三維數(shù)字化設(shè)計(jì)在變電站建設(shè)中的管理應(yīng)用研究

李金保 劉曉蒙 葉青 譚曉天

[摘 要]本文從目前變電站建設(shè)效率低、質(zhì)量和成本難以掌控等實(shí)際問題出發(fā)，結(jié)合電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展要求，通過創(chuàng)新性引入IPD項(xiàng)目協(xié)同機(jī)制，研究構(gòu)建了基于IPD模式及BIM技術(shù)的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)，能夠利用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)變電站工程建設(shè)進(jìn)行準(zhǔn)確管理，在實(shí)踐應(yīng)用中取得了良好的效果。

[關(guān)鍵詞]三維數(shù)字化設(shè)計(jì);變電站建設(shè);智能電網(wǎng);IPD模式;BIM技術(shù)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.18.039

[中圖分類號(hào)]TM63[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2019）18-00-02

1? ? ?變電站建設(shè)的現(xiàn)狀

隨著電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展要求的提出，以及“數(shù)字化電網(wǎng)”建設(shè)理念的推行，對(duì)電網(wǎng)建設(shè)工作水平提出了更高的要求。目前，變電站建設(shè)主要存在以下3方面的問題。一是設(shè)計(jì)效率較低。以往變電站設(shè)計(jì)中采用的二維設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確性不高，復(fù)雜的二維圖紙繪制工作會(huì)耗費(fèi)大量的人力、物力，一旦出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更，工作量呈倍數(shù)增長(zhǎng)，導(dǎo)致變電站設(shè)計(jì)效率較低。二是施工矛盾較多。變電站設(shè)計(jì)中各專業(yè)的工作相對(duì)獨(dú)立，圖紙繁多冗雜，由于二維圖紙的展示能力有限或者圖紙數(shù)據(jù)更新不及時(shí)等原因，導(dǎo)致不同專業(yè)建設(shè)之間存在碰撞、相互干擾或破壞等情況，從而影響變電站建設(shè)的整體進(jìn)度、質(zhì)量、成本。三是難以支撐電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展。目前，變電站在建設(shè)過程中建設(shè)方的需求、施工方的信息、設(shè)計(jì)方的數(shù)據(jù)、運(yùn)行和維護(hù)管理信息都是獨(dú)立分散的，容易造成信息理解錯(cuò)誤、信息傳遞不及時(shí)、信息分類混亂等狀況，難以支撐當(dāng)前“兩網(wǎng)”融合建設(shè)對(duì)變電站數(shù)字化建設(shè)的高質(zhì)量要求。

2? ? ?三維數(shù)字化設(shè)計(jì)在變電站建設(shè)中的應(yīng)用

2.1? ?搭建基于IPD模式的項(xiàng)目協(xié)同機(jī)制

在變電站項(xiàng)目建設(shè)中引入IPD協(xié)同管理模式，構(gòu)建一個(gè)基于多方合同契約關(guān)系的“單一目標(biāo)的實(shí)體（Single Purpose Entity，SPE）”，即由項(xiàng)目參與方構(gòu)建的一個(gè)SPE團(tuán)隊(duì)，各參與方之間的關(guān)系不再是孤立的，而是擁有著一個(gè)共同目標(biāo)的責(zé)任實(shí)體，如圖1所示。供電公司、設(shè)計(jì)院、施工方以及其他項(xiàng)目關(guān)鍵參與方通過簽訂多方合同組成SPE，是項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)項(xiàng)目管理工作。組建SPE后，SPE團(tuán)體再與項(xiàng)目各個(gè)參與方簽訂多方協(xié)議，支持開展具體工作。

圖1 SPE組織模型

2.2? ?編制基于BIM的三維協(xié)同設(shè)計(jì)流程

BIM（Building Information Model）建筑信息模型技術(shù)是國(guó)際項(xiàng)目管理界公認(rèn)的一項(xiàng)能夠帶來(lái)工業(yè)生產(chǎn)力革命的技術(shù)，可以解決長(zhǎng)期困擾項(xiàng)目管理的海量基礎(chǔ)信息全過程分析以及工作協(xié)同的難題，真正實(shí)現(xiàn)信息集成化。借助BIM技術(shù)，供電公司能夠在原有變電站建設(shè)業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，優(yōu)化三維協(xié)同設(shè)計(jì)流程，如圖2所示。同時(shí)，供電公司應(yīng)編制《設(shè)計(jì)過程控程序》《設(shè)計(jì)變更管理規(guī)定》《三維數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)數(shù)據(jù)管理制度》等制度手冊(cè)，進(jìn)一步規(guī)范變電站建設(shè)過程，確保專業(yè)內(nèi)部、跨專業(yè)以及跨數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)同工作有效執(zhí)行，提升變電站項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量與效率。

2.3? ?搭建三維數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)系統(tǒng)

以實(shí)際變電站三維數(shù)字化設(shè)計(jì)需求為導(dǎo)向，公司對(duì)國(guó)際上比較具有代表性的ArchiCAD（Graphisoft公司）、MicroStation（Bentley公司）、Revit（Autodesk公司）等軟件，從“三維設(shè)計(jì)”“數(shù)字化功能”“服務(wù)支持”3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。經(jīng)過業(yè)務(wù)專家審慎評(píng)估，公司確定選用Autodesk公司的Revit軟件作為三維數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)。目前，公司已完成基于Revit的輸變電工程數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)一期搭建，實(shí)現(xiàn)全專業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)協(xié)作、碰撞檢測(cè)、CAD出圖和開放接口。平臺(tái)搭建效果如圖3所示。

3? ? ?實(shí)踐應(yīng)用效果

上海金山?jīng)芎?10 kV變電站是一幢包含地上2層、地下1層的變電站，總建筑面積2 882 m2，于2017年9月開工建設(shè)。本站通過采用數(shù)字化設(shè)計(jì)，在傳統(tǒng)圖紙基礎(chǔ)上加入水、暖、照明、技防、接地等專業(yè)繪制，解決了原有變電站工程在建設(shè)施工階段可能遇到的痛點(diǎn)、難點(diǎn)問題。首先，總平面綜合管線采用協(xié)同設(shè)計(jì)，優(yōu)化井蓋布置、給排水管走向，避免碰撞，實(shí)現(xiàn)總平布置方案的最優(yōu)化。其次，站本體照明、技防和暖通采用立體空間布局，按遠(yuǎn)景規(guī)模進(jìn)行照明、遙視探頭、空調(diào)風(fēng)管的防碰撞布置，通過REVIT軟件自帶功能實(shí)現(xiàn)快速照度計(jì)算，排線管線一次完成，避免二次布線和開孔，節(jié)省了工程投資。再次，輔助軟件實(shí)現(xiàn)噪音預(yù)測(cè)，通過Cadna軟件三維建模，實(shí)現(xiàn)變電站噪音預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果能夠滿足環(huán)評(píng)批復(fù)要求，也為變電站環(huán)評(píng)公示提供可靠數(shù)據(jù)，輔助建設(shè)單位解決各類對(duì)外問題，提升現(xiàn)場(chǎng)施工的可操作性。最后，結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果與三維模型快速轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)PKPM結(jié)構(gòu)計(jì)算模型三維無(wú)損轉(zhuǎn)化，在保證結(jié)構(gòu)計(jì)算的基礎(chǔ)上，提升三維設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性。

4? ? ?結(jié) 語(yǔ)

本文通過開展三維數(shù)字化設(shè)計(jì)在變電站建設(shè)中的管理應(yīng)用研究，搭建了基于BIM技術(shù)的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)，有效提升了變電站建設(shè)的設(shè)計(jì)和施工效率，不僅有效控制了工程建設(shè)成本、進(jìn)度和質(zhì)量，還為后期運(yùn)維提供了完備的數(shù)據(jù)支撐，為電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的數(shù)字化基礎(chǔ)。未來(lái)可在實(shí)際應(yīng)用過程中不斷建立和完善變電站建設(shè)各環(huán)節(jié)中三維數(shù)字化設(shè)計(jì)的應(yīng)用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步發(fā)揮三維數(shù)字化設(shè)計(jì)在電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用價(jià)值。

主要參考文獻(xiàn)

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