英國核工業推進BIM應用

英國核工業推進BIM應用

【英國《國際核工程》網站2016年10月29日報道】 建筑信息模型(BIM)是 21世紀興起的一項新技術，被認為是全球建筑行業的變革性理念和里程碑技術。BIM使建設項目信息在規劃、設計、建造和運營維護全過程充分共享、無損傳遞，使建設項目的所有參與方在項目從概念產生到完全拆除的全生命周期內都能夠協同工作，從根本上改變過去依靠文字符號形式表達的藍圖進行項目建設和運營管理的工作方式。

目前，英國政府正在積極推動將BIM用于核項目和資產管理，并已取得顯著進展。2016年9月，最新、最全面的《建筑信息模型與數據管理——核戰略》簡報介紹了英國為將BIM普遍用于核工業部門而開展的工作。這些簡報的主要領導者之一是菲利普·伊斯加爾。他在核工業開啟了早期職業生涯，通過自己的企業——日光管理方案公司(Sunbeam Management Solutions)——提供項目管理咨詢，并且是負責實施政府和普通行業聯合倡議的BIM任務組在核工業領域的先行者。

伊斯加爾憑借其對核工業及BIM潛力的激情專注于這個“高層戰略”。他表示，BIM任務組的目標是明確能夠使BIM與核工業對接的現實且合理的方式。

建筑信息模型

源于處理和存儲計算能力的大躍進、信息技術(IT)的普遍使用和無所不在的互聯互通，BIM成為把這些能力和大數據結合在一起從而為各行各業提供服務的焦點。

BIM的目標是同時獲得短期和長期利益。就短期而言，它能夠通過集成的共同數據模型實現更好的協調，從而以更高的效率開展相關設施的設計和建造工作，進而降低項目的造價并加快建造速度。就長期而言，積累的數據將能夠以完美的方式幫助改進運行和維護，從而提高相關項目全生命周期的經濟性。

因此，對各行各業，例如對核工業的項目開發以及新老資產的管理而言，BIM為推動信息管理進而推動信息戰略領域發生巨變提供了一個突破口。

BIM具備對供應鏈上的所有參與者產生影響的潛力。基于參與者在供應鏈中的位置及其對這種新技術的使用程度，BIM的潛力最終可以通過不同的方式得以實現，只是在范圍和目標、進度和資源等方面有所不同。

BIM的三個等級

由于建設BIM是一個比較漫長的歷程，因此為這段歷程設置了三個重要里程碑，即BIM的三個等級。BIM的建設是一個數據協調和共享程度不斷加深的過程，并在此過程中推動建立和使用二維、三維甚至更多維度模型。各個行業、客戶、供應鏈和項目將以不同的速率、不同的途徑在建立BIM的歷程上前進。

一級BIM

一級BIM是BIM歷程的首個里程碑。一級水平用戶一般能夠在概念化工作中使用三維計算機輔助設計(CAD)技術，并能夠使用二維模型為項目規劃審批和實施起草文件。

二級BIM

二級水平用戶幾乎能在所有工作中使用三維模型，工作中的協調和協作比一級BIM更多。但是，在這個階段，由于各個用戶仍然使用自己的三維模型，因此尚未實現終極目標，即建立和使用統一、共享的模型。

三級BIM

三級BIM是終極里程碑。它意味著供應鏈上所有參與者進行充分協作，全部在一個統一、共享的項目信息模型上開展工作。所有參與者使用同一個模型，并且在需要完善設計和計劃時能夠修訂數據。這種工作方式被稱為“開放式BIM”。

然而，在版權和責任方面有一些問題尚待解決。參與者們可針對這些問題達成協議，并且通過建立伙伴關系共擔風險。大量的標準和指導說明也已在開發之中。

最大的愿景是，從最早的規劃到詳細的設計與施工活動、再到運行和維護，有一個模型能夠擔當所有數據和信息的集中倉庫。它是一本記錄資產全生命周期信息的“書”。除了項目施工，集中的數據信息庫還是一個基礎知識庫，可確保知識和經驗的連續性并提供維護、經營和投資所需的最佳數據。

英國政府設定了在2019年實現重大公共部門項目都采用三級BIM的目標。

除了三維模型，參與者還在討論更高維度，例如四維和五維模型。這些高維度模型需要在成本或時間等參數分析和優化方面開展工作。

BIM積聚發展動力

BIM的核工業應用前景依然在推進和完善。應當注意的是，對于更廣闊的基礎設施和能源部門而言，它依然是一個相對較新的事物。BIM已經在建筑行業取得巨大進步。一些大型交通設施建設項目正在推進BIM的應用，例如倫敦地下城際快鐵項目以及旨在將倫敦、伯明翰、東米德蘭茲、利茲、謝菲爾德和曼徹斯特連接在一起的2號高鐵(HS2)項目。

運用BIM的目標是首先在單個聚焦模型中進行虛擬設計和建造，吸收所有的輸入信息并集中解決技術沖突和效率低下問題。然后，再真實地構建資產。因此，BIM需要預先完成，但是其數據的使用和管理則在后期運用階段實現。

因此，為了實現高效率，BIM需要一種更高水平的合作與協作。IT在資產開發和管理方面將發揮更大作用，同時它依然是組織內部和組織之間開展團隊合作的軟技能，通過這個鏈條可以使項目、資產及所有相關事宜受益。關聯是一個關鍵因素，需要在人與人之間而不只是計算機之間建立更為有效的關聯。

隨著BIM概念和系統得到采用，人們和企業由于經驗各不相同而處于不同的出發點。對很多人來說，BIM經常意味著太多的東西。那么，問題是如何把它解釋清楚，使其可以理解，并且使其對一個行業例如核行業而言實際可用。因此，英國近三年來一直在實施一項倡議，旨在使BIM用于核工業的愿景變得清晰可見。

英國啟動BIM愿景

英國政府2012年勾勒出了BIM在普通行業中的廣闊應用前景，包括上文所述的三個循序漸進的數據集成和協作等級。

2016年的目標是政府部門所有新建工程的采購至少要達到二級BIM。英國政府的四年期BIM實施戰略的目標是改變建設供應鏈的動態和行為。

通過這些努力，其他非核行業的BIM早期采納者迄今已節省最高20%的建設費用。費用降低源于對項目前期活動兩個關鍵方面的聚焦——范圍界定和早期設計以及供應鏈對設計的參與。

但是，從資產生命周期管理的角度來看，還有一個好處是：從開發直到退役，對資產相關知識緊抓不放并確保連續性。傳統上，隨著時間的流逝，在每個階段的若干移交點上都會丟失一些信息，其結果是日積月累的，特別影響效率和成本。

BIM任務組稱，從根本上講BIM是運用富含信息的技術、程序以及行為者的合作行為，針對客戶、國家或民間開發經營的資產，在其整個生命周期中提升效率。

快速引入并協調變革的努力在執行上可能是復雜的，因為會影響到人和實踐以及技術和程序。引入BIM會獲得潛在的收益，但絕不是一件易事。因此，政府介入至關重要，并且已經在發揮催化作用。

核工業的BIM倡議

2013年針對英國核工業發起了挖掘BIM潛力的關鍵努力，包括研究將BIM用于項目開發和生命周期管理的可行性。相關工作由BIM任務組和國家核實驗室(NNL)聯合領導。伊斯加爾表示，隨著一般BIM倡議、核BIM倡議以及《建筑2025年：建筑業戰略——政府與產業界合作》(英國政府2013年首次發布，2015年修訂)的發布和實施，政府正在把許多方面的工作鏈接在一起。目標是形成一個“戰略視角”來實現BIM對于核及其他部門的潛在收益。

國家核實驗室常務董事保羅·豪沃思表示，在建設一個安全、安保和有成本效益的核工業方面，英國政府2013年首次發布的《核工業戰略》將BIM設定為一種重要的協作方法。

BIM任務組和國家核實驗室已經啟動這項工作，且過去三年已在若干領域取得進展。

BIM活動的亮點

關于如何在核工業應用BIM，目前的研究結論是，BIM開發和實施的關鍵組織是場址許可公司(SLC)，包括英國核退役管理局(NDA)場址運營商，例如放射性廢物管理公司(RWM)、塞拉菲爾德公司(Sellafield Ltd)、鎂諾克斯公司(Magnox Ltd)、敦雷場址恢復公司(Dounreay Site Restoration )以及研究場址恢復公司(Research Sites Restoration )。還有一些其他企業，例如法電能源公司(EDF Energy)、核時代能源公司(NuGen)、地平線核電公司(Horizon)、歐洲鈾濃縮公司(Urenco)和SFL公司以及核責任基金(Nuclear Liabilities Fund)。研究還注意到，供應鏈參與者在競爭壓力的驅動下也在努力開發自己的BIM戰略，這是一個好兆頭。核工業參與者的主要BIM活動包括：

· 核退役管理局所屬單位將在凱思內斯郡核檔案館項目上采用二級BIM，目前相關工作已經啟動。

· 放射性廢物管理公司已針對地質處置設施建設項目制定了一個包羅萬象的通用BIM戰略，以便在知識管理鏈的最高層級上建立BIM。

· 塞拉菲爾德公司正在開發自己的數字工程和BIM方法，并且許多工程項目已經采納BIM理念。

· 鎂諾克斯公司正在亨特斯頓A號反應堆廠房設備拆除項目上采用二級BIM。收益包括：降低了費用，進行了更好的范圍界定并由此提高了成本確定性，提高了廢物物流管理效率和干系人參與度，提升了監管者信心，并促進了工作的安全交付。

· 核責任基金已對BIM戰略表示出興趣。

· 對于在運核電廠，法電能源一直在建設若干個具備內在公用數據環境的平臺；對于新建核電項目，該公司已在利用專業咨詢公司Waldeck的各種服務制定自己的BIM策略。

· 新時代公司在穆爾賽德(Moorside)項目上已邀請BIM任務組、國家核實驗室、日光管理方案公司和Waldeck提供BIM支持。

· 地平線公司正在制定自己的BIM戰略。

· 歐洲鈾濃縮公司卡彭赫斯特(Capenhurst)場址的一處遺留儲罐設施的設計、成本和進度計劃正在研究建立BIM三維、四維和五維模型的原理。

· 國家核實驗室和利物浦大學已針對一種能夠處理全生命周期模型(從原型設計到廢物處置)和數據管理的數字環境，開發出一個概念框架。

BIM在塞拉菲爾德重要項目中的應用

豎井維護設施(SMF)是塞拉菲爾德公司在數字化工程和BIM開發方面的關鍵項目之一。一個綜合團隊正在開展SMF施工的規劃和準備工作。團隊成員包括卡文迪什核公司(Cavendish Nuclear)和保富集團(Balfour Beatty)。它們自2011年以來一直與客戶在同一個地方辦公，從而組成了“一個交付團隊”。

SMF已經同意全程使用BIM，包括施工、測試和退役階段。目前，SMF正在從詳細設計階段向施工階段前進，塞拉菲爾德擔當“智能客戶”的角色。

伊斯加爾將這項工作視為“游戲規則改變者”，因為通過可視化工作和吊車管理策略，總共省去了30%的設計程序。

簡報進一步指出，該項目取得成功的兩個關鍵因素是在確定且議定的基礎上使用員工信息要求(EIR)以及智能客戶。此外，BIM初期準備工作還包括對客戶和承包商人員的培訓。

綜合團隊已將其工作拓展到單個場址以外。它們在向共同的核心焦點提供信息的同時，還以一種協作的方式開發特定學科的模型，以便提供信息輸入并構建“協調、聯合”的中心項目模型。

此外，簡報指出，使用BIM方法還能從下述方面獲益：安全審查、對設計和認識的信心、材料數量的監控、關卡式設計審查程序、干系人參與、預運行和調試以及系統工程。

(郭志鋒 譯 伍浩松 校)