BIM 技術在太陽能可再生能源項目中的應用

楊 俊（寧波浙華智慧能源科技發(fā)展有限公司， 浙江 寧波 315000）

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息的建筑或建筑工程信息模型。其具有可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性 5 大特點。

BIM 技術在太陽能工程生命周期信息管理中的應用，指導太陽能光熱系統(tǒng)設計、成本核算、施工、結算和運維中BIM 技術的應用。其可以避免因工程量計算偏差導致采購錯誤，進而影響施工進度和成本動態(tài)管理無法合理控制，可提供前期預算、中期管控的系統(tǒng)成本監(jiān)控方案。可視化信息管理可以有效地進行施工過程控制，實現(xiàn)事前預計、事中控制和事后反饋的防范機制。BIM 技術應用管理主要內容如圖 1所示，管理路線如圖 2 所示。

圖2 基于 BIM 技術應用的管理路線

1 太陽能工程管理目前存在的問題

（1）傳統(tǒng)太陽能安裝工程生產方式都是項目經(jīng)理負責制。項目經(jīng)理負責制的缺點是權力過于集中在項目經(jīng)理手中，項目經(jīng)理管理水平的高低直接影響了施工質量水平。

（2）傳統(tǒng)方式不注重對人員培訓，施工班組人員流動性大，技術執(zhí)行標準穩(wěn)定性差，無法保證施工信息的連續(xù)性傳遞。紙質文件過多，存在丟失或交接失控造成竣工信息不完整等問題。

（3）多部門多專業(yè)管理造成處理問題依據(jù)不統(tǒng)一，成本部、工程部、投資部信息不對稱，發(fā)生變更無法達到同步協(xié)同。

（4）工程安裝缺少統(tǒng)籌管理，各部門都從自身角度處理問題，信息互動量較少，各自為政。

（5）現(xiàn)有的生產方式多以任務管理為目標，忽視過程監(jiān)控，專業(yè)交叉無法實時協(xié)調，造成大量返工或誤工問題。

（6）現(xiàn)有生產方式規(guī)劃準備時間短，施工管理解決問題基本采用后置方式，就是遇見問題解決問題。如此造成大量設計變更，安裝工程時間延長，人工浪費嚴重。

（7）現(xiàn)有生產方式協(xié)同部門重復性工作量大，例如成本部、審計部、采購部都需要對施工信息進行大量現(xiàn)場復核，會議時間較多，問題解決慢，效率低下。

2 BIM 技術應用給現(xiàn)代施工管理帶來的優(yōu)勢

BIM 技術基于一個建筑信息模型建立多個子任務模型，針對任務模型建立相應的執(zhí)行標準流程和制度，落實執(zhí)行各任務模型相對獨立又緊密關聯(lián)，實現(xiàn)了信息共享、任務聯(lián)動、過程監(jiān)控。將施工建造進行可視化、信息化、程序化編制，形成建筑施工說明書，實現(xiàn)人、機、料有序化配合投入，達到最優(yōu)設計目標任務。BIM 技術應用給現(xiàn)代施工管理帶來的優(yōu)勢主要有以下幾個方面。

（1）采用 BIM 技術應用管理使工程安裝標準化，更加方便執(zhí)行，降低人為誤操作。

（2）工程施工建造投資成本更加可控，減少了材料浪費，降低了庫存。

（3）使材料計劃采購周期更加合理，減少因供料滯后造成的誤工浪費。

（4）工程進度管理更加有序，工期明顯縮短。

（5）BIM 技術應用使各管理環(huán)節(jié)更加專業(yè)協(xié)同化，減少了各環(huán)節(jié)間的矛盾。

3 BIM 全新管理生產方式與傳統(tǒng)生產方式對比

BIM 全新管理生產方式與傳統(tǒng)生產方式對比如表 1 所示。

表1 兩種生產方式對比

4 基于 BIM 技術的太陽能系統(tǒng)方案設計管理應用

方案設計階段的 BIM 應用，主要是利用 BIM 的三維展示技術對項目的實地安裝環(huán)境可行性進行論證，便于對下一步深化工作進行推導和方案細化。BIM 對太陽能安裝項目所處的場地環(huán)境—如屋面形狀、消防管道、通風設備、暖通設備等—進行必要的分析，以此作為方案設計的依據(jù)。以下展開詳細論述 BIM 在方案設計各階段的技術應用要點。

4.1 初模技術分析

初模技術分析主要通過建立 BIM 來為太陽能光熱設計方案提供可視化展示平臺，為方案選型提供依據(jù)，分析建筑環(huán)境對太陽能安裝使用的影響。

4.1.1 實施流程

（1）匯總資料數(shù)據(jù)，確認數(shù)據(jù)的準確性。

（2）繪制包括建筑主體，可能與太陽能設備、管線發(fā)碰撞的電氣、給排水管線，消防管道及設備和屋面暖通設備在內的信息數(shù)據(jù)模型。

（3）根據(jù)安裝場地分析結果，評估原設計方案的可行性，判斷是否需要調整設計方案，推敲設計方案直到最終確定最佳設計方案。

4.1.2 技術成果

（1）建筑主體及太陽能原設計信息模型，包括建筑主體，可能與太陽能設備、管線發(fā)碰撞的電氣、給排水管線，消防管道及設備，屋面暖通設備，太陽能基礎、太陽能系統(tǒng)主要設備（太陽能集熱板、設備基礎、屋面水箱、控制器、室內水箱）。

（2）方案分析報告。報告應體現(xiàn)原設計方案與現(xiàn)場設備安裝情況的沖突和造成的不利因素。

4.2 設計方案比選

設計方案比選的主要目的是選出最佳設計方案，為初步設計階段提供對應的設計方案模型。基于 BIM 技術的方案設計，是利用 BIM 軟件制作多維度數(shù)字化模擬，形成多個備選的系統(tǒng)設計方案模型。對其進行比選，使項目方案的溝通、討論、決策在可視化三維場景下進行，實現(xiàn)項目設計方案決策的直觀和高效。

4.2.1 實施內容

（1）校對模型數(shù)據(jù)，確保信息的準確性。

（2）建立多個可行性太陽能系統(tǒng)方案模型，包含方案的完整設計信息。

（3）審查各備選方案模型的可行性、功能性、美觀性等，并進行比選，形成方案比選報告，選擇最優(yōu)的設計方案。

（4）形成最終設計方案模型。

4.2.2 技術成果

（1）方案比選報告。報告應體現(xiàn)太陽能系統(tǒng)各方案的三維透視圖，平面、立面、剖面圖等二維圖，以及方案差異化比選的對比說明。

（2）太陽能系統(tǒng)設計方案模型。模型應體現(xiàn)太陽能布局、屋面水箱布置、基礎分布情況、配套設備分布情況、系統(tǒng)管路分布情況等。

4.3 設備及管線詳細模型構建

利用 BIM 應用軟件，建立較為詳細的三維幾何實體模型，進一步細化太陽能系統(tǒng)在方案設計階段的三維模型，以達到設計方案與實地安裝的匹配，為施工圖設計提供設計模型和依據(jù)。

4.3.1 實施內容

（1）校對模型數(shù)據(jù)，確保信息的準確性。

（2）采用專業(yè)樣板文件，根據(jù)設計方案信息模型和二維設計圖建立相應的詳細的信息模型。

（3）剖切太陽能關鍵部位模型，主要檢查平面、立面、剖面的視圖表達是否統(tǒng)一，專業(yè)設計是否有遺漏錯誤；核查主要尺寸和標注是否統(tǒng)一。

（4）校驗完模型之后，在平面、立面、剖面的視圖上添加關聯(lián)標注，使模型深度和二維設計深度保持一致。

（5）按照統(tǒng)一的命名規(guī)則命名文件，分別保存模型文件。

4.3.2 技術成果

太陽能系統(tǒng)信息模型。模型深度詳見附錄初步設計階段的模型內容及其基本信息要求。

4.4 設備產品明細表統(tǒng)計

設備產品明細表統(tǒng)計，利用信息數(shù)據(jù)模型提取包括太陽能規(guī)格及數(shù)量、水箱規(guī)格及數(shù)量、水泵規(guī)格及數(shù)量、閥門規(guī)格及數(shù)量、管道規(guī)格及數(shù)量等主要基本參數(shù)，為后期模型完善發(fā)揮關聯(lián)修改作用，實現(xiàn)精確快速統(tǒng)計。

4.4.1 實施內容

（1）校對模型數(shù)據(jù)，確保信息的準確性。

（2）檢查模型中主要設備產品信息的準確性。

（3）根據(jù)項目需求設置明細表的屬性列表，以形成明細表的模板。創(chuàng)建基于模型的主要設備產品明細表，并命名主要設備產品明細表。

（4）根據(jù)后期設計深化需要，校驗各參數(shù)是否滿足招標技術文件經(jīng)濟指標要求。

（5）保存模型文件及主要設備產品明細表。

4.4.2 技術成果

（1）系統(tǒng)專業(yè)模型。模型應體現(xiàn)主要設備產品如太陽能設備、水箱等信息。

（2）系統(tǒng)設備產品明細表。明細表應體現(xiàn)設備規(guī)格型號、技術參數(shù)、單位、數(shù)量等信息。

5 基于 BIM 技術的太陽能施工管理應用

基于 BIM 技術的太陽能施工過程管理，主要是基于前期施工準備階段完成的施工過程信息模型各項預設要求，配合施工管理軟件和運營管理機制，實現(xiàn)可視化施工指導、協(xié)同化管理方案、模擬性施工組織、優(yōu)化性安裝方案、信息化等的全程管理。如此便于提前發(fā)現(xiàn)并解決工程項目中的潛在問題，減少施工過程的不確定性和降低投資風險。

建立以 BIM 技術應用為核的管理機制，保證信息傳遞、管理的持續(xù)性。主要機制內容如表 2 所示。

表2 主要機制內容

基于 BIM 技術應用的管理內容主要分技術管控、生產管控和成本管控。技術管控內容如表 3 所示，生產管控內容如表 4 所示，成本管控內容如表 5 所示。

表3 技術管控內容

表4 生產管控內容

表5 成本管控內容

基于 BIM 技術的太陽能施工管理應用核心主要是信息傳遞的連續(xù)性、準確性和共享性。如何能夠實現(xiàn)信息集成是關鍵，建立一整套基于 BIM 的管理機制有助于實現(xiàn)信息集成。現(xiàn)場施工信息能否及時準確地傳遞到 BIM 中心，關系到施工階段是否按標準程序執(zhí)行模型信息。施工信息的采集需要按一定的標準規(guī)則和細度進行，并能夠在規(guī)定時間內傳遞到施工管理中心進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析存檔。

信息包括技術信息、進度信息和商務信息。信息管理傳遞流程如圖 3 所示。

圖3 信息管理傳遞流程

6 BIM 技術太陽能熱水系統(tǒng)案例

浙江省寧波市醫(yī)療中心李惠利醫(yī)院是寧波市政府配套出資建造的集醫(yī)療、科研、教學為一體的大型公立綜合性醫(yī)院，是寧波市首家三級甲等醫(yī)院。該工程綜合樓屋頂設置太陽能光熱系統(tǒng)，太陽能光熱系統(tǒng)主要為病房提供洗浴用水，設計太陽能集熱面積 843.6 m2，保溫水箱設計容量 90 m3，分東、西、北 3 個區(qū)進行安裝，全程采用 BIM 技術應用施工管理。本項目于 2014 年 7 月開工，2015 年 3 月竣工驗收，2016 年榮獲浙江省建設工程錢江杯獎（優(yōu)秀勘察設計）專項工程二等獎和浙江省勘察設計行業(yè)協(xié)會舉辦的BIM應用大賽工程協(xié)同獎。

該項目借助 Revit 軟件在施工建造管理方面的功能（專業(yè)級應用），實現(xiàn) BIM 方案深化設計與施工建造管理在同一軟件內實施，打造“1+N”BIM 應用模式，即 1 個 BIM 設計模型+N 個任務管理模型。任何設計模型的修改編輯，N個任務模型都會同步更新，真正實現(xiàn)了模型的“互享”“互用”“互動”的目標。

7 結 語

BIM 技術應用涉及的建筑管理內容十分廣泛，本文主要探索了 BIM 技術在太陽能施工管理中的應用，關注了 BIM技術管理應用推動工程管理體系和制度發(fā)生的變化。BIM 技術管理應用讓工程技術規(guī)規(guī)范和標準易于執(zhí)行和監(jiān)督，改變了公司的組織架構，實現(xiàn)部門高效協(xié)調，讓部門內效率提高 20% 以上。高效協(xié)同減少內審程序，讓預算、成本、采購、審計工作更加銜接高效，實現(xiàn)施工管理人員和操作人員工作標準化、程序化，規(guī)避了很多因人為方面造成的施工投資建造風險，進而讓項目團隊達到了理論和實踐的統(tǒng)一。