智能化結(jié)合BIM 在工程中的全過程運(yùn)用

常紅波

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司）

1 引言

智能化結(jié)合BIM 建筑信息模型(Building Information Modeling)，可應(yīng)用于建設(shè)全過程，基于三維可視化場景，通過計算機(jī)協(xié)同工作，將建設(shè)工程全生命周期中產(chǎn)生的相關(guān)信息和數(shù)據(jù)添加在三維模型中，進(jìn)行控制和管理。

建設(shè)全過程主要包括：前期咨詢、規(guī)劃、設(shè)計、招投標(biāo)、施工、結(jié)算、運(yùn)維等，智能化結(jié)合BIM 運(yùn)用，一般是通過智能化集成系統(tǒng)（IBMS）[1]，結(jié)合設(shè)計協(xié)同平臺、各方交互平臺、運(yùn)維管理平臺等，在建設(shè)全過程中輔助決策、管理。BIM 模型貫穿整個項目流程，將模型變?yōu)楣芾砉ぞ撸笇?dǎo)施工作業(yè)及運(yùn)行維護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)并解決各類問題，下面就工程中設(shè)計、施工、運(yùn)維三個主要過程的運(yùn)用做詳細(xì)介紹。

2 設(shè)計階段的運(yùn)用

智能化結(jié)合BIM 在設(shè)計階段實施的主要目標(biāo)有：展示各種設(shè)備（如大屏）尺寸及安裝位置與周邊環(huán)境布局是否合理[2]；建立完整的管線模型，對設(shè)計圖紙進(jìn)行校核，發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，減少施工中的設(shè)計變更；對管線模型進(jìn)行碰撞檢查，出分析報告，解決管線之間的碰撞，減少施工中的調(diào)改、返工；合理優(yōu)化管線模型，充分考慮安裝及檢修空間，盡量提高設(shè)計凈高；對管線進(jìn)行優(yōu)化，出具管線穿梁、結(jié)構(gòu)板預(yù)留洞圖紙，避免后期開洞；對機(jī)房管線、管井等復(fù)雜區(qū)域合理優(yōu)化，出具深化圖紙，保證機(jī)房內(nèi)凈高及管道排布整齊美觀；通過模型導(dǎo)出平面、剖面及三維圖紙，對管線準(zhǔn)確定位，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，加快施工進(jìn)度；運(yùn)用VR 技術(shù)進(jìn)行精裝樣板間展示，直觀感受現(xiàn)場實際情況；通過云平臺協(xié)作，確保施工模型與設(shè)計模型保持一致，保證BIM 竣工模型與現(xiàn)場安裝的一致度。

圖1 設(shè)備-結(jié)構(gòu)碰撞檢查報告

圖2 設(shè)備-設(shè)備碰撞檢查報告

如下圖（見圖1、圖2），進(jìn)行碰撞檢查，找出各專業(yè)的各項碰撞。對碰撞報告進(jìn)行分析、排除，并針對性地調(diào)整，在設(shè)計階段預(yù)先解決大部分問題，避免施工時不必要的變更與返工。

綜合專業(yè)圖紙、模型，根據(jù)管線排布、各區(qū)域標(biāo)高、整潔美觀、操作空間等要求，分別對專業(yè)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，出具設(shè)計問題反饋表。如下兩圖（見圖3），分別為優(yōu)化前后的凈高對比，對管線進(jìn)行優(yōu)化，提高車道、車位及房間等的凈高，差距明顯。

3 施工階段的運(yùn)用

設(shè)計與施工階段容易存在銜接不緊密的問題，設(shè)計階段的數(shù)據(jù)成果難以實時、無縫流轉(zhuǎn)到施工階段。通過基于云端的BIM 交互平臺，可無縫對接業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計、施工等項目參與單位，共同參與到項目的全生命周期的管理中，讓各方集中在統(tǒng)一的BIM 云平臺上協(xié)同工作，形成設(shè)計、施工資料的閉環(huán)管理。根據(jù)現(xiàn)場施工情況及設(shè)計變更，完成模型的深化、調(diào)整、施工模擬、安裝模擬及節(jié)點詳圖深化等工作，按業(yè)主要求及時、有效指導(dǎo)現(xiàn)場施工，及時記錄和處理各類問題，保障信息的及時 準(zhǔn)確。

1）圖紙和模型統(tǒng)一、交互

項目設(shè)計圖紙、模型可以全部整合至云端BIM 交互平臺進(jìn)行統(tǒng)一管理，并將圖紙、模型相互關(guān)聯(lián)，二維三維聯(lián)動查看，使得查閱更便利，表達(dá)更 清晰。

2）輕量化及移動端

BIM 交互平臺上的模型已經(jīng)進(jìn)行了輕量化轉(zhuǎn)換，降低了BIM 設(shè)備需求。施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)工程問題及時通過移動端批注，并實時上傳到云端平臺，讓各參與單位責(zé)任人及時追蹤和整改發(fā)現(xiàn)的工程問題。

圖3 運(yùn)貨通道凈高比較圖

圖4 客戶端、移動端施工管理圖

3）記錄、追蹤并解決問題

各參與單位人員通過各自賬號登錄BIM 交互平臺，可在云端方便的查看跟自己相關(guān)的BIM 項目及相關(guān)問題，及時進(jìn)行記錄、追蹤并解決。

4）施工階段BIM 技術(shù)運(yùn)用的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在三維技術(shù)交底，深化方案比選、三維模擬及優(yōu)化，進(jìn)行施工模擬，施工資料的管理；對施工現(xiàn)場進(jìn)行預(yù)先的規(guī)劃建模，合理安排運(yùn)輸車道，明確塔吊位置及控制范圍，對各類區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)劃分；將施工進(jìn)度計劃與具體構(gòu)件相關(guān)聯(lián)，可自動生成隨著時間推移而變化的施工進(jìn)度模擬動畫；將相應(yīng)的資金投入使用情況添加進(jìn)施工進(jìn)度計劃中后，可生成附帶時間軸和資金流的5D 施工模擬動畫，讓建設(shè)單位對現(xiàn)場施工方案和資金投入使用情況進(jìn)行了解和優(yōu)化，從而節(jié)約成本，合理安排工期。

利用客戶端軟件、移動端APP 程序，與BIM 施工管理平臺相對接，全過程管控項目的施工建設(shè)。如下圖所示（見 圖4）：

4 運(yùn)維階段的運(yùn)用

運(yùn)維階段BIM 技術(shù)運(yùn)用，主要是結(jié)合建筑設(shè)備監(jiān)控、智能照明、電梯監(jiān)控等系統(tǒng)，對空調(diào)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、建筑照明系統(tǒng)等進(jìn)行監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)、計量，從而實現(xiàn)最優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到集中管理、節(jié)約能源的目的[1]。另外，可與安全防范、人員定位、公共廣播、火災(zāi)報警等系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)火災(zāi)等緊急情況下的自動播報、應(yīng)急響應(yīng)以及立體直觀的疏散指 引等。

BIM 運(yùn)維管理平臺，結(jié)合各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流，完成對建筑設(shè)備的集中監(jiān)控和管理，將運(yùn)行情況歸納、分析、共享，該部分能與大樓智能機(jī)電設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信。所有的重要設(shè)備都可在BIM 模型上，顯示其狀態(tài)信息，并可基于彈框面板的形式，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的控制。可將BIM 模型與系統(tǒng)原理模型進(jìn)行頁面切換，可快速實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控與現(xiàn)場定位。可在BIM 模型的對應(yīng)設(shè)備進(jìn)行實時狀態(tài)的反饋，點擊相應(yīng)的設(shè)備模型，可直接顯示該設(shè)備的相關(guān)狀態(tài)及基本信息。

通過BIM 運(yùn)維管理平臺，可以監(jiān)視現(xiàn)場機(jī)電設(shè)備如冷熱源、新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組、各類水泵的運(yùn)行狀態(tài)、故障報警、手自動狀態(tài)、開關(guān)啟停等數(shù)據(jù)。BIM 運(yùn)維管理平臺通過接口以實時方式與智能化集成系統(tǒng)或建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)連接，BIM 運(yùn)維管理工作站可以進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行的集中監(jiān)控管理。

電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，能夠直觀顯示當(dāng)前電梯所在的位置，能夠?qū)崿F(xiàn)電梯故障、報警信息的采集，并能夠通過平臺的報警服務(wù)第一時間通知相關(guān)管理人員。在BIM 模型中，直梯實體模型可基于建筑整體進(jìn)行展示，扶梯實體模型可基于局部進(jìn)行展示。

通過智能照明管理系統(tǒng)提供的接口，對各區(qū)域的照明系統(tǒng)做監(jiān)測和控制，包含公共區(qū)域、景觀照明等。根據(jù)當(dāng)前分區(qū)占用情況來控制照明，并能從遠(yuǎn)程監(jiān)控各區(qū)域的場景照明。通過時間計劃進(jìn)行定時開啟、關(guān)閉，可以通過信息模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在BIM 運(yùn)維管理平臺上，通過照明子系統(tǒng)獲取對應(yīng)的燈光控制與狀態(tài)信息，通過平臺中的燈光實時渲染，模擬建筑現(xiàn)場實際的燈光開關(guān)，可在平臺中由使用人員根據(jù)實際需要自由組合各種控制策略。

圖5 監(jiān)控攝像頭示意圖

圖6 火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案管理示意圖

BIM 運(yùn)維管理平臺可以實時顯示各子系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息、工單信息、報警/ 消息信息列表、能效實時統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。基于BIM 模型漫游時可360°自由查看，當(dāng)點擊攝像頭時，可以彈出實時畫面，并且右下角可以附漫游時的小地圖，整體觀看所處的位置[2]（見圖5）。

發(fā)生危險事故時，可以選擇災(zāi)害類型，進(jìn)行逃生路徑設(shè)置，自動生成應(yīng)急預(yù)案庫。譬如發(fā)生火災(zāi)時，BIM 運(yùn)維管理平臺聯(lián)動各子系統(tǒng)動作：應(yīng)急廣播系統(tǒng)自動進(jìn)行播報，消控室、指揮中心信息大屏自動彈出火警信息和現(xiàn)場監(jiān)控畫面，并可實時調(diào)取相關(guān)場所監(jiān)控畫面，BIM 模型中直觀顯示火災(zāi)路徑自動規(guī)劃，并標(biāo)識消防設(shè)備的具體位置及詳細(xì)參數(shù)信息（見圖6）。

5 結(jié)語

智能化結(jié)合BIM 技術(shù)的使用，通過建立三維信息模型，利用軟件的可視化、參數(shù)化等功能，可直觀地展示各類信息。在設(shè)計過程中，形象化表述設(shè)計思路，通過對整體模型進(jìn)行分析推敲、反復(fù)對比、更新深化，實現(xiàn)精確設(shè)計。在施工過程中，可提升樓層凈高、優(yōu)化管道布置，解決管道碰撞問題，減少變更返工，進(jìn)一步提高施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全，合理控制造價。在運(yùn)維過程中，根據(jù)現(xiàn)場實際施工、維修更換情況，完成對模型的校對、屬性信息導(dǎo)入等完善工作，確保最終提供的模型數(shù)據(jù)與現(xiàn)場實際情況一致，以便使用單位、物業(yè)進(jìn)行維護(hù) 管理。