BIM技術(shù)在航站樓設(shè)施設(shè)備運維中的應用
——以上海機場T1航站樓為例

喬培華

(上海市安裝工程集團有限公司 上海 200080)

0 引言

近年來，建筑機場領(lǐng)域積極響應民航局發(fā)布的《四型機場建設(shè)導則》，將BIM技術(shù)廣泛應用在機場建設(shè)中，取得了良好的效果。如深圳機場、鄂州機場等建設(shè)項目均入選四型機場的建設(shè)名單[1]，BIM技術(shù)在機場的建設(shè)中主要應用方面有BIM三維模型建造、施工質(zhì)量控制等，其應用愈加成熟[2]。

上海機場T1航站區(qū)機電管線排布復雜，傳統(tǒng)的CAD制圖手段和施工技術(shù)，已經(jīng)無法滿足建設(shè)要求。因此，采用BIM技術(shù)輔助設(shè)計，通過BIM三維數(shù)字化和信息化的特點，解決機場建設(shè)施工中的難題，為BIM技術(shù)在機場建設(shè)中的應用提供寶貴經(jīng)驗。

1 工程難點分析

1.1 改造條件復雜

上海機場T1航站區(qū)改造項目為對原址進行改造，整體效果圖如圖1所示。該項目共5層，其中地上4層，地下1層。總建筑高度為24 m，總面積約127 300 m2(改造面積74 538 m2，其余為新建面積)。改造后分布為“L”型，分為A樓、B樓及交通換乘大廳，南北和東西方向分別為411 m和335 m。項目在建設(shè)過程中，BIM技術(shù)除了在深化設(shè)計及施工管理中運用外，也延伸到設(shè)施設(shè)備運維階段。

圖1 上海機場T1航站區(qū)整體效果圖

該項目由于建設(shè)年代久遠，經(jīng)過多次改造與擴建，既有建筑及機電管線條件復雜，改造措施涉及拆除、新建和局部改造，在需要保留部分機電系統(tǒng)的情況下，完成改造工程。

1.2 專業(yè)類別繁多

該項目機電系統(tǒng)包含：強電、給排水、離港控制、暖通、泊位引導、信息顯示、安檢信息、登機橋等系統(tǒng)。各專業(yè)系統(tǒng)類別繁多，各類機電管線布置走向復雜，各專業(yè)施工隊伍眾多，協(xié)調(diào)量、交叉施工、相互配合的難度較一般民用工程大。

1.3 運維需求高

施工后期的物業(yè)管理中，機電各項設(shè)備在人工維護模式下，經(jīng)常碰到故障設(shè)備無法及時排障，對設(shè)備的預警或其他可能存在的危險作業(yè)更無法精確預判。而本項目借助BIM的三維數(shù)字化特點，結(jié)合空間和屬性信息特征，對提高運營階段各設(shè)備的維護效率，將產(chǎn)生積極的作用。

2 BIM設(shè)計

2.1 建立團隊架構(gòu)

在傳統(tǒng)的機電總承包模式下，由項目總工牽頭管理BIM的技術(shù)工作。項目設(shè)計團隊由BIM工作組和深化工作組組成，其中深化設(shè)計室主要負責前期策劃階段的BIM應用，諸如：方案模擬、深化設(shè)計、模塊化施工設(shè)計等作業(yè)。BIM工作室的成員由通過專項BIM運用培訓，同時具備施工管理經(jīng)驗的人員擔任，在工程開展過程中的施工管理應用BIM，如質(zhì)量管理、進度管理、材料與設(shè)備管理、運維信息錄入，以及對外BIM部門的協(xié)調(diào)等工作[3-6]。

2.2 實施標準

軟硬件方面，項目團隊使用REVIT系列套件及插件[7-10]，并在現(xiàn)場搭建數(shù)據(jù)服務器，便于整個機電總承包的資料精確及時傳導與共享。為明確BIM在實施過程中的細度要求，機電安裝項目部與總包單位協(xié)調(diào)溝通，反復核查雙方專業(yè)的建模規(guī)則，統(tǒng)一標準，便于合模，提高了模型質(zhì)量。同時，依據(jù)運維物業(yè)公司的需求，制定運維模型交付細則，明確設(shè)施設(shè)備運維信息錄入的深度、廣度和時間要求，防止在運維階段發(fā)生竣工模型無法向運維平臺傳遞信息的情況。

2.3 深化機電設(shè)計

各專業(yè)深化設(shè)計工程師依據(jù)施工圖按項目建模規(guī)則進行模型搭建，確保模型的完整性及準確性[5]。機電模型搭建均由各專業(yè)深化設(shè)計工程師完成，所以，相較傳統(tǒng)建模方式，碰撞點比傳統(tǒng)技術(shù)降低30%左右，工程師可以將更多的精力花在優(yōu)化管線走向上，以達到布局合理、降本增效的目標。

3 施工階段BIM應用

3.1 深化設(shè)計

基于BIM模型對機房深化設(shè)計的指導過程中，綜合考慮機房的各方向檢修空間與整體觀感，以及各處的操作空間，對機房設(shè)備與各類管線的布置進行最優(yōu)化的方案模擬。模型深化完成后，進行凈高分析，將目前存在的問題直觀展示給業(yè)主，讓業(yè)主了解現(xiàn)場的實施環(huán)境，明確最終的實施方案[11-14]。

深化設(shè)計工程師依據(jù)精確地模型進行二維出圖。圖2為B區(qū)空調(diào)泵房，通過Revit模型的平面、立面、剖面圖及標注輸出，保證二維圖紙的準確性及時效性。同時在常規(guī)圖紙上添加三維模型，以便于施工人員正確識圖。

圖2 B區(qū)空調(diào)泵房

3.2 施工組織模擬

項目部建立各階段、各工況BIM場地模型和方案模擬模型，并賦予各臨時場地的使用節(jié)點，進行臨設(shè)布置、汽車吊旋轉(zhuǎn)半徑及吊裝模擬等方案模擬，確保方案實施的可行性。

3.3 三維掃描檢測

土建施工移交后，需對現(xiàn)場實施環(huán)境進行測量測繪。特別針對改造區(qū)域，通過現(xiàn)場實際情況與模型關(guān)鍵點的比對分析，掌握現(xiàn)場情況，有效避免因土建誤差帶來的機電實施問題。

4 基于BIM技術(shù)的運維管理

4.1 運維平臺信息化系統(tǒng)架構(gòu)

針對該項目設(shè)施設(shè)備運維要求，運維團隊將FM(物業(yè)管理系統(tǒng))BIM(建筑信息模型)與IBMS(智能化樓宇控制平臺)整合至一個平臺，為業(yè)主提供FM全生命期的運維服務。平臺主要模塊有BA信息集成、設(shè)施設(shè)備臺賬管理、日常巡檢及計劃性維護等，平臺架構(gòu)如圖3所示。

圖3 運維平臺信息化系統(tǒng)架構(gòu)

在BIM模型接入過程中，為保證BIM模型輕量化運轉(zhuǎn)，運維團隊將施工方案、施工工藝等對運維無效的數(shù)據(jù)清除，減輕服務器交互壓力。

4.2 產(chǎn)品編碼的唯一性

在機電系統(tǒng)的運行過程中，小到開關(guān)面板，大到機械設(shè)備，每個構(gòu)件對機電系統(tǒng)的正常運行都起到至關(guān)重要的作用。為此，項目團隊預先將各系統(tǒng)的邏輯關(guān)系錄入到模型中，通過特定的編碼，結(jié)合BIM三維模型，直觀表達水、電、風各系統(tǒng)間的邏輯關(guān)系。通過不同字段的排列組合，賦予每個構(gòu)件一個唯一的ID編碼。當出現(xiàn)突發(fā)狀況時，通過編碼連接模型和數(shù)據(jù)間的對應關(guān)系，可快速定位故障設(shè)備，了解相關(guān)設(shè)備信息和位置，提高物業(yè)管理團隊的工作效率與質(zhì)量。

4.3 BIM瀏覽器

運維平臺設(shè)置4種瀏覽方式，分別是：按設(shè)施專業(yè)分類、按空間位置、按設(shè)備編碼、動態(tài)漫游，以滿足客戶端各個角色的使用需求，及時找到需要的模型信息。施工作業(yè)模型搭建時，施工員就將設(shè)計信息、安裝信息、廠家信息及時錄入。在竣工階段對現(xiàn)場機電管線再次復核，并及時修改模型，以確保與現(xiàn)場完全一致，為后期運維創(chuàng)建一份準確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。物業(yè)系統(tǒng)可利用BIM技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字化運維管理，實現(xiàn)以數(shù)字化管理方式替代傳統(tǒng)人工管理。

4.4 巡檢和維護

物業(yè)管理人員可以借助BIM的三維數(shù)字化特點，依據(jù)BIM模型信息進行檢索，了解設(shè)備的計劃維護信息及過往維護記錄等，以提高運營階段各設(shè)備的維護效率。日常工作中，可設(shè)定多個重要復雜節(jié)點為巡檢點，手機定期自動提醒進行設(shè)備維護保養(yǎng)檢查。可以第一時間將巡檢信息以照片形式線上反饋，如存在問題，立即發(fā)起整改審批，確保重要設(shè)備的正常運行。

4.5 BIM與BA系統(tǒng)的集成

管理平臺也做到了與IBMS系統(tǒng)的聯(lián)動。當各類智能監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)機電系統(tǒng)異常，會自動生成工單，同步至FM平臺及BIM模型中，提醒物業(yè)人員進行檢修。同時實現(xiàn)管理平臺與水表和能源計量器的聯(lián)動，對項目的能耗進行統(tǒng)計整理。通過這一技術(shù)，能降低機電系統(tǒng)故障報警率50%左右。同時，根據(jù)能耗管理整理的數(shù)據(jù)，為建筑的節(jié)能模型的建立和評估提供數(shù)據(jù)參考。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)的運用，可為機電各專業(yè)在建設(shè)過程中的管線優(yōu)化布置、可視化進度模擬、各類方案可行性提供支持，同時實現(xiàn)項目中各種信息的收集、存儲、查詢和調(diào)配等功能。基于BIM的后期運維具有直觀性、空間性和集成性，不僅可以滿足建筑使用需求，增加各種投資收益，降低機電系統(tǒng)在運行中的能耗，還能提高信息采集和集成的準確性及效率。BIM技術(shù)的發(fā)展，可為項目建設(shè)全生命周期的成本、安全、質(zhì)量、技術(shù)和工期等控制提供有力支撐。