BIM系統施工模擬技術在醫藥項目中的應用探索

康佳 寧宏義

摘 ? 要：本文在BIM系統三維模型的基礎上，探索施工模擬技術在醫藥項目中的應用實踐，實現了施工過程的可視化預演;經過對設計成品的預先驗證，發現大型設備立體吊裝過程中的碰撞問題;經過綜合方案對比，得到最優化施工方案用于指導施工。施工模擬技術的應用有效減少了實際施工過程中的問題數量，縮短施工工期，節約施工費用。

關鍵詞：BIM系統 ?施工模擬 ?模擬吊裝

中圖分類號：TU17 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）02（b）-0051-02

1 ?施工模擬技術概述

施工模擬是BIM虛擬仿真技術的一個重要模塊，從生產管理、技術管理、成本管理等多層面解決復雜工程現場施工問題[1-2]。圖1表示施工模擬的具體過程。利用該技術，可以有效串聯設計與施工兩個環節，通過項目啟動前預演真實的施工過程，讓建設單位更直觀、詳盡地了解施工過程的細節，找到可能出現的問題并有針對性尋求最優解決方案。

根據達索公司提供的統計數據，由于施工規劃及進度控制不合理等諸多原因，難以實現施工質量和進度的統一[3]，有大約35%的項目因施工問題出現延期。這不僅僅導致施工費用的增加，更有可能因為推遲投產為建設單位帶來更大經濟損失。

2 ?施工模擬在醫藥項目中的應用

本文采用Autodesk公司的Navisworks軟件，對已經完成三維建模的某醫藥項目進行施工模擬。Navisworks是一款致力于三維可視化和仿真的軟件，兼具三維漫游、三維審圖、碰撞檢查、施工模擬等多種功能。

2.1 可視化施工過程（4D模擬過程）

可視化的施工過程，即4D模擬過程，是將時間軸加入到三維模型中，顯示不同時間點三維模型的變化過程。

本文利用Navisworks的Timeliner模塊，對某醫藥項目的施工過程、吊裝過程以及大型機械、設備、運輸車輛的使用情況進行模擬，并結合Clash Detective模塊，檢查項目施工空間以及車輛進出場道路空間情況。

根據施工模擬結果，可以更加高效安排施工材料、設備的進出場順序，預估施工材料堆場、施工道路等輔助用地的面積，減少場地擁擠或閑置的現象。

2.2 設備模擬安裝

醫藥項目與大化工項目相比擁有其獨有的特點，由于潔凈區的普遍存在，大多數生產線設置在建構筑物內，施工和安裝空間相對更加受限。同時，由于施工經驗不足、前期工作不充分等種種原因，大型設備、儲罐或塔器吊裝過程往往存在施工空間不足、碰撞等問題，導致設備無法安裝、難以就位，因此產生額外的返工量。

本文結合動態碰撞檢查功能，為某項目的核心儲罐進行模擬吊裝，模擬結果顯示，如果按照常規施工順序，先施工結構框架再吊裝設備，會在立罐過程中發生儲罐碰撞二層梁板的情況，如圖2所示。

2.3 吊裝方案選擇

發現碰撞問題后，討論得出兩套可行的解決方案：

2.3.1 方案一：進行三維吊裝

借助Timeliner模塊以及動態碰撞檢查功能，為核心儲罐設計一條避免碰撞的三維吊裝線路。這一方法在不影響其他施工步驟的同時，解決了碰撞問題。但由于三維吊裝要使用多臺吊車，施工機械費用有所增加。

2.3.2 方案二：先吊裝后施工二層梁板

車間基礎及一層結構柱施工完成后，先吊裝儲罐。由于操作空間充裕，使用一臺吊車即可順利完成立罐。在儲罐吊裝完成后，再澆筑二層梁板以及結構柱。這一方法沒有增加機械使用費，但由于存在交叉施工的情況，需要施工方在施工方案、機械及人員的安排方面預先作出調整。

表1所示為兩種吊裝方案的對比。經過與建設單位討論，綜合比較兩種解決方案的施工難度、工程進度、人力投入及費用消耗，認為方案二為現有情況下的最優解決方案。

3 ?結語

在醫藥項目傳統的建設過程中，由于設計和施工的相對孤立、施工水平參差不齊等原因，導致項目返工、材料浪費、施工周期延長等等一系列現象的出現。施工模擬技術的引入可以大大優化施工過程：（1）優化施工機械和人員安排，減少因資源不足帶來的延期和因閑置帶來的浪費;（2）可以對核心設備、大型設備的吊裝進行重點預演，排除施工過程中可能出現的重大問題，減少返工量，節約費用和工期;（3）與施工費用控制模塊相結合，優化施工費用的控制。經過實際項目驗證，BIM系統施工模擬技術的引入，較之傳統施工過程，工期縮短約30%，廢料率控制在3%以下，項目中僅鋼筋一項就可節約175萬元/萬t。

參考文獻

[1] 劉軍生，石韻，王寶玉，等.BIM技術在施工管理中的應用研究[J].施工技術，2015（44）.

[2] 王亞中，李偉，李洪義，張洪軍.BIM技術在長春萬豪東方廣場城市綜合體工程施工質量控制中的應用[J].施工技術，2015（44）.

[3] 趙欣，關宇，譚品峰.南開大學大學生活動中心施工模擬與監測[J].鋼結構，2017（3）：103-108.