(cè)、設(shè)備吊裝模擬、設(shè)備信息管理與后期應(yīng)用等。

采用BIM技術(shù)對(duì)設(shè)備吊裝方案進(jìn)行分析和模擬，可以直觀地了解整個(gè)吊裝過程，清晰地把握吊裝過程的重難點(diǎn)，選出最優(yōu)吊裝方案，合理安排施工計(jì)劃，確保設(shè)備準(zhǔn)確安全完成吊裝。

地下室車庫綜合管線深化設(shè)計(jì)往往是整個(gè)項(xiàng)目機(jī)電管線相對(duì)復(fù)雜的區(qū)域，特別是機(jī)械停車位和主通道區(qū)域的管線最低凈高要求，影響車輛的通行，是管線綜合深化設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)。為確保停車位及車輛通道凈高滿足要求，采用BIM技術(shù)模擬車輛實(shí)際行走路徑，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合理地方。

機(jī)電設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)管線眾多，不僅需要滿足機(jī)房?jī)?nèi)凈高和美觀的要求，還需要考慮設(shè)備操作及維修需要的空間，如果施工過程不對(duì)此類問題全面考慮，勢(shì)必造成返工現(xiàn)象。通過BIM技術(shù)模擬設(shè)備日常操作及維護(hù)，可以有效避免此間題的發(fā)生。

3.7 項(xiàng)目實(shí)施效果及效益

通過BIM技術(shù)在機(jī)電安裝碰撞檢查、深化設(shè)計(jì)、技術(shù)交底、物資設(shè)備管理、成本管理的應(yīng)用，提高了項(xiàng)目管理水平，降低施工成本，減少能源消耗，營(yíng)造綠色施工，為本工程機(jī)電后期運(yùn)維提供了模型。同時(shí)，通過該課題的實(shí)施，將設(shè)計(jì)錯(cuò)誤解決，避免了返工成本；利用BIM三維模型，計(jì)算出精確的材料需用計(jì)劃，避免材料浪費(fèi)；通過仿真施工模擬，優(yōu)化施工進(jìn)程，降低施工成本；通過可視化的三維模型，與建設(shè)相關(guān)方溝通便捷，提高工作效率；建立了較完整的機(jī)電安裝工程構(gòu)件庫。

綜上，利用BIM技術(shù)構(gòu)建的三維模型能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行指導(dǎo)，保證了機(jī)電施工的順利進(jìn)行，對(duì)推動(dòng)我國(guó)機(jī)電工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展具有重要作用。

[1]楊勇.BIM技術(shù)在機(jī)電安裝工程中的綜合運(yùn)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015，23：55-56.

[2]李文勝.淺論BIM技術(shù)在機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2015，09：70+72.