BIM技術(shù)在機(jī)電安裝工程中的研究與應(yīng)用

1、BIM技術(shù)在機(jī)電安裝工程中的研究與應(yīng)用作者：盧麗輝 田華（中建五局工業(yè)設(shè)備安裝有限公司 湖南省長(zhǎng)沙市中意一路158號(hào)中建大廈20樓 410004）摘要：BIM（Building Information Modeling建筑信息模型）是近兩年來出現(xiàn)在建筑界中的一個(gè)新名詞。它是引領(lǐng)建筑業(yè)信息技術(shù)走向更高層次的一種新技術(shù)。BIM是指基于最先進(jìn)的三維數(shù)字設(shè)計(jì)解決方案所構(gòu)建的"可視化"的數(shù)字建筑模型，為設(shè)計(jì)公司、施工單位、開發(fā)商乃至最終用戶等各環(huán)節(jié)人員提供“模擬和分析”的科學(xué)協(xié)作平臺(tái)，幫助他們利用三維數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營管理。最終使整個(gè)工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、施工和使用等各個(gè)階

2、段都能夠有效的實(shí)現(xiàn)降低風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)省能源、節(jié)約成本、降低污染和提高效率。 關(guān)鍵詞：BIM技術(shù) 機(jī)電安裝工程 研究 應(yīng)用近20年來，建筑施工項(xiàng)目管理水平一直沒有大的提高，主要原因在于項(xiàng)目管理幾大難題難于突破：一是工程海量數(shù)據(jù)處理、有效管理和分享困難。如一份預(yù)算出來要好幾個(gè)月，各條線所需項(xiàng)目的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)很難要到，管理決策靠拍腦袋為主，難免粗放；二是各條線、分包單位供應(yīng)商協(xié)同困難，項(xiàng)目所有人員、單位從二維紙介質(zhì)進(jìn)行信息溝通協(xié)同效率低下、錯(cuò)誤多，造成工期延誤；三是二維設(shè)計(jì)不可避免出現(xiàn)很多設(shè)計(jì)疏漏，如大量的碰撞沖突，造成返工現(xiàn)象嚴(yán)重。對(duì)于機(jī)電安裝公司來說，施工管理工作主要存在以下幾個(gè)難點(diǎn)：l 機(jī)電管線深化設(shè)計(jì)

3、復(fù)雜，二維設(shè)計(jì)容易存在錯(cuò)、漏、差、碰等問題，造成返工現(xiàn)象嚴(yán)重，且分散的二維設(shè)計(jì)圖紙修改麻煩，若業(yè)主有設(shè)計(jì)變更，更需要進(jìn)行大量的修改，工作量非常大，在人力、財(cái)力上造成極大的浪費(fèi)；l 項(xiàng)目數(shù)據(jù)難以集中，管理混亂。l 材料管理得不到控制，材料計(jì)劃與實(shí)際需求存在很大的差異，造成材料上的浪費(fèi)。l 施工過程因沒有合理安排，造成進(jìn)度延誤，人、財(cái)、物的大量浪費(fèi)，增加了大量的施工成本。l 與業(yè)主、顧問、監(jiān)理、分包商、材料商溝通效率低下。l 沒有系統(tǒng)的工程數(shù)據(jù)，工程維保麻煩。 BIM（Building Information Modeling建筑信息模型）是近兩年來出現(xiàn)在建筑界中的一個(gè)新名詞。它是引領(lǐng)建筑業(yè)信息技

4、術(shù)走向更高層次的一種新技術(shù)。BIM是指基于最先進(jìn)的三維數(shù)字設(shè)計(jì)解決方案所構(gòu)建的"可視化"的數(shù)字建筑模型，為設(shè)計(jì)師、建筑師、水電暖鋪設(shè)工程師、開發(fā)商乃至最終用戶等各環(huán)節(jié)人員提供"模擬和分析"的科學(xué)協(xié)作平臺(tái)，幫助他們利用三維數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營管理。BIM技術(shù)在建筑行業(yè)應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1） 基于BIM的工程設(shè)計(jì)。一是實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)。能夠根據(jù)3D模型自動(dòng)生成各種圖形和文檔，而且始終與模型邏輯相關(guān)；當(dāng)模型發(fā)生變化時(shí)，與之關(guān)聯(lián)的圖形和文檔將自動(dòng)更新。二是實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)設(shè)計(jì)之間的信息共享。各專業(yè)CAD系統(tǒng)可從信息模型中獲取所需的設(shè)計(jì)參數(shù)和相

5、關(guān)信息，減少數(shù)據(jù)重復(fù)、冗余、歧義和錯(cuò)誤。三是實(shí)現(xiàn)各專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)。某個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)的對(duì)象被修改，其他專業(yè)設(shè)計(jì)中的該對(duì)象都會(huì)隨之更新。四是實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)和智能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)碰撞檢測(cè)、能耗分析、成本預(yù)測(cè)等。2）基于BIM的施工與管理。一是可實(shí)現(xiàn)集成項(xiàng)目交付IPD（IntegratedProjectDelivery）管理。把項(xiàng)目主要參與方在設(shè)計(jì)階段就集合在一起，著眼于項(xiàng)目的全生命期，利用BIM技術(shù)進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)及管理。二是可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、集成和可視化的4D施工管理?？蓪⒔ㄖ锛捌涫┕がF(xiàn)場(chǎng)3D模型與施工進(jìn)度相連接，并與施工資源和場(chǎng)地布置信息集成一體，建立4D施工信息模型；實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目施工階段工程進(jìn)

6、度、人力、材料、設(shè)備、成本和場(chǎng)地布置的動(dòng)態(tài)集成管理以及施工過程的可視化模擬。三是可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各參與方協(xié)同工作。項(xiàng)目各參與方信息共享，基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)文檔、圖檔和視頻文檔的提交、審核、審批及利用，并通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，進(jìn)行工程洽商、協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)多參與方的協(xié)同管理。四是可實(shí)現(xiàn)虛擬施工。在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行建造過程，可在實(shí)際建造之前，對(duì)工程項(xiàng)目的功能及可建造性等潛在問題進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括施工方法實(shí)驗(yàn)、施工過程模擬以及施工方案優(yōu)化等。3） 基于BIM的建筑運(yùn)營維護(hù)管理。一是綜合應(yīng)用GIS技術(shù)，將BIM與維護(hù)管理計(jì)劃相連接，實(shí)現(xiàn)建筑物業(yè)管理與樓宇設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控相集成的智能化和可視化管理。二是基于BIM進(jìn)行運(yùn)營階段的能耗分析

7、和節(jié)能控制。三是結(jié)合運(yùn)營階段的環(huán)境影響和災(zāi)害破壞，針對(duì)結(jié)構(gòu)損傷、材料劣化以及災(zāi)害破壞，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)安全性、耐久性分析與預(yù)測(cè)。3、項(xiàng)目介紹無錫恒隆廣場(chǎng)綜合發(fā)展項(xiàng)目是集精品購物、高端餐飲、五星級(jí)酒店和甲級(jí)寫字樓等多功能于一體的現(xiàn)代化“城市綜合體”，為無錫崇安區(qū)CBD增添一“重量級(jí)”商業(yè)航母，也將成為無錫市發(fā)展高端服務(wù)業(yè)的重要載體。項(xiàng)目位于無錫市崇安區(qū)中心位置的東大街地塊，占地總面積為3.73萬平方米。地上建筑面積約24.2萬平方米，地下建筑面積約13.2萬平方米。項(xiàng)目包括以大型高級(jí)購物中心，兩幢高層辦公大樓集停車庫。購物中心共有地上7層，樓高約44米。其中一座辦公樓（1）共有44層（包括裙樓），樓

8、高約250米，另一幢辦公樓（2）共有33層（包括裙樓），樓高約200米。購物中心及兩座辦公樓另設(shè)四層地下室及局部一層地下夾層，開挖深度約23米。我司承包該項(xiàng)目的地庫及裙樓的機(jī)電安裝總承包工程。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)目采用最新的建筑信息化技術(shù)BIM技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目管理。4、無錫恒隆廣場(chǎng)綜合發(fā)展項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)施方案1）BIM軟件技術(shù)軟件采用AUTODESK Revit系列軟件，軟件包括AUTOCAD Revit Architecture(建筑)、AUTOCAD Revit S

9、tructure Suite(結(jié)構(gòu))、AUTOCAD Revit MEP Suite(機(jī)電)、AUTOCAD Navisworks Manage(集成、分析)。Revit系列軟件采用建筑信息新技術(shù)BIM技術(shù)，該軟件在2008年北京奧運(yùn)會(huì)奧運(yùn)村空間規(guī)劃及物資管理信息系統(tǒng)、南水北調(diào)工程以及香港地鐵等項(xiàng)目取得了成功的應(yīng)用。2）硬件設(shè)施項(xiàng)目配備了8臺(tái)圖形工作站、一臺(tái)移動(dòng)圖形工作站、一臺(tái)服務(wù)器，組建了千兆局域網(wǎng)，以及8M獨(dú)立光纖。搭建了WEB服務(wù)器，業(yè)主、監(jiān)理等相關(guān)方在異地可隨時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)查看無錫恒隆項(xiàng)目的BIM模型、圖紙及項(xiàng)目相關(guān)數(shù)據(jù)。3）人員組織及技術(shù)保證公司成立了以董事長(zhǎng)為首的無錫恒隆項(xiàng)目BIM技術(shù)

10、應(yīng)用的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)。項(xiàng)目部成立了BIM技術(shù)部門，在項(xiàng)目成立前，對(duì)工程技術(shù)人員舉辦了將近一個(gè)月的BIM技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)，目前從事無錫恒隆項(xiàng)目BIM技術(shù)模型建設(shè)和深化設(shè)計(jì)的有二十余人。為確保無錫恒隆項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用的順利實(shí)施，我司與歐特克公司在中國的總代理商北京北緯華元軟件科技有限公司簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，就BIM模型建設(shè)及BIM技術(shù)應(yīng)用提供技術(shù)支持，并合作開發(fā)基于BIM技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)施工管理系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括合同管理、物資設(shè)備管理、成本管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、運(yùn)營維護(hù)管理等功能模塊，通過項(xiàng)目BIM模型數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，系統(tǒng)可對(duì)材料計(jì)劃、材料領(lǐng)用、材料盤點(diǎn)、成本預(yù)結(jié)算、勞務(wù)預(yù)結(jié)算等給予精確的計(jì)算。項(xiàng)目實(shí)施組織構(gòu)架

11、中國建筑第五工程局中建五局工業(yè)設(shè)備安裝有限公司無錫恒隆廣場(chǎng)綜合發(fā)展項(xiàng)目BIM技術(shù)在機(jī)電安裝工程中的研究與應(yīng)用北京北緯華元軟件科技有限公司機(jī)電行業(yè)專家高等院校技術(shù)中心無錫恒隆廣場(chǎng)綜合發(fā)展項(xiàng)目部4）深化設(shè)計(jì)及BIM模型建設(shè)自項(xiàng)目開工，由各專業(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)，同時(shí)創(chuàng)建BIM三維模型，在模型建設(shè)時(shí)，應(yīng)給各構(gòu)件賦予完整的參數(shù)，如尺寸、規(guī)格、型號(hào)、材料等。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。無錫恒隆項(xiàng)目B4層BIM三維模型 碰撞檢查與三維協(xié)調(diào)5）物資設(shè)備管理針對(duì)項(xiàng)目不同階段和狀態(tài)，對(duì)具體

12、的物資和設(shè)備進(jìn)行輸入輸出調(diào)用進(jìn)行管理。系統(tǒng)根據(jù)BIM模型，自動(dòng)生成物資設(shè)備統(tǒng)計(jì)表，工程技術(shù)人員根據(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，再交給物資部門進(jìn)行采購。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)料單到材料倉庫領(lǐng)用材料。6）成本管理將相應(yīng)的施工定額標(biāo)準(zhǔn)以編碼的形式定制到BIM模型構(gòu)件上，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。7）施工管理把BIM模型和進(jìn)度計(jì)劃數(shù)據(jù)集成，讓業(yè)主及團(tuán)隊(duì)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

13、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（Constructibility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。8）運(yùn)營維護(hù)管理記錄項(xiàng)目投入運(yùn)行以后的狀況，對(duì)工程項(xiàng)目整體管理工作的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，為業(yè)主、物業(yè)、承包商、 分包商、監(jiān)理機(jī)構(gòu)、施工方等提供參考和分析。9) 基于BIM技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)施工管理系統(tǒng)：根據(jù)我司的管理要求及BIM技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，對(duì)ZEC施工管理系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，建設(shè)基于BIM技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)施工管理系統(tǒng),采用“BIM三維模型+時(shí)間+資源”的五維建筑管理方案對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行管控。三、項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境效益通過BIM技術(shù)在深化設(shè)計(jì)、物資設(shè)備管理、成本管理、運(yùn)營維護(hù)管理中的應(yīng)用，提高項(xiàng)目管理水平，降低施工成本，減少能源消耗，營造綠色施工。并通過該課題的實(shí)施，制訂BIM技術(shù)企