東風設計研究院利用BIM技術打造CAP污水處理站

◎ 本刊記者 寧冉

項目概況

CAP污水處理站位于我國深圳市，作為CAP公司改善當?shù)厣鷳B(tài)平衡，保證可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)保工程。該污水處理站占地面積4846.89m2，一級污水處理能力2000m3/d，二級污水處理能力1600m3/d，設計主要服務于涂裝廢水、發(fā)動機生產廢水和生活污水。

經過污水處理站凈化后的水，雜用水水質滿足相關標準后可用于廠區(qū)綠化，生產用水達標后可回用于生產工藝，污水站出水口水質達到當?shù)嘏欧艠藴屎罂膳湃肴斯竦剡M行處理。

圖1 污水處理站整體外觀圖

圖2 多專業(yè)協(xié)同設計模型

圖3 可實時查詢的工藝模型

技術創(chuàng)新

BIM技術在東風設計研究院（以下簡稱東風院）應用推廣已有6年，在探索BIM價值的過程中，東風院以點到面，逐步推進，培養(yǎng)了大量的BIM技術人才，形成了一套完善的BIM流程，積累了全面的BIM項目經驗。但如何由面回歸到點？如何將BIM技術轉化為對項目的價值？如何以BIM技術為業(yè)主提供全方位的增值服務？東風院在“CAP——污水處理站總承包項目”上完美詮釋了這些問題。

從方案開始的協(xié)同設計——設計品質提升

設計方案的優(yōu)劣不僅僅是美觀的造型，還需要滿足建設功能需要和建設成本控制等條件。最優(yōu)質的設計必定由最合理的空間才能產生。

CAP——污水處理站總承包項目場地非常緊張，工藝設備比較多，構筑物也很復雜，工藝調整頻繁，對于構筑物的內部空間要求極為緊湊。在這樣的項目中，如何保障甚至于優(yōu)化設計品質，確實是不折不扣的挑戰(zhàn)。

以往方案階段，主要依靠設計師的空間想象能力，抽象而模糊，即使通過一般方案模型，也僅能展示其外觀效果。業(yè)主的思路不能有效傳達給設計師，而設計師的設計理念也難以向業(yè)主表達清楚。尤其是在業(yè)主對內部空間使用要求很高的情況下，隨著設計不斷深化，頻繁的更改工藝設備的布置，項目空間被不斷地占用，空間效果也越來越難以想象，因而產生大量的修改與協(xié)調工作，使設計師更加缺乏充分的時間考慮更優(yōu)質的設計。整個設計過程中，修改越來越多，空間不斷被占用，設計品質也在不斷下降。這是設計行業(yè)的普遍現(xiàn)象，傳統(tǒng)的設計流程與設計方法是導致設計品質下降問題的根源。

BIM協(xié)同設計流程能夠有效的改善甚至消除這個問題。基于BIM的協(xié)同設計，各專業(yè)設計師將能夠在所有的設計階段同步參與項目設計。即使是在方案階段，設計師也不必再獨自判斷各功能區(qū)的面積劃分與層高分配。設計師僅在最初按工藝需求提出項目的大致體量與框架，而原本處于下游的設備、結構專業(yè)根據(jù)自身需求即開展評估與設計，而后對設計師根據(jù)其他專業(yè)的需求，與工藝專業(yè)結合，完成建筑方案設計。各專業(yè)的同步參與，讓設計師有據(jù)可循，大幅的優(yōu)化了方案的空間利用率。

在后續(xù)詳細的工程設計中，各專業(yè)都將以BIM三維協(xié)同設計模式對方案模型進行細化設計，可大幅減少設計過程中各專業(yè)的溝通、協(xié)調、修改所花費的時間，為設計人員有更多的時間與精力去考慮更優(yōu)質的設計方案提供保障。整個協(xié)同設計過程都將反映并記錄在BIM中心模型文件中，同時東風院能夠向業(yè)主遠程提供反映設計進度與設計優(yōu)化成果的三維BIM模型漫游與設計優(yōu)化報告的增值服務。

以BIM為核心的項目參與模式——項目周期優(yōu)化

BIM設計成果也不再僅僅是各專業(yè)圖紙，而是同一個包含圖紙、工程量、三維可視化、施工階段、設備廠商等各種信息的BIM模型。不僅能夠最大限度地保證項目設計的一致性與合理性，對于實時查詢設計方案更為直觀，設計師和業(yè)主的溝通更為順利，對于看圖紙很費勁的業(yè)主來說參與度提高了很多。

通過BIM模型，為與工藝設備廠家進行溝通提供了很大的便利，這在以前還很難想象，而現(xiàn)在，可以對非標的設計提供更為可靠地依據(jù)。采用相關軟件進行非標設備的設計，直接出BOM表和設備三視圖，可以和Revit無縫銜接，設備詳細安裝圖也可以一目了然，更加準確，原本要到現(xiàn)場再定的東西，在軟件中就可以解決， 使BIM工作流得以很好的擴展。

圖4 提供生產廠商的設備模型

圖5 4D施工進度模擬

東風院在其內部的環(huán)保設備數(shù)據(jù)庫中建立了完整的Inventor參數(shù)化模型，這使得在工程設計階段，設備廠家可以參與到項目中來，進行設備預制。而在設備招投標過程中要求投標廠家提供完整的產品數(shù)模，并和工作流中的軟件進行無縫對接，這不僅在設計前期就得到了完整的設備材料數(shù)據(jù)，也為后續(xù)設計提供有效支持，還大幅簡化了項目中業(yè)主、設計方、廠商、安裝單位之間的交互流程，縮短項目周期。

可延續(xù)的BIM價值——項目建設管理

在項目設計過程中后期，總承包項目管理部門、經濟部門即參與項目。依據(jù)BIM模型開展項目建設策劃的研究與準備，并提供切實的建設信息、經濟信息，通過Revit將項目的建造階段、實施成本等信息添加在項目的各模型構件中，得到富含項目信息的準確項目建設管理的BIM模型。

在項目設計完成后，BIM模型將與Project等項目管理軟件進行實時交互。在Navisworks中讀入Project的甘特圖，即可按一定規(guī)則與建造階段的信息關聯(lián)，實現(xiàn)實時4D建造進度模擬。利用4D模擬技術及建造模擬技術，讓業(yè)主可以在項目建造前為其施工計劃做出彩排，真實表達出項目各個里程碑節(jié)點，并與現(xiàn)場施工進度相結合，實時關注項目進度，找出問題及提前協(xié)調。也可讓業(yè)主及設計團隊清楚地明白承建商對項目設計理解是否正確及整體安排是否符合項目需要。

同樣，建設單位也可進一步向4D BIM模型錄入人力、材料、設備、成本和場地布置等施工組織信息，形成5D的虛擬施工模擬。建設單位可以依據(jù)安排更加合理的施工計劃與組織安排，可以在任意時間查看計劃完成任務和實際完成任務，減少了數(shù)據(jù)的重復輸入，提高了數(shù)據(jù)的利用效率，減少了人為產生的信息歧義和錯誤。

只有通過這樣實時的建造過程模擬，才能夠對項目進行預判，提前發(fā)現(xiàn)項目中可能出現(xiàn)的問題，也能夠更合理的安排施工階段的資源調配。

可為業(yè)主提供的增值服務——BIM運維數(shù)據(jù)管理

項目BIM模型，在項目建設中可以不斷細化、修改、錄入信息，最終加工成為項目竣工BIM模型，將集成精確的施工數(shù)據(jù)和材料、設備信息，包括供貨商、成本、維修電話等，可以通過一定開發(fā)手段，將信息模型與運維管理系統(tǒng)整合，在運營維護的過程中，提供切實可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，幫助業(yè)主、物業(yè)部門實時查詢所需的各種數(shù)據(jù)、信息。

數(shù)年的工程建設周期和數(shù)十年甚至上百年的運維周期，是工程項目生命周期的一個特點。借助BIM技術，短暫的工程建設周期產生的大量工程信息，將為長期的運營維護周期提供支持。但是在數(shù)十年的運維過程中，項目環(huán)境、功能性、布置格局，必定都將不斷的發(fā)生變化，在工程建設周期所進行的分析、模擬，并不一定適用于以后數(shù)十年時間。因此設計僅僅是創(chuàng)建BIM的一個過程，BIM模型如同項目本身一樣，也需要不斷更新維護，并且加以使用才能發(fā)揮其最大價值。因此東風院還為業(yè)主提供BIM運維使用培訓，長期的BIM運維信息更新及改造建議、性能分析、環(huán)境與綠色分析等服務。

簡介

東風設計研究院有限公司（原機械工業(yè)部東風設計研究院，簡稱“東風院”）1973年9月創(chuàng)立于湖北十堰，2000年4月18日遷址武漢經濟技術開發(fā)區(qū)，2005年4月28日改制成為產權多元化公司，國有持股23.46%，職工持股會持股76.54% 。

公司擁有國家頒發(fā)機械、建筑、工程總承包、工程咨詢、工程造價、工程勘察專業(yè)類、環(huán)境污染防治專項（廢水）、消防設施專項工程設計等甲級工程設計資格，是1997年首批通過中漢認證中心GB/T9001認證的設計單位，并于2008年4月通過質量、環(huán)境、職業(yè)健康安全“三體系”認證，成為湖北省高新技術企業(yè)。公司先后完成具有國際先進水平的神龍汽車、廣州豐田、廣州本田、東風本田、東風日產乘用車、東風商用車、東風自主品牌乘用車、東風悅達起亞、四川紅巖汽車、陜西重型汽車、江淮汽車等具有影響力的汽車及汽車零部件項目，被譽為“中國汽車工業(yè)的搖籃”。公司可為客戶提供項目規(guī)劃咨詢、工程勘察設計、工程總承包、工程項目管理、工程監(jiān)理等技術服務。

經過持續(xù)改制與發(fā)展，東風設計院已發(fā)展成為由工程技術、工業(yè)投資、裝備制造和地產置業(yè)四類業(yè)務構成的（集團）公司。

感言

東風設計研究院的業(yè)務鏈包含建筑項目的全生命周期，BIM建筑信息模型能夠為設計、建造、運營管理提供同樣的數(shù)據(jù)模型，這不僅為生產效率和質量提供了保障，并且為項目整體運營、管理提供了更先進的思路。

——東風設計研究院有限公司 建筑設計院院長 秦希青

我們在公司的環(huán)保設備數(shù)據(jù)庫中建立了完善的Inventor參數(shù)化模型，對于設備選型提供便利，也為設備研發(fā)提供了更好的參考，在項目設計的初始階段就可以得到完整的設備材料數(shù)據(jù)，同時與Autodesk Revit、Autodesk Navisworks進行無縫對接，減少了重復建模工作，減少了人力資源的浪費。

——東風設計研究院有限公司 建筑設計院院長 秦希青

在Revit軟件中進行多專業(yè)的中心文件協(xié)同模式，對于復雜管道的碰撞問題在設計過程中就可以消滅掉，能有效完成二維施工圖紙和材料表的統(tǒng)計，對設計的質量和效率的提升起到了很大的作用。

——東風設計研究院有限公司 BIM技術中心主任、高級工程師 紀文