BIM技術在建筑電氣設計中的應用和展望

王小波

（山西國建工程設計有限公司，山西 太原 030032）

作為一種強大的設計技術，BIM能夠更直觀地將設計者的思想進行具象化，從而清晰表達作者的設計意圖，為施工的順利進行提供保障。隨著建筑工程的不斷復雜化，建筑內部的電路結構也越來越復雜，傳統的CAD雖然能有效約束施工，但在信息化飛速發展的今天，要充分利用先進工具的生產力，對管道布局，電路走向更準確地進行布控，提高設計效率。由于不同人員對二維層面信息理解的差異性，工藝流程越復雜的環節越容易出現錯誤，從而對建筑結構帶來潛在的施工風險，為建筑使用埋下安全隱患。基于BIM技術下的建筑電氣設計，除了能將圖紙三維化，還能進一步提升設計師的競爭能力，保證施工安全，有利于設計者的長遠發展。

1 BIM技術

1.1 BIM技術簡介

BIM全稱為建筑信息模型，是一門應用于建筑領域的新興數字化技術，正處于發展階段，備受國家和行業重視。BIM技術起源于美國，涵蓋工程項目的設計、施工、運行及維護全過程管理，是一種較為全面和復雜的技術，對使用人員有極高的要求[1]。BIM技術核心是通過對工程項目內容進行建模，確保各工程結構的清晰化展示，對技術難點和細節上的布局有充分的把控。通過BIM設計的工程項目可以重復使用，為設計者此后的設計節約大量的時間成本，提高企業的經濟效益。

1.2 BIM技術特點

1.2.1 可視化

電氣設計中可能會涉及某個環節的微觀電路布局，要盡可能在避免對建筑物本身結構造成嚴重破壞的情況下完成線路鋪設，就需要精確把控相應的建筑節點[2]。BIM技術可以對整個建筑電氣系統進行立體建模，實現每一個細節的全方位展示，給施工人員提供有效的參考，從而選擇更加合理的施工技術。

1.2.2 可溝通化

BIM技術與CAD不同的是，BIM可以作為一個整體的信息平臺，聯通管理者、設計者、施工者等多方，實現信息的及時傳遞。無論是哪一方對設計內容產生疑惑，都能夠及時獲得反饋，從而采取相對的措施，極大地提高溝通效率。

1.2.3 動態化

通過BIM建立的模型不僅是3D的，也是可移動、旋轉的，可以從各個方位觀察和修改模型，盡可能確保每一處與現實工程保持一致。BIM也充分發揮了其數字化的特點，在施工過程中可以不斷對其豐富和完善，以適應最新施工環境的需要。

2 電氣BIM的發展現狀

與美國等BIM技術起步較早的國家相比，我國BIM起步晚，雖然在相關政策的要求下，大部分企業已經著力于BIM的研究和使用，但缺乏完整和統一的BIM數據庫，市場對其接受需求狀況表現一般，因此我國的電氣BIM要想獲得發展，還需要從人才培養、市場環境等多方面加大力度[3]。

從使用上看，電氣BIM國內缺乏案例參考，在技術使用上缺乏實踐。隨著社會節奏的加快，建筑企業通常對新技術較為排斥，有較高的試錯成本，雖然BIM能為其節約部分經濟成本，但基于現狀，會極大地增加企業時間成本和經濟成本，因此大部分企業屬于拒絕狀態。在國家相關政策的引導下，電氣BIM前景良好，隨著更多BIM咨詢類公司的建立，越來越多的建筑企業接受了使用BIM進行安全咨詢，但BIM咨詢公司僅提供提供建模和參考服務，并未直接參與到施工過程。

從技術屬性上看，電氣BIM追求更為細致的工程展現，與建筑行業的高容錯具有天然的沖突性，再加之需要極為豐富的知識儲備和較高的能力要求，導致大部分設計人員仍選擇以CAD為主，因此電氣BIM距離大范圍落地應用還有很長的路要走。

3 BIM技術在建筑電氣設計中的具體應用

3.1 預算與統計

與傳統的設計工作有區別的是，BIM能夠直接根據設計內容實時生成精準的材料清單。在電氣設計過程中，通常會涉及大量的管線和構件使用，BIM通過對不同族的調用，能夠對材料進行統計，如管線的分類及用量、構件的規格等情況，省去了編制材料表的過程，減少了造價人員的工作量。

3.2 優化管線排布

現代建筑體中充斥著各種各樣的管線，傳統的電氣設計僅考慮到其排布的方式，而對排布的合理性進行忽略，因此在具體施工過程中管線排布空間不足的情況，為整個電氣系統帶來安全隱患[4]。BIM技術可以充分展示梁和其他結構變化較大的地方，讓施工人員能夠直觀對其管線排布的合理性進行充分考量，從而更有針對性地應對技術難點，提高施工安全性和施工質量。BIM技術尤其適合結構復雜的建筑空間，傳統的平面設計需要通過多張圖紙才能對整個結構進行充分的描繪，并且對施工人員的讀圖識圖能力有極高的要求，而BIM能夠極為直觀地展示復雜空間結構，確保管線排布合理，為施工的順利進行提供了必要的保證。

3.3 照明設計

照明系統是一個極為復雜的整體性系統，不僅擁有多重串并聯關系，更對相關線路的荷載能力有著額外的要求，因此傳統的照明系統設計過程通常秉承高容錯的粗放型設計，提高了電氣設計的設計成本，而BIM技術能夠將照明系統中的各類數據明確展示。在設計過程中，設計人員可以對整個系統進行照明模擬，對出現設計錯誤的環節進行修改，從而降低系統出錯的概率。在照明設計過程中，設計人員能夠嚴格把控整個系統的材料使用量和規格，進一步保證照片系統設計的安全性和經濟性雙重原則。

3.4 弱電系統設計

弱電系統作為現代建筑不可缺少的重要電氣系統，必須要進行充分合理的設計。以地下室為例，大部分建筑商將地下室開發為停車場從而提高建筑利用效率，帶來更為可觀的經濟收益[5]。而停車場的構建，就必須部署監控等弱電系統。借助BIM的強大處理能力，設計人員除了能夠明確標識監控攝像頭的部署位置，還能以三維形式顯示出監控攝像頭的最大監控范圍，從而對攝像頭有更精確的部署，以最優的設計方式減少監控系統的部署成本。

3.5 電氣系統管線碰撞檢查

目前BIM技術在電氣設計中的另一個應用點是管線碰撞檢查，能準確標注出管線的碰撞位置。首先設計人員要對不同的電氣系統管道進行配色，盡量保證顏色不重復。BIM中的管線碰撞檢測分為自動和手動兩類，自動的方式是由設計人員鏈接好整體建筑結構，然后讓系統自動進行檢查并標注碰撞點；而手動的方式則是生成模擬人物，并以該人物的視角對碰撞點做進一步的詳細檢查。管線碰撞檢查是在施工前的檢查，能有效節約人力和物力。

4 BIM技術在建筑電氣設計中的展望

4.1 政策支持，潛能巨大

為了進一步提高建筑質量，為人們的幸福生活提供有品質的硬件保障，國家對BIM技術的發展表示明確的鼓勵態度，相繼出臺多種有利于BIM發展的政策。而在企業態度方面，隨著BIM技術的不斷推廣和發展，大部分企業已經開始從“拒絕BIM”向“怎么用BIM”進行轉變，市場對BIM的了解程度和接受程度越來越高。從人才培養來看，越來越多的高校開設了BIM課程，尤其是機電專業和土木專業的學生，越來越多的人對BIM技術感興趣。電氣設計作為BIM技術應用落地的有效場景，受到的關注也越來越多。隨著電氣BIM標準數據庫的完善，電氣BIM設計將會邁向新的臺階。

4.2 自動化設計趨勢

從技術層面看，未來的BIM在電氣設計中的趨勢正朝著自動化邁進。電氣設計是邏輯高度關聯的過程，對于信息數據的處理有著極為標準的流程。從電氣設計的發展歷程來看，無論是手繪時代還是CAD繪制，都是對信息層面的再提取，通過對不同材料的關聯組合形成符合需要的電氣系統。電氣設計環節有嚴格的設計標準和設計流程，基于BIM技術的強大性能，只需要對其進行編程即可實現計算機自動對相關信息的調用，盡可能為設計師節約時間成本，實現自動化設計。

4.3 基于云端的電氣BIM系統

由于BIM系統高度依賴數據庫，如果基于本地構建BIM數據庫，則會導致數據容量小，為設計工作帶來極大障礙。BIM技術的發展要與其他技術進行結合，如云技術，基于云端的電氣BIM系統能夠有效利用第三方BIM數據庫，在保證設計安全的前提下，減少對本地設備的依賴性，拓展可調用的數據庫。基于云端的電氣BIM系統的另一個優點是人機分離，若設計人員在設計相關的項目時計算機發生了故障導致數據丟失，將會對其設計積極性造成嚴重的打擊，而云端則可以實時備份，確保項目的安全性。還有項目的自動化處理，設計人員完成設計工作，開始自動化檢查的過程可以不隨身攜帶特定的計算機，可以利用第三方設備對項目的檢查進度充分掌握，能夠減少設計人員的硬件負擔。

5 結語

BIM技術正處于發展的時期，相關的電氣設計人員要充分提高自身專業技能，時刻關注行業動態，深入了解BIM技術。作為一種集可視化、高效化的新型技術，BIM技術與電氣設計有著天然的互補屬性，能夠為電氣設計行業發展做出巨大的技術貢獻。