淺談電氣設計中的BIM技術

鄧湘暉

(湖南化工醫藥設計院，湖南 長沙　410007)

?

淺談電氣設計中的BIM技術

鄧湘暉

(湖南化工醫藥設計院，湖南 長沙410007)

摘要：通過對大王山四星級旅游度假酒店項目電氣設計中BIM技術的實際應用，闡述了BIM的概念和意義，BIM技術對于實際工程項目的應用，BIM實施過程中的優點、難點及其現狀。

關鍵詞：BIM 模擬；Revit MEP；全生命周期；管理

在2011年5月住房和城鄉建設部發布的《“十二五”建筑業信息化發展綱要》中，正式將BIM定為建筑業信息化首要實現目標?；诖四繕?，未來十年BIM將成為建筑業信息化發展最為重要的關鍵詞之一。隨著國家BIM標準編制的啟動及相關應用軟件的開發，BIM這一概念正在由抽象走向具象，由幕后走向臺前，在建筑設計領域中的實際應用正日益廣泛。

1BIM的應用

本次大王山四星級旅游度假酒店采用BIM技術，設計構建包括建筑、結構、設備、電氣全專業配合的三維信息模型。該項目位于長沙市坪塘鎮大王山旅游度假區中心區，坪塘大道以西，西臨桐溪路，東臨規劃濱水商業街區及桐溪湖。項目總建筑面積37551m2，地上14層，地下1層。酒店地上建筑面積25306m2，地下建筑面積12245m2(停車位145個)，為一類高層公共建筑。

本工程BIM電氣設計利用Autodesk公司的Revit MEP進行三維建模，完成電氣施工圖中的動力、照明、綜合布線、消防等系統的平面圖以及配電間平面布置圖的繪制，再通過Autodesk公司的Navisworks三維模型瀏覽軟件，進行碰撞檢查、漫游、動畫等操作，再反過來用Revit MEP修改模型以獲取最終的電氣設計模型。這樣就完成了對建筑公共區域電氣管線的一個立體空間化的布置，模擬了現實中施工完后的情景。

圖1　地下室三維模型

圖2　地下室局部放大圖

圖3　地下室走道剖面圖

圖4　裙樓局部放大圖

圖5　塔樓局部放大圖

BIM設計講究協同工作，各專業單獨建立各專業的工程模型，通過互相鏈接、復制、監視等方式來達到協同設計。具體到電氣專業，其工作模式為：采用本專業中心文件&鏈接其它專業中心文件，并將電氣各系統，諸如動力、照明、火災報警系統等劃分為多個工作集。工作集是Revit中一個權限的概念，意即多人在同一設計模型中操作，每個人只能對具有權限的工作集進行編輯。當有需要時可以借用權限或者根據需要隨時創建新的工作集。

通過在本項目中BIM與傳統二維CAD繪圖交叉使用，初步感受到兩者還是有一定差別：用BIM繪圖比用CAD繪圖更加強調繪圖前的基礎設置過程。以Revit MEP繪圖，Navisworks輔助瀏覽為例小結BIM設計大致分為以下幾個步驟：

(1)用機電模板創建一個新的項目。

(2)鏈接建筑模型。

(3)使用Revit MEP進行本專業繪圖。

(4)鏈接其他專業模型進行碰撞檢查。

(5)對碰撞檢查結果進行修正。

2BIM的意義

前面提到了BIM的應用、BIM技術，具體什么是BIM呢？BIM即“Building Information Modeling”(建筑信息模型)，它代表了新的概念和實踐活動，并有具備在建筑行業大幅降低不同形式浪費及大幅提高創新信息技術的商業結構。隨著中國建筑設計技術及智能化、信息化技術的不斷發展，對BIM技術應用需求也不斷凸顯。而近些年來BIM在中國工程建設行業逐漸發展，也促使各大設計院所不斷鼓勵設計人員在工程當中運用BIM技術這項新的設計手段。

BIM技術是涵蓋建設項目策劃、規劃、方案、初步設計、施工圖到招標、施工、竣工、運維——整個全生命周期的解決方案。它并不是軟件，而是一個管理過程，他將引領著整個建筑行業的發展。BIM是目前發現完成建筑全生命周期各類工作的最優秀解決方案。

BIM不同于CAD，它的門檻較高，現在還不成熟，需要進行研發和探索工作。以前的設計是一種設計思想的示意性二維表述，而現在的BIM設計是一個模擬實現的過程。原來的設計只是對想法“胸有成竹”，而現在可以預知其實現的具體效果。BIM設計不僅是三維設計，同時可以呈現模擬安裝的過程，將來能看到運行是什么樣子。三維設計比二維設計更深入，更完善。所以BIM設計發展到一定程度以后，肯定會逐漸取代傳統設計。在三維運維模型里，通過二維或者三維定位技術，可以模擬再現每個設備的位置和狀態，每個人員的位置，每個家具的情況，所有智能建筑的運行都可以通過模型模擬出來。所有的材料量、工程量都可以通過這個模型來預計和體現。那么BIM對物聯網乃至智慧建筑、數字城市的實現將起到極大的促進作用。所以電氣設計運用BIM的意義是很大的。

BIM電氣工程設計出圖可實現全專業、全過程BIM施工圖設計。電氣專業BIM模型直接打印出的圖紙，包括幾乎所有電氣平面圖、剖面圖、大樣圖。大約占電氣專業施工圖的70%。電氣專業BIM模型從設計、施工、竣工到運維都能傳遞和體現。模擬分析包括建筑性能分析、聲光熱的分析、能耗分析、環境分析、舒適度分析、疏散、自然通風及空調通風。這些分析雖然以前也能做，但是都需要專門重新建立一個模型，工作量很大也很復雜?，F在用BIM軟件鏈接都可以實時完成。BIM對目標可控，在施工中不僅是經濟的可控，還包括物料的可控和時間的可控等(4D包括了施工安排，5D包括了現金流)多方面。通過BIM，可以消除40%的預算外變更，減少50%的材料浪費。

3BIM的特點

BIM的核心是信息、信息化、信息傳遞、信息管理、信息應用。電氣專業作為工程設計信息傳遞的最后接收專業，同時也是最系統化的專業，要求相互邏輯關系最強的專業，未來將會是最大受益專業。BIM電氣設計可以實現：

信息協同化：電氣專業可以實時鏈接、讀取、顯示其它專業的相關信息，比如：房間功能、門窗信息、吊頂設備布置、結構梁板墻、水暖設備布置、電源接口、用電參數、各種防火閥和水閥等等。

信息模擬分析：由于實現了建筑模型全信息化，我們可以利用三維建筑模型進行建筑性能等各種分析與模擬，比如消防人員疏散分析、用能分析、照明分析、照明效果仿真等等。特別是對一些特殊性質如立面照明，典型房間照明等有現實意義。對建筑能耗進行定量模擬分析，制定更適合的節能管理策略，直接指導物業科學管理。

精細化設計：BIM設計成果是一套全參數化信息模型。所有實體通過參數化，被裝配到建筑模型上，非常接近實際，不再是二維抽象描述。在施工前對每個細節進行充分的模擬彩排與協調。各種“錯碰”問題降低到最低水平。在數字虛擬世界中使我們的設計精益求精，接近完美。

優化系統：因為有了建筑模型，進行建筑性能等各種分析與模擬，使得設計優化非常方便。通過進行3D糾錯、進行方案對比和方案可行性分析，都將對建筑設計起到重要的設計優化作用，進一步保障真實世界的完美。我們對不同的供電方案，進行定量的經濟技術對比和分析，使設計達到更優成為常態。

系統自動檢驗：在BIM設計過程中，知道各個系統組成，可以通過編制科學的算法，對設計的每一部分進行合理性自動檢查。對于各個專業間進行協同檢查、進行碰撞檢查。所有錯誤將一覽無遺，沒有半點虛假和錯誤?？梢詫崟r進行配電系統的電壓降計算，短路電流計算，配電系統可靠性進行分析。

信息系統科學計算、統計：BIM設計成果可以由模型自動創建各種準確的電氣設備材料等的設備材料統計明細表。通過鏈接專業軟件可以直接生成科學的電氣工程量清單，可以用于前期設計過程的成本估算，以及施工開始前的工程量預算和施工完成后的工程量決算。為項目建設方、設計方、施工方、監理方、材料供應商、運營商等相關方提供決策的科學依據。

大工業加工生產設計：施工企業可以根據定量的設備材料清單，工程量清單，制訂更合理的材料供應計劃，工程實施計劃，由建筑模型轉化為工廠加工模型，進行大工業加工生產，代替不可控的手工制作，大幅提高生產效率和建筑品質。

施工模擬設計：在BIM工程數據模型基礎上，利用4D模擬技術及施工模擬技術，讓承建商在施工前為施工計劃做“彩排”，找出問題并及早協調。有效控制施工周期和投資計劃。

BIM的實施帶來了諸多的優勢，同時，現階段通過實際運用以后，發現相對傳統CAD而言BIM設計也還存在一定的不足：

(1)運行速度有待提高。因為建模需要的數據量遠遠大于傳統CAD繪圖的數據量，對于習慣CAD繪圖的人來說，Revit MEP的流暢程度不及CAD。

(2)Revit MEP自帶的電氣專業庫數據量偏少，且多為國外使用的參數，日常電氣設計中常感不夠用，也不太實用。電氣專業本身涉及的子項特別多，因而相對應的電氣元器件不論在種類上還是數量上都是十分巨大的，若僅依靠個人手動補充數據庫，難度很大。

(3)體積較小的電氣設備難以在Revit MEP識別體現。因為BIM設計軟件是通過參數化來建模，設備需按實際大小繪制。比如照明開關面板，應用CAD繪圖時，采用的是非實際尺寸的圖例表示法，而在Revit MEP繪圖中若按實際尺寸繪制開關面板，正式出版藍圖中將很難被識別。

(4)在機電專業進行碰撞檢查時，由于Revit MEP等BIM設計軟件自身設計要求過于苛刻和理想化，導致實際操作過程中，部件連接、管線翻轉等經常報錯，無法實施，操作極為繁瑣。

(5)Revit MEP提供的繪圖輔助工具較為簡單。Revit MEP沒有天正電氣中常用的矩形布置、弧線均布、兩點均布等工具，設計中只能一個一個地布置設備，速度很慢，效率不高。

(6)Revit MEP暫時不能提供負荷計算、照度計算等常用電氣設計計算。

4結語

在手工制圖的時代，計算機的出現讓設計業舊貌換新顏；在CAD制圖時代，天正電氣等一批專業輔助軟件的出現讓設計品質上了一個臺階，而今天，BIM技術帶來了的則是一場設計觀念的變革。雖然現階段推動電氣設計BIM化費時也費力，甚至還有些不討好，但隨著應用軟件不斷地改進升級，不遠的將來，BIM技術終將會在電氣設計領域得以廣泛而徹底的滲透、體現，建筑行業信息化是一個不再遙遠的夢想。

BIM Technology in Electrical Engineering Design

DENGXiang-hui

(Hunan Chemical Engineering Design Institute，Changsha，410007)

Abstract：This article expounds the concept，significance and application of BIM. It also introduces the advantages，difficulties and current situation of BIM.

Key words：BIM simulation；Revit MEP；cycle；management

中圖分類號：TM923.02

文獻標志碼：B

文章編號：1003-6490(2015)01-0064-04

作者簡介：鄧湘暉(1977-)，湖南長沙人，女，漢族，工程師，現從事電氣工程設計工作。

收稿日期：2015-02-10