從工程BIM概念的建立到機電工程中施工工法的完善

徐國平

（上海信緣設備安裝工程有限公司　上海市　虹口區(qū)　200434）

從工程BIM概念的建立到機電工程中施工工法的完善

徐國平

（上海信緣設備安裝工程有限公司上海市虹口區(qū)200434）

BIM技術(shù)的特點在于可視化、精細化設計，通過將BIM技術(shù)應用在現(xiàn)代機電工程中，能夠為復雜的機電工程設計出可視化、精細化的專業(yè)設計制圖，并且隨著BIM技術(shù)的發(fā)展以及在機電工程設計中的實踐應用，致使BIM技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑工程設計必不可少的關(guān)鍵技術(shù)之一。

BIM概念；機電工程；施工工法

引言

當今的世界正處于信息化高速、高科技的發(fā)展階段，而中國的工程建設界已逐漸成為世界的關(guān)注中心，正在走向全球的領導者舞臺的中國必須了解和掌握現(xiàn)代科技的各項先進技術(shù)和手段。而將BIM概念應用于機電工程中，必將能夠為其設計、施工等提供便利之處。

1　BIM概述

1.1定義

BIM，即建筑信息模型，是將建筑工程項目的所有信息數(shù)據(jù)當做模型的基礎，創(chuàng)建建筑模型，然后通過數(shù)字信息仿真模擬建筑工程的真實信息，仿真模擬信息不僅僅包括三維幾何狀信息，還包括非幾何狀信息，例如施工進度、價格、重量、材料等，由BIM構(gòu)成的信息仿真模擬工程具有可出圖性、優(yōu)化性、模擬性、協(xié)調(diào)性以及可視化等眾多優(yōu)點，并且能夠貫穿整個建筑工程的整個生命周期，這對提高建筑工程項目傳遞、理解項目信息的效率以及降低出錯概率，提高建筑項目質(zhì)量、降低成本以及控制工期具有至關(guān)重要的作用。

1.2特點

從中可以看出BIM有四個主要特點：①BIM是一個信息模型，而不僅僅是一個三維模型。信息是可以被收集、識別、提取、變換、存儲、傳遞、處理、檢索、檢測、分析和利用的。因此BIM的可視化是基于構(gòu)件的信息自動生成的，而不是通過識讀設計制作出的線條式的三維效果圖；②BIM是貫穿從規(guī)劃、設計、施工到運營建設項目全壽命周期的應用，而不是局限于某個階段；③BIM的協(xié)同工作；④BIM不是一個軟件，而是一系列軟件。圖1表示了BIM時代的軟件和信息的互用關(guān)系。

1.3BIM的發(fā)展現(xiàn)狀

美國總務管理局（General Services Administration，簡稱GSA）于2003年推出了國家3D-4D-BIM計劃。美國建筑科學研究院（National Institute of Building Science，NIBS）于2007年發(fā)布了美國國家BIM標準（NBIMS）第一版，2012年發(fā)布了第二版。我國工程建設行業(yè)從2003年開始引進BIM技術(shù)，目前國家對BIM技術(shù)密切關(guān)注，相關(guān)政策陸續(xù)出臺。2011年住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布“十二五”建筑信息化發(fā)展綱要，把加快建筑信息模型（BIM）列入“十二五”期間的總體目標。近幾年，隨著參建各方對BIM的認知度不斷提升，BIM技術(shù)開始應用在建筑的全生命周期，比如上海未來的標志性建筑——上海中心。該項目在設計階段就創(chuàng)建了完整的建筑、結(jié)構(gòu)、設備管線BIM模型，并支持碰撞檢測、綠色建筑性能分析和深化設計；在施工階段，基于之前的BIM設計模型，實現(xiàn)了基于BIM的4D施工管理；在未來的運營階段，還將基于BIM進行智能運營管理，包括節(jié)能監(jiān)控和樓宇設備監(jiān)控等。上海中心項目真正實現(xiàn)了BIM的全生命周期應用，成為中國BIM應用的新里程碑。

圖1　BIM時代的軟件和信息互用關(guān)系

2　BIM的優(yōu)勢

BIM（建筑信息模型）是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎、集成建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。BIM的技術(shù)是通過建筑業(yè)應用軟件程序來實現(xiàn)。軟件包括：建筑設計、工程設計、施工管理、工程預算、設備管理等多個專業(yè)。使各專業(yè)建設參與人員都能以三維數(shù)字技術(shù)為基礎，采集并建立項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。BIM的軟件應用，增添了更多的智能工具，實現(xiàn)更多的職能工序。大大減少了信息傳遞過程中的丟失與重建，幫助所有工程參與者提高決策效率和決策過程的正確性。

研究及實踐結(jié)果均表明，應用BIM建筑信息模型后，收益方涵蓋了工程建設的各參與方，是數(shù)字技術(shù)在建筑業(yè)中的直接應用，它代表了信息技術(shù)在建筑業(yè)中應用的新方向。隨著建筑信息模型工具的不斷完善和項目投資商對工程項目建設要求的日益提高，建筑信息模型必將得到廣泛的應用和實踐。

BIM整合了信息資源，支持同步共享，對建筑承建商來說BIM對施工安全、降低無謂消耗等方面能做出巨大貢獻，能幫助承建商和施工者降低作業(yè)過程的風險，減少變更、杜絕盲目和不確定性事件的發(fā)生，制定出更完善的項目施工工法以及項目實施計劃，提高施工過程的合理與各工序工種間的交流便利，還能支持工程進度安排方案具有可選性，使得整個項目施工過程能在最短最短的時間內(nèi)得出最佳的結(jié)果。例如，在施工階段，應用BIM可以提供有關(guān)建筑質(zhì)量、進度以及成本的信息，直接無紙化加工建造，如圖2所示，也可對其進行可視化的模擬和管理，從而促進建筑量化，生成最新的評估與施工規(guī)劃（展示場地使用情況或更新調(diào)整情況的規(guī)劃），同時，也提高了文檔的質(zhì)量，節(jié)省過程與管理問題上投入的資金。

圖2　三維施工進度模擬

3　從工程BIM概念的監(jiān)理到機電工程施工工法的完善

在全球，誕生10周年的BIM應用已日益廣泛，如今在美國超過一半的設計和工程公司都在使用BIM，BIM在歐洲的接受程度也越來越高，而在包括中國在內(nèi)的亞太地區(qū)，BIM正在被越來越多的人所了解。

而為了與世界工程建設界的有效接軌，適應BIM建筑信息模型的應用軟件應用于工程建設的施工管理，建立和推廣成熟優(yōu)秀的“施工工法”是不可缺省的配套交流平臺。“施工工法”簡稱“工法”是以工程為對象、工藝為核心，運用系統(tǒng)工程的原理，把先進的技術(shù)和科學的管理相結(jié)合，經(jīng)過工程的實踐而形成的綜合、配套的施工方法，是專指建造建筑物（構(gòu)筑物）的施工方法或建造方法，而機電專業(yè)涉及的專業(yè)工種多，涉及的專業(yè)標準、施工規(guī)范、施工用標準圖集、驗收規(guī)范等要求種類多而專一。而“工法”既是對施工規(guī)律性的認識，又是施工技術(shù)通用性的文件，“工法”要求把技術(shù)與管理密切的結(jié)合，明確必須是經(jīng)過工程實踐形成的、切實可行的、綜合配套的施工方法，是某些和某類施工技術(shù)的綜合，是帶規(guī)律性施工技術(shù)的總結(jié)。“工法”屬于企業(yè)標準的范疇，是企業(yè)必須執(zhí)行貫徹的技術(shù)文件，是施工企業(yè)確保工程質(zhì)量、實行內(nèi)部“三級”檢查的參照細則。例如：我公司規(guī)定施工中執(zhí)行的“機電安裝施工要領書”雖不具備普及性，但在企業(yè)內(nèi)部卻有著參照執(zhí)行的專一性和強制性。是我公司所建工程項目質(zhì)量保證的一大法寶，在行業(yè)中引得美譽從而建立良好的口碑。該“機電安裝施工要領書”作為工法的一種，執(zhí)行和貫徹了國家標準和行業(yè)標準，是帶有普遍性和規(guī)律性的技術(shù)文件，將國家（國際）標準、規(guī)范中生硬、刻板的條文和規(guī)范語句，采用適合實際工程作業(yè)者易理解并接受的、圖文并茂的“要領書”形式來傳達，尤其是“驗收規(guī)范”中強調(diào)的“強制性條文”的規(guī)定則采用更強烈的規(guī)定語氣再附上“節(jié)點施工制作詳圖”加以明確指引，在工程實踐中有效降低和避免不規(guī)范施工的建筑產(chǎn)品的滋生。

然而，“工法”作為國家規(guī)范、圖集的合理補充和完善的一個組成部分，必須明了工法的特點：“工法”必須符合國家工程建設的方針、政策和標準規(guī)范，必須具有先進性、科學性和實用性，保證工程質(zhì)量和施工安全，具備提高施工效率、降低工程成本、節(jié)約資源、保護環(huán)境等特點。

例如世博會國家電網(wǎng)館。世博會國家電網(wǎng)館占地4000m2，地上總建筑面積6000m2，建筑高度20m。項目作為世博之心的國家電網(wǎng)館，同時也是一個大型的變電站，為整個世博浦西園區(qū)輸送電力。

與世博園其他項目相比，國家電網(wǎng)館項目的施工難度相對較大，施工周期也更加緊迫，因此最關(guān)鍵的就是能夠?qū)ΜF(xiàn)場施工資源進行有效地調(diào)配并制定合理的施工進度。而鋼結(jié)構(gòu)部分又是難點中的難點，由于建筑的結(jié)構(gòu)要求與立面表皮肌理充分結(jié)合，形成斜交叉的結(jié)構(gòu)體系，使得施工難度大大增加，因此設計師與鋼結(jié)構(gòu)施工方在安裝鋼結(jié)構(gòu)的環(huán)節(jié)上通力合作，通過把BIM模型與施工組織進度計劃相結(jié)合，使用Navisworks軟件對鋼結(jié)構(gòu)的安裝進行了4D施工模擬，使得原有安裝方案得到了優(yōu)化和改善，各方對施工進度的把握控制也大大提高，完全體現(xiàn)了BIM技術(shù)在建筑工程項目施工階段的巨大應用價值。

隨著時代的變遷，可持續(xù)發(fā)展觀要求工程建設界必須采用新的、清潔的及更高效的控制程序、管理系統(tǒng)、新技術(shù)來取代或革新已有的習慣與傳統(tǒng)，可以相信工程建設領域更具可持續(xù)性實踐的全面改革、可持續(xù)的工程服務理念必將完全建立。我們作為在中國工程建設領域中奮斗工作的一員，必將勇于接受新事物、勇于拋棄陳舊、不適合現(xiàn)代工程建設理念的工作方式和思考方法。接受和適應社會、工程投資商對工程建設領域的期望值要求，實現(xiàn)商業(yè)價值的同時也必須承擔起廣義上的社會和道德責任，應用人類最先進的科學技術(shù)和手段，節(jié)約資源、提高生產(chǎn)效率。生產(chǎn)出舒適、健康、環(huán)保、安全的用于生產(chǎn)和生活的建筑產(chǎn)品，實現(xiàn)以人為本的理念，走低碳、綠色的發(fā)展道路，促進整個建筑領域的可持續(xù)發(fā)展。

一直以來建筑領域的工程師們都在努力為人們建設更安全、更高效、更健康、更環(huán)保、更經(jīng)濟的生產(chǎn)和生活場所而努力著。

4　結(jié)束語

綜上所述，就當前工程BIM的應用情況來看，還具有一定的局限性，雖然其為工程建設提供了多樣化的智能數(shù)據(jù)手段，但是在實際的應用過程中，大多集中于概念的引用和部分功能的應用。因此，作為設計者和研究者，需要加大研究開發(fā)力度和實用性的普及，使其成為工程建設技術(shù)人員和管理人員的有效幫手，為城市建設提供更好的技術(shù)支撐。筆者現(xiàn)在參與建設的工程（上海梅隴南方商務區(qū)）的實踐，得到了許多啟發(fā)和幫助。

[1]王仁超，李寧.基于BIM與IFC的混凝土壩施工仿真建模方法[J].水電能源科學，2013（6）：67.

[2]李勇.施工進度BIM可靠性預測方法[J].土木建筑與環(huán)境工程，2014 （4）：51～56.

[3]魏英洪.BIM技術(shù)中建筑工程可視化應用方法及價值探討[J].鐵道勘察，2014（1）：90.

[4]肖夢琪，莫世聰，熊峰，等.基于BIM的清單式施工質(zhì)量控制方法[J].項目管理技術(shù)，2014，12（7）：145.

TU990.3

A

1673-0038（2015）17-0110-03

2015-3-14

徐國平（1960-），男，中級工程師，大專，任公司總工程師，從事和負責機電設備安裝工程中的技術(shù)、質(zhì)量控制和管理工作。