基于BIM技術的機電設備安裝及管理研究

李彬 ， 續成平 ， 劉吉營

（1.山東博物館，山東 濟南 250014；2.山東建筑大學熱能工程學院，山東 濟南 250101）

1 BIM技術與機電設備安裝

機電設備安裝是建筑項目中的重要組成部分，隨著功能建筑的不斷增多，對機電設備的安裝，尤其是大型工程的吊裝、組裝、試驗和技術要求越來越高。機電設備安裝涉及范圍較廣，包含工業、民用和商用項目內各類系統和設備。機電安裝工程包含了設備從購買、運送直至設備在建筑內正常運行，因此涵蓋范圍較廣，學科跨度較大，雖然每個項目有其特點，但各項目之間共性也較多。

在施工過程中，從設備的采購、安裝、調試、試運行、驗收到后期設備的運行管理，越來越多的階段會涉及到新技術、新材料和新設備等。隨著工業規模的不斷擴大，安裝工程將越來越多，不管是施工項目中的供暖系統、通風系統、電氣系統、給排水系統還是消防系統等，都會涉及到機電設備的安裝，這就需要不斷的更新技術與施工設備來保證設備的正常運行和及時反饋。如在全球最大的深圳國際會展中心的機電安裝中，引入Building Information Modeling（BIM）技術，建立完整模型信息將現場所需材料構件提前通過工廠制作，提高了效率，同時通過施工現場機械化操作，減少了大量高空作業。在新冠疫情期間，10天建成的3.4萬平方米的武漢火神山醫院，利用裝配式技術施工，3天時間完成了機電設備的安裝和調試，大大縮短了施工工期。

在整個建筑中，電氣、暖通和給排水系統為人們的日常需要提供服務，機電設備作為各系統末端為建筑使用者創造安全和舒適的環境。從BIM技術的引入至今，隨著科技的進度，BIM技術也滲透到各行各業，其優點也被逐漸顯現出來。作為一種趨勢，BIM已經得到了社會的普遍認可。將BIM技術應用于機電設備安裝和管理，本質是對機電設備的制造、使用和后期運行維護過程的優化。由于BIM技術對整合信息有一致性、完整性和相關性等特點，在機電設備相關信息的傳遞和輔助管理方面，起到提高設備自動化管理技術的作用。圖1為通過BIM制定的詳細施工流程。

通過對125名機電設備設施管理人員進行的調查顯示，他們中的大多數人認為，應用BIM技術將縮短信息搜索時間，三維可視化在設備管理中非常有用。將施工階段產生的與機電設備相關的信息傳輸到整個建筑信息平臺最終會提高管理效率，于是有人提出了一個設施管理類和計算機綜合設施管理系統的開發框架，該框架為一個初步形成的信息描述標準。此外，美國國家建筑科學研究所已經建立了建筑信息交換系統，對最終信息進行標準化，并將各階段信息傳輸到運行維護階段。

圖1 BIM施工流程

2 機電設備安裝管理要點

在機電設備安裝項目中，往往由于項目中設備與建筑主體布局復雜、項目時間節點較短、對人力物力以及工藝要求較高，需要使用管理技術，在項目進程中應對整個機電設備安裝階段進行管理和優化。文章結合機電設備安裝工程的進度，對機電設備在安裝中的進度管理、成本管理和安全管理，結合BIM技術，根據實際進度的變化、施工過程中資金的可用性和安裝工程人員安全風險因素進行分析說明。

2.1 進度管理

在機電安裝過程中，常常會穿插建筑裝修，由于各工種之間相互影響，往往會影響安裝的效率。為了保證整個機電安裝項目可以順利的進行，施工單位在施工過程中需制定詳細且目的性明確的進度管理。在施工計劃階段，應充分利用BIM技術的可視化等虛擬功能來評估不同施工解決方案、規劃安裝進度和系統作業流程，同時施工單位需要對施工人員進行科學的培訓，必須保證每一位人員對于圖紙和所需技術都完全掌握。安裝過程中任何相關工作都可能影響項目進度，因此必須對時間節點進行嚴格管控，通過使用3D模型的坐標放樣，快速精準的進行驗收。此外，利用BIM特點將施工進度及時向上級單位進行匯報。當遇到特殊情況導致設備問題在施工過程中遲遲無法解決，耽誤工程進度，則需要及時調整項目進度計劃，同時應與上級單位溝通，獲取最近工程進度信息，必要時進行窩工索賠。

2.2 成本管理

項目成本是整個項目建造過程中一個檢驗施工方工作能力和項目管理水平的重要指標。成本管理即在滿足項目施工時間節點與施工質量的前提下，采取科學的管理方式方法把施工的成本降到最低。項目成本管理，是為了達到與公司簽訂的項目責任成本，為實現這一目標，項目部建立項目經理成本控制體系，安排預算人員，負責成本控制和索賠管理。為了實現對成本的控制，項目部要重點做好以下幾個方面的工作：首先，公司根據項目現場制定成本方案，對項目成本進行分類，對項目成本進行分解，尋求降低成本的途徑和措施，制定詳細的目標成本計劃進度和目標將成本控制措施落實到表中，并落實崗位責任，同時制定成本控制措施、方法，定期檢查并及時改進；此外，根據項目現場情況，建立項目成本收支明細表，分項記錄項目成本施工過程中，每月結算一次，并比較、分析和評價項目目標的成本；其次，根據項目部對生產和調度的各種因素進行了細致的規劃，力求做到優化配置、合理利用，要盡可能實現實時動態管理，避免因為進度計劃不及時或者無組織調度導致盲目停工、工作減速、積壓浪費和效率低下。在施工安裝過程中，通過施工前BIM技術的整合，減少重置施工與失敗成本，節省工期。同時利用BIM技術對整個施工進行全過程模擬，減少機電設備運送成本及部分工序的錯誤。

2.3 安全管理

隨著機電安裝工程的規模不斷擴大，各種安裝工程事故（特別是施工階段）引起了社會的關注。對于風險的識別，方式較多，一般有專家意見法、頭腦風暴法、安全檢查法、故障模型及影響分析法等，對于每種方法都有自身的使用條件和適用范圍。根據對風險原因分析，大致有操作人員的非法操作、施工人員無證件任命、安全教育和培訓的不足和缺乏經驗等。

對于安全管理其目的是盡量減少施工過程中風險所帶來的損失。應對和控制是安全管理的最終目標，應從風險規避、風險防范、風險轉移、風險緩解、風險預留和風險監管的等方面提出機電安裝工程在施工過程中存在的風險和應對措施；并從組織、培訓、演練、考核和獎懲等方面提出機電安裝施工階段安全管理制度，保證在機電安裝工程階段的高效管理。

對于施工過程中可能產生的風險，除做好日常安全管理外，項目重點從以下幾個方面加強安全控制：一是組織建設。項目部應建立包含每位成員的安全管理體系，將書面安全職責落實到每個人，二是安全管理規劃。項目部應安排制定安全施工標準，對于廠房、泵房、機房和高低壓配電室等，從系統、人員、材料、設備、技術、資金和施工環境條件等方面制定專項應對安全方案和技術措施，確保項目施工按照日常規劃和安排順利進行。在施工規劃期，利用BIM技術對整個建筑物造型有初步了解，施工過程中的防護措施提前布置完成，如鋼結構材料強度提前計算；軟件模擬機具施工吊裝情形，檢查必要措施，增加施工時安全性。

3 結語

機電設備安裝及管理是按目標進行管理，也是單位與單位、部門之間、人與人之間關系協調的過程。機電設備安裝項目管理過程中影響因素較多，因此建立高效低耗的項目管理體系，落實各責任崗位，理順各單位之間和各單位之間的關系，部門之間人與人之間的關系和聘用合格的稱職管理人員，特別是在大型機電安裝項目中，要避免出現管理時間長和缺乏管理的現象出現。

機電設備安裝項目管理人員的能力和水平，也是項目成功的關鍵，項目經理應加強業務理論和專業學習，提高業務和專業技能，鍛煉項目管理人員的工作能力，掌握相關法律法規知識，同時企業應制定專業技術人員和管理人員技能考核制度，對于項目管理中引入的新技術，應該更多的利用和開發。