BIM技術(shù)在建筑機(jī)電工程中的應(yīng)用探究

崔文剛

摘要：近年來，我國的建筑行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)智能化態(tài)勢。建筑行業(yè)也意識到BIM技術(shù)在智能建筑機(jī)電工程應(yīng)用的重要性。雖然，國內(nèi)BIM技術(shù)應(yīng)用已有10年，但仍處于應(yīng)用的起步階段，應(yīng)用BIM技術(shù)的專業(yè)人員不夠普遍，項(xiàng)目設(shè)計(jì)過中的參與深度也較低，人員的技術(shù)能力和熟練度不夠高。其中的一個(gè)重要原因是設(shè)計(jì)人員不能按照所設(shè)計(jì)的專業(yè)去針對性的學(xué)習(xí)和應(yīng)用BIM技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的不完善，意味著BIM技術(shù)在我國有很大的發(fā)展空間和廣闊的市場前景。

關(guān)鍵詞：機(jī)電工程;BIM技術(shù);機(jī)電工程信息模型;數(shù)字化設(shè)計(jì);工程應(yīng)用

引言

建筑機(jī)電安裝工程是建筑物整體性能得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵所在。隨著智能化建筑的發(fā)展，機(jī)電安裝工程也呈現(xiàn)出了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提高及施工難度增加的發(fā)展態(tài)勢。

BIM技術(shù)是繼CAD設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展出來的新設(shè)計(jì)技術(shù)。與傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)圖紙相比，BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“三維”、“四維”甚至更多維度的設(shè)計(jì)，可依據(jù)工程需要加入時(shí)間、成本的維度。

應(yīng)用BIM技術(shù)，可以通過可視化的方式進(jìn)行機(jī)電設(shè)備安裝的碰撞檢查、工程量統(tǒng)計(jì)、成本預(yù)算、技術(shù)交底等多項(xiàng)工作，為施工人員提供可視化的機(jī)電設(shè)備施工技術(shù)指導(dǎo);可以提高施工項(xiàng)目的精益化管理水平，提高施工質(zhì)量，降低施工成本。

1、BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM技術(shù)的核心是利用數(shù)字化技術(shù)對工程對象的幾何信息、對象屬性及狀態(tài)信息等建立的虛擬、多維工程信息模型。利用BIM技術(shù)，可對工程對象的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、維護(hù)的全過程建立多維模型信息數(shù)據(jù)庫，擺脫“施工圖”的局限性束縛，實(shí)現(xiàn)工程對象的全過程信息的數(shù)字化設(shè)計(jì)集成，使設(shè)計(jì)方、施工方、運(yùn)行方和業(yè)主等基于共享的BIM平臺對工程對象進(jìn)行協(xié)同建設(shè)和運(yùn)維。

1.1一體化

應(yīng)用BIM技術(shù)建立的機(jī)電工程信息模型，把機(jī)電工程中的各個(gè)子項(xiàng)目和各個(gè)環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，以此實(shí)現(xiàn)對整個(gè)機(jī)電安裝過程的數(shù)字化設(shè)計(jì)，并與所在項(xiàng)目的整體工程設(shè)計(jì)融合與協(xié)調(diào)。

1.2可視化

利用BIM技術(shù)建立的機(jī)電工程信息模型，將機(jī)電工程的設(shè)計(jì)圖立體可視化，讓施工人員通過三維圖更加直觀的查看到機(jī)電設(shè)備安裝的空間、位置、形狀等實(shí)際狀況信息。有利于建設(shè)、設(shè)計(jì)和施工等各方直觀地進(jìn)行溝通;有利于對施工人員的技術(shù)交底及施工指導(dǎo)。

1.3模擬性

通過建立機(jī)電工程的信息模型，并導(dǎo)入機(jī)電設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，可以模擬出機(jī)電設(shè)備的形狀、尺寸、坐標(biāo)及細(xì)部特征，還可以對機(jī)電設(shè)備的能耗、負(fù)荷等進(jìn)行模擬分析。

1.4協(xié)調(diào)性

BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性服務(wù)，能有效避免以往傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，因不同專業(yè)的設(shè)計(jì)師間溝通不到位導(dǎo)致的設(shè)計(jì)碰撞。可對不同專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)和優(yōu)化，生成并提供設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)及優(yōu)化數(shù)據(jù)。

在施工過程中，可以依據(jù)機(jī)電工程信息模型獲取到的機(jī)電設(shè)備的空間、結(jié)構(gòu)、定位等安裝數(shù)據(jù)信息和資料來協(xié)調(diào)施工任務(wù)和施工進(jìn)度，提高機(jī)電設(shè)備安裝的效率和質(zhì)量。

1.5協(xié)同設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)單位在與業(yè)主討論最終設(shè)計(jì)方案時(shí)，都是在初步設(shè)計(jì)圖上進(jìn)行討論。難免有些視覺死角不能進(jìn)行充分溝通，并且可能會(huì)存在因?yàn)楸磉_(dá)不清晰而產(chǎn)生歧義的現(xiàn)象。而利用BIM技術(shù)構(gòu)建的三維機(jī)電工程信息模型，可以將初步設(shè)計(jì)可視化，將設(shè)計(jì)條件數(shù)據(jù)化，有利于雙方更直觀的把握機(jī)電項(xiàng)目的設(shè)計(jì)意圖，減少合作雙方在溝通上的盲點(diǎn)和誤解。

在機(jī)電工程信息模型設(shè)計(jì)過程中，不同專業(yè)的不同的設(shè)計(jì)人員，會(huì)在同一個(gè)空間模型中工作。不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員對應(yīng)各自不同的工作集，利用工作集作為設(shè)計(jì)協(xié)作的基本單元進(jìn)行設(shè)計(jì)協(xié)同。設(shè)計(jì)主管在對最新的項(xiàng)目模型文件進(jìn)行修改時(shí)，能單獨(dú)對修改的圖元進(jìn)行借用，而不需調(diào)用整個(gè)工作集的所有權(quán)，不影響設(shè)計(jì)人員正常的專業(yè)設(shè)計(jì)工作;修改完成的設(shè)計(jì)圖元在借用后立即回饋到設(shè)計(jì)人員的模型中。

2、BIM技術(shù)在建筑機(jī)電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

以機(jī)電工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息作為建立機(jī)電工程數(shù)字化模型的基礎(chǔ)，通過對機(jī)電工程的所有構(gòu)件、設(shè)備的幾何和非幾何信息的仿真來模擬機(jī)電工程的真實(shí)信息，模擬出設(shè)備的原貌，直觀清晰的表達(dá)設(shè)備。以機(jī)電工程的二維圖紙、技術(shù)要求、合同文件、總進(jìn)度計(jì)劃、相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等為模型設(shè)計(jì)依據(jù);以項(xiàng)目的施工變更單、變更圖紙等為模型更新優(yōu)化的依據(jù)。

機(jī)電工程數(shù)字化模型由不同功能的機(jī)電設(shè)備構(gòu)件組成。每一臺機(jī)電設(shè)備及所在的安裝空間應(yīng)分別建模，且能夠契合到機(jī)電工程數(shù)字化模型內(nèi)。設(shè)備及設(shè)備組件的信息包括準(zhǔn)確的型號、尺寸、數(shù)量、坐標(biāo)等，精度等級通常為LOD300。精度等級可依據(jù)設(shè)計(jì)階段及設(shè)計(jì)深度進(jìn)行調(diào)整。

機(jī)電工程數(shù)字化模型中建立不同機(jī)電設(shè)備的族文件，同時(shí)建立主要附件的族文件，如：水泵、鍋爐、空調(diào)器、通風(fēng)機(jī)、閥門、計(jì)量表、開關(guān)、傳感器等的常用族文件。族文件的屬性信息包括：基本尺寸、深化尺寸、位置、定位信息等模型構(gòu)成的基本信息。族文件按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)制作并審核，確保整個(gè)族庫的質(zhì)量、坐標(biāo)一致及數(shù)據(jù)契合;族文件的調(diào)用針對項(xiàng)目開放，防止隨意下載，以保護(hù)族庫資源的知識產(chǎn)權(quán)。

機(jī)電工程數(shù)字化模型建立后，機(jī)電工程的所有設(shè)備和功能特征都被參數(shù)化并以數(shù)字形式儲存在數(shù)據(jù)庫中。通過參數(shù)化的數(shù)字模型進(jìn)行機(jī)電工程的空間分析、結(jié)構(gòu)分析、體積分析、傳熱分析、干涉試驗(yàn)等數(shù)字化分析，可以進(jìn)一步完善和優(yōu)化整體數(shù)字模型。BIM技術(shù)使得建筑機(jī)電工程的3D模型實(shí)現(xiàn)了“智能化”。

3、BIM技術(shù)在建筑機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用

機(jī)電數(shù)字化三維模型中加入時(shí)間、仿真施工順序可以實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度、資源、成本及場地信息化、集成化和可視化管理。并采集項(xiàng)目進(jìn)度的相關(guān)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)信息更新到施工模型中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建。

3.1在施工環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在機(jī)電工程施工環(huán)節(jié)中應(yīng)用，即綜合利用各種機(jī)電設(shè)備信息完成機(jī)電設(shè)備施工的總體數(shù)字化設(shè)計(jì)，同時(shí)可利用參數(shù)化的數(shù)字模型模擬施工過程并把控質(zhì)量、進(jìn)度和成本。

首先，設(shè)計(jì)人員利用BIM技術(shù)根據(jù)施工需求、平面圖紙與機(jī)電設(shè)備的構(gòu)件數(shù)據(jù)信息，創(chuàng)建機(jī)電設(shè)備安裝的數(shù)字化施工模型。利用施工模型制定設(shè)備安裝方案。其次，依據(jù)機(jī)電施工要求和機(jī)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用施工模型完成虛擬施工，建立施工排程順序，協(xié)助施工流程管理;在模型上對構(gòu)件碰撞問題進(jìn)行檢測，進(jìn)而采集相應(yīng)干涉數(shù)據(jù)，對機(jī)電安裝的順序、安裝線路及施工活動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃調(diào)整，實(shí)現(xiàn)模擬安裝。再次，應(yīng)用施工模型，對各環(huán)節(jié)所需的用料數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，有效合理的分配施工材料，實(shí)現(xiàn)施工用料的效用規(guī)劃，從而計(jì)算出各環(huán)節(jié)施工的成本。同時(shí)，利用數(shù)字化施工模型對實(shí)際施工過程中所采集到的施工數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，為工程后期的查驗(yàn)工作提供數(shù)據(jù)信息。

3.2在進(jìn)度計(jì)算和支付中的應(yīng)用

機(jī)電工程項(xiàng)目的機(jī)電設(shè)備種類繁多、傳統(tǒng)的工程進(jìn)度計(jì)算要對工程量進(jìn)行多次測量;工程量的統(tǒng)計(jì)依照圖紙逐一計(jì)算、統(tǒng)計(jì)設(shè)備、部件、管道等，再分類統(tǒng)計(jì)到表格中。應(yīng)用BIM技術(shù)可以為機(jī)電工程進(jìn)度的計(jì)算以及支付方式提供全新的數(shù)字化模型方式。

通過BIM技術(shù)建立起來的機(jī)電工程數(shù)字化模型可以自動(dòng)完成復(fù)雜的工程量計(jì)算工作，能夠?qū)崿F(xiàn)便利的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，把施工過程中所涉及的時(shí)間段，包括月度、季度等，都可以通過模型系統(tǒng)的使用進(jìn)一步得到實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)過程中，可以先對該時(shí)間段的工程量進(jìn)行匯總和統(tǒng)計(jì)，在形成造價(jià)文件的基礎(chǔ)上提供技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度和支付工程款的計(jì)算。

3.2在項(xiàng)目運(yùn)維過程中的應(yīng)用

將機(jī)電設(shè)備維護(hù)作業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到機(jī)電工程數(shù)字化模型中，可以將各個(gè)設(shè)施、構(gòu)件的空間關(guān)系，設(shè)備的尺寸、型號、口徑等具體數(shù)據(jù)在模型中展現(xiàn)出來，指導(dǎo)維護(hù)人員對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行運(yùn)維作業(yè)。運(yùn)維管理部門可利用已構(gòu)件完成的機(jī)電工程數(shù)字化模型了解相關(guān)維護(hù)作業(yè)之進(jìn)度及責(zé)任安排，維護(hù)人員亦可透過模型了解維護(hù)進(jìn)度規(guī)劃及維護(hù)責(zé)任分配等信息。

結(jié)束語

本文從設(shè)計(jì)和施工角度，對BIM技術(shù)在建筑機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用，展開了分析和闡述。BIM 技術(shù)是集成了各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，對于整個(gè)機(jī)電工程項(xiàng)目的功能和特征進(jìn)行數(shù)字化的維度表達(dá)。將BIM 技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電工程中，給建筑機(jī)電安裝工程帶來了很大的變革。將其應(yīng)用到機(jī)電安裝全過程中，極大提高了安裝效率和質(zhì)量，有助于控制施工的總體成本，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)電工程良好綜合效益，提高機(jī)電安裝行業(yè)整體技術(shù)水平。

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