BIM技術在建筑電氣設計中的應用和展望

向 鵬 徐 露

（重慶市設計院 重慶 400015）

引言

隨著社會的進步，科技的發展，BIM技術在建筑電氣設計中得到了初步的應用，現階段的電氣專業應用主要包括管綜碰撞檢查、協同設計、室內照明模擬等。筆者結合工程實踐的經驗，對當前BIM技術在電氣設計中的應用以及未來的發展趨勢提出了一些觀點和看法，希望與同行們交流。

1 設計與BIM技術

設計是一個受外部環境條件影響，發散和約束的平衡思辨過程，CAD作圖或BIM建模只是表達最終構想成果的方式。設計需求范圍很廣，創造的價值也很寬泛，傳統設計院設計成果大多止步于圖紙報建的終點，此環境下的傳統專業技術人才對規范耳熟能詳，但對設計的深度價值卻缺乏進一步挖掘。之所以BIM管綜排布應用能快速鋪開，就是其彌補了空間關系深化設計的真空，產生了滿足實際需求的價值。建筑行業是個古老的行業，但當今信息化高速發展，資本市場對陽光、清晰、規則的事物表現出強烈的需求，驅使傳統設計的“二維+說明”轉化為“三維+信息+n”，以致設計成果抽象變具象、表述更明確、交流更直觀、信息可延伸。同時，這個信息升維必然導致工作量增加，對從業人員也提出了更高的要求，需要知識、技術、時間、經濟等各方面基礎去鋪墊。BIM已成為一種必然趨勢，而設計人員更應該順勢通過解決實際問題，找到應用價值，迎接建筑行業又一輪變革。

2 BIM技術在電氣設計中的應用

相比傳統電氣設計，BIM技術有其可視性、協調性、模擬性等特點，因此也為電氣設計工作帶來巨大的機遇，解決了傳統技術信息缺失的弊端，因此也為電氣設計提出了新的發展方向。

2.1 可視化應用

在傳統設計模式中，無論外部的審查、施工、驗收、運維環節還是內部的設計交流都是依靠“二維+說明”，對于建筑實體的空間關系和材質信息更多是靠各環節專業人員自身的理解，在信息傳遞顯得低效而難免產生誤解。而BIM技術的出現，能夠把設計人意圖表達更加清晰，所見即所得式的實體反映來得更加直觀。電氣專業的設備、箱柜、橋架、管井都可以通過建模去表達，而配電箱系統的電子元器件也可以采用“掛清單”的模式賦予電氣模型信息，從而在空間關系的表現和構件信息的獲取上更加便捷高效，從理論上大大節約了采購、施工期的信息交流時間。

2.2 協調性應用

建筑工程是一項系統性的工程，分項繁雜，內容廣泛。而在設計流程中，電氣設計又是一個受前置條件約束的后端專業。在傳統設計中，一張平面很難涵蓋一處空間的所有構件信息，就拿塔樓的戶內電氣設計而言，也分為照明平面圖、插座平面圖、弱電平面圖，而BIM的技術的應用，有條件將全專業構件都置于一處空間，從而協調各專業構件空間關系，直觀的全方位思考，讓全專業相關聯、提前暴露傳統設計模式中專業與專業間協調難而導致的不易察覺的問題，使管理前置，從而提高設計質量。

2.3 模擬性應用

因為傳統設計是平面化的，而建筑工程又是一個龐大的系統。傳統設計過程中，盲人摸象般的各分支設計人員很難直觀的構想這個繁雜的空間印象，而BIM技術的應用，讓設計人員隨時可以看到工程的全貌和細節，根據需求調整更為優化的設計方案。同時也解決一些二維無法解決的空間模擬問題，例如dialux evo的光照模擬，所有的燈具模型都是與廠家實際產品相，通過不同燈具的場環境模擬，使燈具的選擇更加合理，所見即所得的場景化呈現讓設計能做到以始為終，始為終至。

3 電氣BIM的現狀和難點

我國BIM的推廣已經有相當長一段時間，但仍然存在很多問題，主要在市場環境和內部動力兩個方面：

3.1 市場環境

無論是高速增長的經濟環境驅使，還是業主方的迫切需求，工程進度仍為重中之重。BIM技術、BIM模式在國內市場環境中，安全沒有前車可鑒，其應用落地仍需大量工程去研發、去實踐。而一個高質量理想化的信息模型的產生，需要方方面面基礎條件去鋪墊，建筑工程是一個復雜的系統集成，如果僅僅認為是使用軟件的變換，那是對工作量、工作方式的嚴重誤判。在高喊“活下去”的地產紅海里，研發需要大量資金、時間，高投入而放緩進度，業主方是很難做出犧牲讓步的。此環境下，BIM應用更多能生存下來的是“單點應用”，例如“可建性分析”、“凈高分析”，而電氣設計重點是偏系統設計，率先落地的BIM應用價值點如“管綜碰撞”的橋架的排布，更多由對空間設計要求更高的水暖專業去代勞，這也讓業界有一種感覺，似乎搞機電BIM的都是水暖專業，電氣設計人相對匱乏。

3.2 內部動力

BIM技術的自身特點，對建筑這個高容錯性行業似乎天生就是找茬的。設計人不愿意用，是因為在工作量上，加量不加價，多量多擔責，并且一個高質量的BIM模型對設計人的要求更高，不限于規范的認知，選族建族需對產品構件的認知儲備，而管理前置就需要對造價、施工、運維的認知儲備。施工對BIM的態度，是希望自身便于工程建造合理優化，經濟利益最大化，而不希望業主通過BIM降容錯而約束太強，自身熟知成本而不愿成本陽光化使利潤降低。而對業主方，資金、時間研發性的投入是一道硬消費，畢竟BIM現狀表現出來的效能很難達到PPT-BIM的愿景水平。

4 電氣BIM技術的發展前景

按照PEST分析，國家政策對建筑業信息化及BIM技術發展持鼓勵態度；資本市場對規則清晰的行業模式有濃厚興趣；社會的發展，人居生活不單滿足于能住，還希望住得好；而技術層面，BIM的愿景是美好的，但各種技術基礎又相對薄弱。綜而言之，宏觀環境長期向好，BIM價值潛能待挖掘。

在微觀環境里，BIM技術似乎對電氣設計來說很雞肋，并且資本短期內更追求于進度，那提高生產效率而構建一個高質量的信息模型就成了當務之急。我們不妨觀察一下電氣專業的特性：可高度數據化、邏輯關聯性強，電氣專業是一個受提資條件約束的末端專業。無論手繪圖還是CAD時代，對其它專業用電信息獲取是人為的提取圖面信息、解碼圖面信息，而規范和算法更像是一套程序規則，信息的深加工是在人腦中完成的，信息處理結果由工程師轉化為圖面表達。在傳統設計時期，圖面信息是抽象的、缺失的、信息傳輸時需要人為去腦補，而BIM的空間環境以及構件信息可加載的特點，讓計算機獲取信息具備可能性，如果賦予計算機信息關聯規則，依靠計算機的運算速度和可靠性，承擔一部分可量化、邏輯清晰的電氣設計工作量，讓基于BIM的自動化設計也成為一種可能，從而提高生產效率，節省了勞動力。

創新需要各種技術的積累迭代，由一個個小趨勢匯合成為一場變革。目前，信息模型的建立更多是靠建模人搭積木，同時也有不少的工程設計人員在學習編程，探索基于成品BIM的自動規范化效驗，這個小趨勢說不定就是自動化設計的基礎。（下列配圖為工程設計實踐中的一些探索）。

圖1為年預計雷擊次數計算表，在防雷設計中當電氣工程師獲取建筑物屬性、尺寸、地理位置、地理環境的必要信息條件，就能夠按公式計算出年預計雷擊次數。在BIM環境下，這些必要信息是有條件直接通過建筑模型獲取的，數據化處理的公式計算更是計算機的強項，當計算機能根據建筑條件模型自行判斷防雷類別，就達到基于BIM的自動規范化效驗，同時加以規范布置要求也給定了自動化設計的邏輯約束條件，比如二類防雷，屋面應形成不大于10×10m，12×8m的接閃網格。

圖1

圖2

圖2為某工程模型空間里的防雷接地網格，比起二維圖紙達到了全構件的空間體現，從而有條件統計竣工模型凈量，也為預決算模式的進步奠定基礎。

5 結語

BIM技術的發展對建筑電氣設計既是機遇也是挑戰，也是建筑業信息化、現代化的剛性需求。現階段，我們已經能夠運用BIM技術做管綜碰撞檢查等工作，但這還不夠，我們還應該深入探析該技術的核心價值，比如運用BIM技術進行自動規范化效驗、甚至未來實現部分工作的自動化設計，是我們追求的更高目標。