BIM與輕量化技術在新盛萬豪酒店機電工程中的應用探索

邵統宇1 仝 振 左 超3 周建亮

(1.徐州潤華置業有限公司，徐州 221000； 2.中國礦業大學力學與土木工程學院，徐州 221116; 3.上海開建信息技術有限公司，上海 200233)

引言

建筑行業作為我國國民經濟的支柱產業之一，信息化建設的水平不僅體現了行業科技進步的水平，同時也反映了整個行業的綜合實力[1]。同時，隨著建筑工程項目的復雜化、大型化等趨勢的發展，要求工程建設的管理更加細致、規范，更迫切需要項目管理的信息化水平能有效支撐各項目管理目標控制的信息需求[2]。我國住房和城鄉建設部明確提出，建筑產業現代化和BIM技術的推廣應用是我國建筑業發展和改革的重要任務和目標，BIM技術應用是推進建筑業信息化的重要手段，為產業鏈貫通、工業化建造提供技術保障，并在《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》中對BIM技術的應用路線給出了具體的指導性要求[3]。

然而，盡管我國政府及企事業單位均已在 BIM 技術相關技術領域投入較大努力，但在BIM技術的落地使用過程中，一方面初期投入巨大，對于個人工作效率提高并不明顯(BIM 技術優勢在于提高團隊工作效率)，另一方面，我國 BIM 技術的應用目前尚處于工具整合階段，更多應用存在于設計和施工過程中由二維轉向三維的斷續式應用，未能從根本上改變項目管理的組織與生產方式[4-5]。為此，本研究在建設單位的支持下，選取了徐州地區較有代表性的復雜項目進行了BIM技術的價值應用探索，同時也對應用過程中出現的組織問題和管理問題進行了思考。

1 工程概況

1.1 項目簡介

新盛廣場項目位于江蘇省徐州市泉山區云龍湖北側，東臨蘇堤路、中山南路，西接市民廣場，南靠云龍湖北大堤，北臨湖北路和蘇堤路。地塊總用地面積 99 369m2。用地性質為商業、文化旅游用地。其包含商業街、商場、 辦公、公寓式酒店與五星級萬豪酒店，總建筑面積為 288 000m2。其中新盛廣場萬豪酒店總建筑面積54 323m2，包括地上6層和地下2層。整體建筑的BIM建筑模型及其效果圖如圖1、圖2所示。

圖1 建筑專業模型

圖2 項目效果圖

1.2 工程BIM應用的特點和難點

(1)本項目為商業項目，項目參與方眾多，協調難度大，工期緊張。

(2)綜合深化集成圖紙工作量大，涉及土建、幕墻、給排水、采暖、通風、消防等較多專業，且各專業間存在較多的交叉點和較廣的交叉面。

(3)地下室、夾層和屋面結構復雜且機電管線設備較多，對機電總承包單位協調工作及深化設計能力要求較高。

(4)項目參建各方習慣于傳統的項目管理方式，建設單位和施工單位管理人員對BIM技術僅僅有初步概念性了解，對BIM軟件工具完全不熟悉。

2 BIM組織與應用環境

2.1 BIM應用目標

根據項目的實際需求，通過建立全壽命周期的BIM技術服務，BIM模型應能達到施工模型深度，并把本項目的BIM成果通過輕量化技術提供給業主方和施工方[6-7]，以達到施工優化目的，具體包括：

(1)設計階段主要解決方案論證、可視設計(建模)、協同設計、性能化設計、工程量統計、管線綜合、凈高檢查以及碰撞檢查等內容。

(2)施工階段主要解決工程量統計、管線綜合、施工進度模擬(需施工單位配合)、施工組織模擬(需施工單位配合)、數字化建造(需施工單位配合)、物料跟蹤(施工單位主導)、施工現場配合以及竣工模型交付(需施工單位配合)等工作。

(3)運維階段主要解決維護計劃、物料信息養護以及災害應急模擬(運維的數據庫資料需參建單位協助)等工作[8]。

圖3 項目機電模型

2.2 團隊組織

BIM技術是一種高效的管理技術。在BIM技術實施之前，就要建立起明確的組織機構，這樣才會在后續工作的過程中能高效的運作[9]。BIM技術的組織機構主要包括建模組和應用組兩個小組，其中建模組工作內容主要包括在項目實施前期，根據規定的計劃周期進行模型搭建，分析碰撞報告，調整模型等工作；應用組主要負責在項目交底、現場施工指導施工及時糾偏、項目實際數據收集。本項目的BIM團隊由徐州綠色與智慧建造(BIM)工程技術中心提供咨詢與技術支持，并由現場機電管理人員與技術工程師擔任深化設計顧問，在專業知識和現場經驗相結合的情況下，可以高效地開展BIM工作。

2.3 應用措施

徐州綠色與智慧建造(BIM)工程技術中心具有專業的技術知識與實戰經驗，為該項目探索出了一條基于BIM技術的整體解決方案：

項目開工后，由施工單位制定切實可行的工作計劃，并建立各專業模型，校核無誤后對各專業進行綜合排布，結合現場實際對原設計中不合理處給予消除，并繪制管道聯合支架。隨后組織各單位對深化設計成果進行聯合評審，BIM團隊針對評審提出的合理建議進行完善。若無異議，由甲方代表簽字，送遞至設計院進行確認，并出圖作為深化設計后的圖紙[10-11]。

2.4 軟硬件環境

BIM辦公室具備高配置的電腦10臺，滿足建模、和深化設計以及制作動畫的需求。同時為了規范工作以及更好地對文件進行分類存儲，BIM中心制定統一的工作標準，包括文件夾體系的建立、文件的命名、專業代號以及系統顏色等。

本項目所采用的軟件主要包括：Revit、Navisworks、BIMBox、720云、AutoCAD等[12-13]。

圖4 文件分類存儲規則

圖5 系統顏色規則

3 BIM輕量化技術的應用

本項目中，指導現場施工作為BIM的出發點和落腳點，通過BIMBox作為私有云平臺來整合BIM信息。在現場管理方面以深化設計后的圖紙和模型作為驗收標準，以移動端為輔助工具進行現場管理，可以大大提高施工效率。

圖6 BIMBox界面

圖7 BIMBox文檔存儲

3.1 BIM輕量化技術在建模中的應用

本項目在實施過程中，在建筑與結構模型以及幕墻系統在小組成員建成的基礎上進行機電模型的建立。機電專業中包含電氣、設備、給排水、消防、采暖、通風與空調等分部分項工程，通過搭建模型可以真實地反映各專業的空間分布和交叉關系，以樣板間機電作為示例(圖8、9、10)所示，同時上傳至輕量化云端平臺，通過移動端等結合使用，使得可以在施工過程中更加便捷地隨時三維查看模型來指導具體施工過程。

圖8 樣板間機電平面圖

圖9 樣板間機電三維平面圖

圖10 樣板間機電三維圖

3.2 BIM輕量化技術在深化與施工中的應用

3.2.1 碰撞檢查

在機電各專業模型搭建完成以后，可利用專用軟件(如 Naviswork 等)生成輕量化模型對各個專業進行碰撞檢查和統計，目的是為了能夠快速地查找出項目中各個圖元、主體之間的碰撞并進行調整，查找碰撞點并對其進行解決，這項工作主要是查找管線間的硬碰撞問題，使建模人員清晰看出各點位管線間的碰撞情況，從而制定有針對性的調整方案。同目前在二維圖紙中進行管線綜合相比，不僅能夠在三維中直觀地顯示出來，而且還能夠快速準確地找到并修改碰撞圖元，從而極大地提高繪制管線綜合的效率和正確性，保證較高的設計和施工質量[14-16]。同時，對碰撞點可以同步反饋到輕量化平臺上，使得溝通更加便捷。

3.2.2 輔助管線綜合及材料優化

對項目中重點、難點區域進行管線排布優化，通過對優化后的模型進行剖解、注釋，可以直接導出管線綜合剖面圖，提前解決碰撞及安裝問題。在完成的模型中，可自動提取構件工程量，能利用模型屬性自動按樓層、區域、系統等條件篩選，而且在模型進行優化變更的同時，工程量也會發生相應的變化，以進行方案對比分析。

圖11 復雜節點的全景圖

圖12 外立面全景圖

3.2.3 輔助現場施工

BIM 技術來源于現場，最終還是要為了指導施工。除了傳統BIM工作的深化設計外，還有些新的軟件和技術來輔助現場施工管理。通過采用Twinmotion進行材質的附著，可在關鍵節點處生成全景三維現場，直接掃碼即可觀看，十分便捷。

(1)基于BIM技術的精準預埋：在主體預埋階段，嚴格按照深化設計后的BIM模型，準確定位各類留孔洞，預埋套管，出具主體預埋階段預留孔洞施工圖。

(2)移動終端的運用：將模型導入移動終端，實現現場查看復雜部位的機電模型的詳細信息，對現場復雜節點采用移動終端進行三維演示進行施工、拼裝，使得實體建造過程中現場溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行，實現基于BIM技術的施工工藝革新，提高效率。

3.2.4 資料管理

本工程將土建和機電的BIM模型進行集成整合，并將各專業設計圖紙、二次深化設計、變更、合同、文檔資料等信息與對應模型構建進行關聯，并上傳至BIMBox私有云平臺，可以隨時查詢和調取模型各構件以及各施工階段的技術資料信息，可以提高認知度，避免理解偏差，提高現場管理效率。

圖13 利用BIMBox查看輕量化模型

圖14 利用BIMBox添加關聯信息

3.2.5 施工問題協調

本工程建設過程中，項目組將問題分類并標準化，在BIMBox私有云平臺上創建了具體的標準流程，由甲方明文規定所有設計變更、施工問題、文件發送等均須在平臺上交流協調。標準流程包括深化圖紙提交流程、設計變更流程、會議通知及會議紀要簽收、施工問題協調、圖紙下發、項目公司付款審批流程等等。

4 BIM與輕量化技術的應用效果與經驗

本項目作為大型商業項目，設備關系線復雜，系統之間密集交錯；同時，項目定位為五星酒店，毗鄰徐州5A級云龍湖景區，客戶體驗度要求較高，在外立面造型、系統設備安裝、精裝修等為施工環節帶來較大的難度。就目前而言，盡管目前項目尚未完工，但是機電安裝工程已順利推進50%，比預期目標節約了10天的工期。BIM與輕量化技術的引進，很大程度上解決了專業間深化協調的效率，降低了復雜節點施工技術門檻，極大地保障施工工期，提升了施工質量與產品品質，節約了管理成本，為響應國家節能、節水、節材及環境保護提供了強有力的技術保障，取得了較好的社會效益和經濟收益。

圖15 利用BIMBox進行施工協調

另一方面，本項目的實施也遇到了諸多問題，在項目各方的共同努力下，得到了很好的解決，其中的主要經驗包括：

(1)建設單位的支持是BIM項目有效落地的組織保障。本項目的BIM服務委托方為項目業主方，盡管業主方項目部的人員對BIM的概念和價值有初步了解，但對項目的BIM價值點如何有效嵌入其管理流程和業務指導中，對BIM具體軟件的更從未接觸過，在項目主管和和各部門負責人的堅定推動下，建立了定期BIM培訓制度、BIM應用組參與項目會議以及現場巡視、資料匯總等一系列制度，有力地推動了BIM成果的使用落實。

(2)BIM項目的實施規劃是本項目順利推進的前提與基礎。在BIM項目組成立初期，BIM人員與業主方進行了多次溝通，對項目的BIM模型深度、BIM標準、工作界面劃分、工作流程等進行了細化，確保了項目實施可以有據可依、有章可循。

(3)輕量化平臺為本項目的應用降低了障礙、增加了溝通的便利性。在目前的BIM主流軟件中，Naviswork是主要的項目管理工具，但仍然存在安裝的硬件需求、不便于移動端查看、資料歸集不方便以及需要學習成本等問題，本項目采用了BIMbox的基于網頁端的輕量化BIM平臺，有效地解決了以上問題，受到了項目參建各方使用人員的肯定。

5 總結

本項目通過運用BIM與輕量化技術搭建BIM云平臺等工作，使得多參與方多終端的綜合信息共享與管理。將搭建的BIM模型導入基于BIM輕量化技術的BIMBox云平臺中，各參與方可以隨時隨地進行資料查閱、模型查看，結合全景制作技術，可以在網頁端、移動端等系統終端，有效地將各參與方組織為一個整體，實現集成式管理，大幅提升了管理人員對項目整體把握的能力[17-18]。

BIM技術往往伴隨著大而全的復雜的應用，這是BIM技術的缺陷之一，而采用輕量化技術，不僅可以保留BIM技術的優勢，同時使得BIM技術的應用更加方便、快捷，能夠大大提高BIM技術應用的積極性，有效地提高工作效率與施工的精細化管理。