建筑設備中BIM 技術的應用分析

黃長添

（上海核工程研究設計院有限公司，上海 200233）

1 建筑設備BIM 技術應用的價值

BIM 技術是指建筑信息模型技術，依托現代計算機技術以及網絡技術發展起來。隨著物聯網技術、大數據技術以及人工智能技術的發展，BIM 已經成為建筑設備工程開展中不可或缺的部分，可以顯著提升工程質量，縮減工程成本，提升工程技術人員培訓的系統性。

進入到新時代以來，我國建筑工程行業蓬勃發展，對于建筑設備的要求也不斷提高，尤其是在目前智慧城市、智慧電網、工業互聯網發展的背景下，大規模的城市化建設，不斷提升建筑設備的復雜性要求。很多建筑工程項目設計越來越多元，要求的設計周期越來越短，大部分建筑工程都存在工期緊張的情況。在這樣的背景下，應用BIM 技術指導建筑設備管線具有顯著優勢：①可以顯著提高整個設備的設計制造效率，合理調整建筑設備的建造、運營、維護的各項生命周期，全面降低整個建筑設備工程的成本，提高工程質量，促進整個建筑工程設備項目提升質量；②現代建筑設備當中應用BIM 技術，主要是進行管線碰撞設計運用分析，提高工程設計的科學性，降低整個施工階段可能存在的錯誤，避免造成不必要損失，優化整個建筑空間的細節等等；③應用該技術可以實現對項目設計的協同管理，提高整棟建筑智能化水平以及通訊效率，打破不同建筑結構之間的空間限制，避免施工單位、運營方、業主三方之間存在隔閡與界限，引導三方優化了解建筑的建造周期，提高全生命周期的應用價值。

2 建筑設備管線優化中BIM 技術的具體應用

2.1 管線碰撞檢查

應用BIM 技術可以消除硬軟碰撞，提高整個施工的協同性，盡可能將誤差范圍控制在最低限度，提高整個建筑階段的一體化運營程度，并顯著提高整棟建筑物的智能化水平，方便后期維修與管理。碰撞檢查是通過信息化管理方式，對于建筑工程開展過程當中可能存在的管線碰撞問題進行預判，這些管線包含結構性管線、暖通空調管線、水系統管線、消防管線、電氣橋架管線等。這些復雜的管線類型，可能在同一個建筑空間當中，發生不同的碰撞沖突問題，如果等到實際施工階段才發現交叉現象，那么已經很難對其進行調整。因而，應用BIM 技術進行提前協調以及預判，可以顯著提高整個施工過程的緊密配合程度。

應用BIM 技術進行管線碰撞分析，可以對專業管線的重要程度進行排序，通過碰撞檢測功能，使得“有壓管讓無壓管”、“小管線讓大管線”，盡可能提高整個建筑工程當中管線設計的科學程度。應用BIM 技術進行管線碰撞分析，可以在最小的空間范圍內做到最安全的安裝操作。合理分析整個檢修空間，結合不同管線的管材厚度、管道坡度、最小間距以及安裝操作空間等，進行合理的空間數據分析，結合實際的施工因素，對布置避讓問題進行等級排列，實現整個設計圖紙的科學化。應用BIM 技術進行管線碰撞分析，可以幫助施工人員了解設計人員的圖紙設計意圖，保障專業的施工技術人員可以對照圖紙數據分析情況、解決問題，對設計圖紙進行優化反饋，減少不必要的矛盾與沖突，提高整個設計流程的速度。

應用BIM 技術可以顯著提高施工效率，避免由于圖紙返工等問題造成停工或工期延誤，避免由于工期延誤帶來的物料應用不一致、施工人員不一致等問題，既可以保障目前建筑裝備施工的工期，還可以顯著降低裝備施工的成本，為后續的電器入場創造有利條件[1]。

2.2 管材設計優化

應用BIM 技術可以實現管材、管控的優化設計，以及數量、采購、下料等優化。

2.2.1 管材以及附件的使用優化

應用BIM 技術，可以對建筑裝備過程當中使用到的各類管材以及附件的使用路徑、使用尺寸進行優化，通過平衡設計法則，盡可能避免由于彎頭數量過多造成的管線預算超支，通過碰撞分析設計最短路徑，并在施工圖紙當中標注出數量，盡可能準確地判定預留孔及管線預埋位置。

工業部的相關數據顯示，應用BIM 技術進行管材路徑優化設計，建造成本以及材料節省效率可超過3%。尤其是鋼板板材、塑料材料，耗損率可降低到常規設計的88%，整個項目當中的管材損耗率不足4%。

2.2.2 采購數量與管理優化

工業部調查數據顯示，30%以上的建筑工程企業都存在裝備材料積壓、占用大量資金，影響企業資金回收效率，工程成本上升的問題。也有10%左右的建筑工程，企業存在用料不足、等工待料、用料批次不一致，影響實際裝備質量的問題。甚至還有15%左右的企業，由于材料申報問題、錯誤采購問題，導致業主對于實際建筑裝備的質量不滿意，影響后期支付，以及企業的長遠發展。

在采購數量優化方面，通過BIM 技術應用可以使得設計施工人員一目了然地了解相對應的采購數量，從而方便采購部的工作人員，進行更加科學的施工選擇以及材料選擇。通過這種方式，審核處的工作人員可以直接與采購工作人員進行溝通，提高整個施工用料計算的精確性，避免用料剩余過多造成采購成本增加，影響整個建筑工程項目的盈利性。

應用BIM 技術對于采購流程進行科學指導，可以盡可能提高采購人員的行為科學性，同時，結合BIM 技術給出的相關數據，可以制定科學的采購周期采購量表，盡可能保證施工的連續性，也可以降低采購人員的灰色收入范圍，避免由于員工貪腐問題，導致企業的采購質量過差、庫存率上升，或出現二次搬運問題。

2.2.3 下料優化

在下料過程當中，應用BIM 技術可以進行二維平面核算。應用這種精準分析方式，提高時間莊的準確性，避免由于平面核算數據不準，導致下料偏大或偏小，造成建筑工程的成本上升和下料系統無法正常工作。應用BIM 技術之后，技術人員可以通過信息軟件，對于平面圖核算進行精準分析，無論是在管材參數、尺寸控制上，還是對于核算員材料員施工員的溝通過程當中，都可以提供有效的數據支撐[2]。應用BIM 技術建立相關的三維信息模型，還可以方便施工人員了解相關的下料規范，并應用4D 圖紙、三維平面圖紙、電子化管理表格等等，對用料過程進行嚴格把控。避免由于班組組長行為管理能力不足，或存在貪腐問題，造成“整料零用、長料短用”，不僅顯著提高物料浪費程度，提高成本，還影響整個建筑質量。

3 BIM 技術在建筑裝備機械化施工當中的應用

現在，建筑工程正在朝著機械化、自動化、數字化的方向不斷發展，尤其是人工智能技術的應用，顯著提高了數控技術與BIM 技術的結合有效性。通過BIM 技術進行相關分析，可以對現場的實際施工進行有效模擬，幫助機械手將管材以及相關附件，按照數控操作模式，擺放在指定位置，避免堆放混亂和材料二次搬運，影響材料的質量，造成現場施工秩序混亂。

應用BIM 技術，還可以對本區域存儲的各項管材進行耗損分析，從而對材料的進場以及訂單的延續，提供更加精確的數據支撐。BIM 技術結合實際的搬運線路，可以顯著避免多運、漏運、錯運，尤其是在一些超高層建筑的建造當中，通過這種BIM 技術運用，整個施工成本可以下降10%～20%。

通過上述分析可以看出，BIM 技術可以提高管線碰撞檢查的優化程度，對管材及附件管控進行優化，并組織機械施工，提高智能化水平。也就是說，應用在現代管線綜合化管理過程當中，可以：①顯著提高管理的直觀性，方便施工管理人員以及設計管理人員，對于現場情況進行精確了解；②避免由于孔洞預留不足、施工人員不到位等管理因素，造成的返工、窩工、工期延續現象；③保證實際的施工質量，提高建筑裝備的信息化管理水平。

4 BIM 技術在建筑設備節能方面的應用

近年來，整個建筑的智慧化發展趨勢顯著，在所有的設備耗能當中，中央空調以及其他暖通空調設備，能耗占比最高，約為55%；其次為照明消耗、消防消耗、辦公自動化消耗，比重約為25%、15%、5%。

應用BIM 技術可以對暖通空調系統照明系統進行顯著的節能設計，使其符合我國《建筑節能工程施工質量驗收規范》當中的相關要求。通過四維施工模擬、三維空間布置、5D 管理、機電安裝等相關的BIM 技術，進行精細化施工方案設計、精細化施工管理，并對人工作業的粗放化問題進行有效分析，提高整個建筑裝備施工的高效協同能力。

5 BIM 技術在建筑設備人員培訓當中的應用

建筑設備工程急需高端人才，應用BIM 技術不僅可以對于現場施工工人進行技術交底、技術培訓，還可以與高校的建筑設備培訓結合在一起，提高人才培養的持續化程度[3]。

一方面，BIM 技術可以提供有效的培訓模型，提高培訓演練的趣味性，避免傳統實物演練造成的接受局限。同時，BIM 技術可以在多媒體屏面上，甚至是移動終端上，進行三維動畫展示以及四維動畫展示。使建筑技術人員充分了解水、暖、電等公用設備的建造技術，提高現場培訓的連續性、完整性。這種培訓方式具有3D 可視化視覺效果，可以整合為培訓資源庫，提高學習系統之間的相互連接性，避免由于建筑設備系統繁多，影響技術人員的實際學習效果。

另一方面，應用BIM 技術，可以顯著提高整個培訓過程的系統化程度以及可視化程度，將整個培訓過程分為專業知識培訓、課程設計培訓、以及實踐演練培訓，使整個培訓過程貫穿模擬系統，建立一種新型的雙向互動培訓方式。進一步提高技術人員對于定位放線、現場控制、網絡測量、施工道路管線、臨時用水用電設備的了解程度。尤其是針對每一個施工現場，制定差異化培訓方式，提高技術人才對于實際情況的了解程度。

6 結論

綜上所述，BIM 技術在建筑設備當中有著非常廣泛的應用，無論是管線優化、節能、機械化還是培訓，都可以應用BIM 技術，顯著提高建筑設備施工的質量以及管理效果。從本文分析可知，研究BIM 技術與建筑設備應用，有利于從發展的角度看待目前的技術升級。因而，我們要提高建筑裝備工程的施工信息化程度，為BIM 技術發展創造有利空間。