BIM技術在EPC項目設計管理階段的應用

王雅娟

（中國電建集團山東電力建設有限公司，山東 濟南 250000）

BIM作為一種全新的技術被認為將會推動建筑業發生革命性的改變，住建部在2015年6月發布的《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》中提到，2020年底，建筑行業甲級勘察、設計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業應掌握并實現BIM（Building Infor?mation Modeling，建筑信息模型）與企業管理系統和其他信息技術的一體化集成應用[1]。設計是一個工程項目成功的關鍵，由于項目設計和采購、施工的溝通不暢等問題[2]，會造成“信息孤島”及工程量大、效率低等問題。為確保項目的執行效果，沙特阿拉伯王國薩勒曼國王國際綜合港務設施項目采用BIM正向設計，有效架起設計和采購、施工的“橋梁”，本文以此工程為例，探索互聯網時代下新的項目管理模式，融入BIM技術的項目管理模型將成為工程行業發展的新方向。

1 工程概況

沙特阿拉伯王國薩勒曼國王國際綜合港務設施項目P4、P5、P6標段為主體工程。其中P4標段為商業船舶和鉆機平臺維護修理區；P5標段為新商業船舶、海上平臺制造區；P6標段為海上平臺、鉆機制造區及公用服務設施。項目采用中國電建集團山東電力建設有限公司主導的EPC模式，其中設計由JACOBS設計集團采用BIM技術正向設計，選用Revit 2018（主要建模有壓管網、建筑、結構、海工）和Civil 3D（主要建模地下無壓管網，包括雨水、工業廢水和生活污水系統）完成主體3D建模；中國電建集團山東電力建設有限公司設計管理部負責對設計交付物進行審核，選用Navisworks 2018作為設計施工協調軟件，Synchro Pro作為施工模擬軟件對施工進行模擬。

為提高管理效率[3~4]，采用BIM技術進行設計管理，主要應用點包括從模型直接二維出圖[5]、利用BIM可視化的特點實現三維審核和設計優化[6~8]、通過從模型中提取工程量對設計院提交工程量的校核[9]、根據業主要求對設計院的交付物進行碰撞檢測[10]、利用AR（Augmented Reality增強現實）技術解決現場存在的設計問題[11]。

2 BIM技術設計管理應用分析

2.1 組織策劃

在項目策劃階段，設計管理團隊根據業主要求及項目需求，策劃了基于BIM技術的全正設計及融入BIM技術的設計管理模式。探索并實現了基于設計院內部使用ProjectWise和設計管理團隊使用Aconex的多專業協同設計和管理。通過協同設計平臺，各專業、各工程師可實現模型高度共享，實現項目的集中管控、規則定制和資料互提。

在設計階段，設計單位利用BIM技術的可視化、參數化設計、模擬仿真等特性，實現一模多用的全正向設計；設計管理團隊基于BIM技術有效地將設計和采購、施工進行了鏈接，打通從設計到采購、施工的數據流，為項目的成功執行打下堅定基礎。見圖1。

圖1 設計管理階段流程

2.2 三維出圖

項目推行BIM全過程正向設計并取得了一定成果。在模型的基礎上，各專業設計人員通過BIM軟件直接導出CAD施工圖、工程量清單等，充分利用模型中的信息，做到一模多用；在設計優化及深化過程中，在模型中進行修改，直接導出圖紙，簡化人工數據搬運過程，實現“圖模一致”及真正的正向設計。例如，在空壓機房建筑模型中，包含圖紙清冊、圖紙、圖紙列表等信息并且在每張圖紙備注中說明圖紙自哪一個模型中抽出，可以導出模型對應的圖紙清冊，通過二三維關聯，方便模型和圖紙對應查看，實現“圖模一致”。見圖2。

圖2 模型中直接出圖

為加快審核效率，設計管理團隊進行了一系列的軟件二次開發，例如模型圖紙管理腳本，可以自動快速導出所有模型中包含的上萬張施工圖紙，提高工作效率。

2.3 三維審核及設計優化

EPC項目由于邊設計邊施工且交叉專業較多，難免會存在設計階段未能發現和解決的專業之間交叉碰撞問題；因此設計管理團隊需在收到設計交付的BIM模型后再次對各專業模型交叉進行審核、碰撞檢測、管線綜合、設計優化等，做到盡早發現、盡早提出、盡早解決，以避免過多的設計問題集中在施工階段被發現；從而降低解決問題的成本，提高設計質量。

本項目中，各單體建筑物模型分為建筑、結構、給排水、暖通等8個專業，模型的校核均在Navisworks軟件中進行。例如，在建筑物消防泵站對各專業模型合模，進行模型檢查。通過模型的輕量化整合，結合標注、測量、視點、批注管理等功能，實現協同管理。通過三維可視化的優勢，使各相關方了解各專業設計意圖，實現“所視即所得”效果，以此加強項目的管理，實現可視化管理。見圖3。

圖3 各專業模型三維審核

與傳統的二維圖紙審核相比，三維可視化審核可以實現有效協同，有利于提高溝通效率和人員工作效率，縮短解決問題時間，使設計意圖更加清晰地傳遞并達到設計優化效果，例如，通過對樓道管道、風管、橋架等進行校核及優化布置，提高了樓道凈高，達到設計優化效果。見圖4。

圖4 模型優化布置

2.4 碰撞檢查

BIM的碰撞檢查可以有效解決施工前的各類碰撞問題。

1）設計選型與最終采購的設備尺寸存在偏差的問題。通過將廠家模型與設計模型整合發現設備基礎設計與廠家設計不一致，設備檢修或運行空間不足。

2）跨專業之間的碰撞問題。風管標高過高與建筑梁產生碰撞，見圖5。通過導出碰撞報告與設計院、施工召開設計協同會解決問題。見圖6。

圖5 建筑墻體與風管產生碰撞

圖6 碰撞檢查報告

3）技術設備區域檢修空間、安全距離與通過性檢查。對建筑物消防泵站空間進行檢測，查看管道是否滿足維修要求。通過使用第三人行走和漫游的方式實現虛擬現實場景的觀察模擬，可以根據需要選擇第三人的身高及漫游中的碰撞和蹲伏選項，在檢查漫游過程中，當有碰撞感時，即當前方有障礙物或所通過區域空間不足時就會產生相應的蹲伏動作，據此判斷是否滿足要求。見圖7。

圖7 空間檢查

通過對各模型進行碰撞檢測，實現施工前的零碰撞和零問題目標，達到避免返工、降低建造成本的目的，確保項目各專業的順利施工。

2.5 工程量管理

由于項目體量大，模型數量達到1 500個，各專業導出的工程量超出Excel的最大行數1 048 576，因此采用PowerBI對模型數據進行分析，發布為PowerBI在線數據，工程師僅需點開網頁即可對指定區域或指定類別的工程量進行快速查詢與驗證。

在線工程量檢查驗證頁面左邊為數據顯示模塊，右邊為數據過濾設定模塊，可實現對特定區域、特定單體、特定工作包工程量的快速查詢。從模型快速導出工程量可以輔助各專業工程師對設計院提交的工程量進行審核及材料采購。見圖8。

圖8 工程量在線管理系統

2.6 混合AR使用

利用BIM技術的可視化特點并結合AR技術，將模型通過特定格式上傳云端并下載到移動端，在施工現場通過定位將模型和建設實物1∶1有效重合，讓設計管理人員融入模型中，結合標注、隱藏、透明度等功能，有效實現協同，提前發現設計問題。例如，在13.8 kV變電站中，運用混合AR技術，通過3D模型與建筑物對比，能快速看出現場主體與模型及圖紙的對比關系，從而快速查找位置及解決問題。此類應用在建筑物的機電安裝、精裝修工程等專業應用比較廣泛。見圖9。

圖9 建筑實物與3D模型對比

3 主要存在的問題及解決措施

本項目設計管理過程中面臨的主要問題是模型與圖紙不匹配。這是因為：圖紙和模型均是分批次、分階段提交審核或下發現場，審核或施工過程中會出現設計輸入變化或者收到現場變更，設計院據此對圖紙和模型進行更新，但圖紙、模型更新不匹配。建模時，可以給模型設置版本參數（M00,M0A1,M0A2等）；對一個版本模型內可能包含數張圖紙，圖紙可能因更新次數不同而包含不同版本號（例如00，0A1，0A2等）的情況；可以在模型中添加一個圖紙清冊，導出此圖紙清單后可與項目部收到的施工圖紙清冊進行核對，確認此模型是否為最新版本。

4 結語

文章重點介紹了BIM技術在設計管理過程中的應用，通過使用BIM技術可以有效提升設計質量，減少工程變更，更好傳遞設計意圖，更好為后續的采購和施工服務。