BIM技術在實訓中心項目中的應用

陸 媛，劉元芳

(黑龍江東方學院，哈爾濱 150001)

2021年度黑龍江東方學院科研項目“BIM技術在實訓中心項目全壽命期綜合應用”(HDFKY200120)；2019年第二批產學合作協同育人項目“智能建造技術在工程造價專業人才培養中的應用研究”(201902102001)

我國建筑結構設計逐步復雜，工期要求更短，藝術性要求更強。為滿足這些要求，BIM技術應運而生。實訓中心項目作為一個大型的、綜合的、復雜的建筑項目，需緊跟時代步伐，故有效應用了BIM技術。BIM技術即Building Information Modeling，其將先進的信息技術應用于建筑領域中，形成數字化建造理念，具有可視化、虛擬模型等功能。實訓中心項目的建造比較復雜，不僅要滿足建筑安全、使用、美觀等基本要求，還要滿足多專業的教學、見習、實訓、研究等需求。

1 BIM技術在實訓中心項目中的應用現狀及前景

BIM技術是近年來建筑行業的一大熱點，已有許多建筑設計院、建筑公司投入使用BIM技術，其在日常生活中也應用廣泛。我國教育部頒布了《關于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》，BIM技術在許多實訓中心開始投入使用。BIM技術是科學技術和專業學科融合的產物，其可以實現實訓室的精細化、標準化，可以總結項目成功經驗和失敗教訓，進行記錄和分析，對項目做出正確判斷。我國大部分高校已經認識到了BIM技術在實訓中心的重要作用，尤其是一些高校的建筑類專業。如清華大學，非常注重BIM技術及BIM產品的設計與軟件開發；黑龍江東方學院也將BIM技術與校區管網運維相結合。部分高校將BIM技術應用于實訓室中，其應用前景廣闊。

2 傳統模式下實訓中心項目建設存在的不足

2.1 設計參數與實際參數差異較大，導致資源浪費

設計方案是整個建造項目的基石，優秀的設計方案需要考慮整個建筑項目的方方面面，從而給出參照與指導。目前，建筑行業最常使用的是以CAD技術為支撐的應用平臺，通常由設計者或規劃者在平臺上完成整個2D規劃圖紙，由結構設計、機電設計工程師互相協調進行建模，再交由建筑工程團隊進行建造。然而，人腦中的設計圖像是3D甚至是4D模式的，呈現出來的圖紙是2D的，加上各個部門之間的溝通、協調存在問題，導致整個項目設計參數與實際參數存在較大差異，需要不斷進行調整，甚至是重新設計。尤其是實訓中心項目的規劃設計本身是比較復雜的，需要規劃不同的實訓場地。如醫學類實驗室對建筑房間的防水、防毒、防漏氣性都有較高要求；體育類實訓對場地的寬闊性、抗打擊性也有一定要求。現行的2D設計真實性不足，只局限于平面狀態的設計，在排水、電氣、供暖等建造中，容易出現返工問題，費時費力，對資源造成了極大的浪費。

2.2 信息集成共享度不夠，風險應對能力不強

實訓中心項目從設計到建造環節涉及各類信息溝通，設計師需要將腦海中的信息落實到圖紙上，傳遞給工程師，反復修改形成最終方案，再與施工團隊進行溝通，施工團隊根據方案建造工程。想要確保項目順利進行，各階段、各環節信息應及時共享，保證一定的信息集成。各環節信息溝通不能是零散的，應根據項目集成的高質量信息，協助決策，令團隊能夠考慮到各個方面的問題，避免發生意外情況。但是，設計團隊在完成圖紙方案后，無法跟進后續環節，只能對設計方向進行把握，因為工期緊張，施工團隊遇到問題主要憑經驗解決，無法與設計團隊和專家進行及時溝通。整個項目參與單位眾多，信息傳遞途徑不一致，可能會出現信息偏差，導致建造過程出現問題，如果補救措施不及時，將造成較大的經濟損失。雖然對實訓中心項目進行了風險評估，制定了各類應急方案和應對措施，但對于突發事件的風險應對能力不強。

3 BIM技術在實訓中心項目中的應用優勢

3.1 降低工程造價

BIM技術的信息模擬技術具有可參數化、數據化的優點。其可以在項目建造前，虛擬整個實訓中心項目的結構狀態、施工環境、施工進度、施工成本，通過動態模擬，對可能發生的風險進行預測，對電氣、供暖、排水等容易出現返工問題的部分進行模擬測試。對建筑的穩定性、抗打擊性，構件間的差異性，工程造價及成本進行參數化。如實訓中心項目中某一個區域的尺寸修改，建筑剖面數據等相關聯參數也會自動變化，某一個建筑材料變換，工程成本、造價等相關參數都會相應地增減。工作人員在計算工程造價成本時，不必再費時費力計算因人工、材料、施工機械等變化引起的工程造價變化。BIM技術的自動計量功能可以直接將所有對象參數化，并進行有效的數據整合、資源安排，模擬出最佳經濟性參考指標。在實訓中心項目中應用BIM技術，只需納入工程造價、成本控制、工程量計算等相關參數，就可以達到控制建造成本、提升管理質效、減輕人工負擔、縮短工期的目的。

3.2 提升設計質量

BIM技術可以將整個建筑設計圖紙可視化、具現化，能夠在建造工程開始前直觀呈現工程狀態。設計師可以直接在已經形成的3D甚至4D 虛擬模型基礎上進行設計與修改。實訓中心項目對空間及功能的設計要求較高，部分預算較高的實訓中心項目還需設計滑雪場地等需要極端功能控制的空間，而滑雪場地對溫度、濕度有著極高的要求，這與周圍功能空間的布設具有直接聯系。如果溫度控制或排水管線出現問題，會對周圍的功能區域造成不可逆的影響。BIM技術可以對力學結構、溫度控制、設備管線、雪壓受力等參數進行設計及動態模擬，在建造完成之前，可以直觀明確地檢查材料選擇是否合適、空間分布設計是否合理，各部分功能區域是否能夠正常運行，包括人員動線分布的流暢度，消防安全通道的合理性。設計師可以進行有效的建筑設計，從實用性和審美性角度進行全面考量，大幅度提升實訓中心項目設計質量，減少建造返工率。

3.3 充分達成建造目的

實訓中心項目的建造具有社會效益，與其他以經濟效益為目標的商業工程相比，它體現了以人為本的原則，能夠培養實干人才，緩解社會就業壓力，因此，實訓中心項目設計需達到教育、實訓的目的。BIM 技術可以對實訓中心項目需要的專業類目進行分析與整合，可將機電工程實訓室、汽車實訓室及其他輔助用房歸集到一起，將環境、藝術、人文類實訓室及其他輔助用房如畫室、雕塑室、影音室等歸集到一起，輸入基本課程相關參數，根據課程時間及人流量合理設計電梯數量及動線。BIM技術不僅可以對實訓中心整體項目進行模擬分析，還可以對實訓過程需要使用的機器設備及其他基礎性硬件進行功能模擬及測試。與其他學歷類教育不同，實訓中心更側重于對學生實踐能力的培養，因此要選擇打造質量高、利用率高、使用性強的基礎設施。尤其是一些高技術、高性能實訓室的建造，BIM 技術能夠提供最優選擇，用有限的投入、最省時省力的方式，建造最符合學生實訓需求的建筑項目，令學生盡快掌握專業技能，踐行工匠精神，實現社會價值。

4 BIM技術在實訓中心項目中的應用途徑

4.1 選擇專業的成熟團隊

BIM技術實際應用中要考慮建筑行業背景，因為其在長期的經營施工過程中，建立了一套固定的、工業化的、公認度強的業務流程。BIM 技術在我國發展時間較短，部分建筑公司并沒有完全掌握這項結構復雜、數據量大、專業性強的先進技術。因此，實訓中心項目在應用時一定要選擇已經掌握BIM 技術的專業團隊，能夠利用此技術設計相關運行軟件，充分利用BIM技術中的創造與分析功能，開展各類虛擬模型和動態模擬工作。如果技術使用不熟練，將導致返工率上升，成本造價上漲，甚至出現意外事件。

4.2 與數字化通信技術相結合

BIM 技術應用不是單一的，它需要與其他數字化通信技術，如云計算、大數據、VR/AR技、3D打印、LBS等先進技術相結合，才能發揮出最大的功效，形成智慧建造模式。在構建出實訓中心虛擬模型后，可以利用VR/AR技術，使設計者感受整個空間功能運用情況，使其掌握更加全面的信息，消除工程風險，提升空間使用度及功能的體驗度；將BIM技術與LBS技術相結合，在進行工程建造動態模擬時，實時檢測定位人員及材料的具體位置，使動態模擬更加精確，強化施工現場管理，優化建造及運輸管理流程，節省成本，縮短工期。

4.3 將BIM技術應用作為實訓中心的一部分

實訓中心建設過程中，BIM技術、虛擬仿真技術、可視化技術等技術的應用，可構建出數字化的智慧工地，不僅能用于工程管理，還可將其作為實訓中心項目的一部分，達到全新的教學效果。BIM技術在實訓中心建設中的應用，可結合本校相關專業的教學實訓需求，合理設計BIM服務軟件、BIM后臺管理軟件、BIM云服務軟件和移動客戶端軟件，積極構建出本院校的BIM數據庫，在BIM后臺進行版本管理，借助后臺控制方法，動態化掌握學生的學習情況，結合社會實際需求，構建出各個專業、各個行業的實用模型。做好數據庫共享、信息協同共享，構建出共享集成化平臺，讓使用者無論何時何地都可以在PC客戶端和手機客戶端查閱資料，有效強化BIM技術在實訓中心的現場管理。可以在BIM技術實訓中心建設中引入VR技術，讓體驗者在虛擬仿真場景中感受真實的建筑模型，實現情境在線、自主漫游。應搭建人與建筑信息交互、信息交流模式，讓學生能夠全方位、多視角了解復雜節點的重要構件。引入可視化技術，將工地現場信息等內容進行全方位采集，做到隨時隨地處理現場3D模型，將多樣化模型進行對比，讓學生模擬施工現場的勘察。優化BIM技術在實訓中心的結構，無論是基礎教學還是案例教學，都可以通過實訓模塊實施組合，實現實訓場地的靈活運用，節省實驗室建設投入，強化BIM技術在實訓中心的應用效果。按照實驗室實際需求，引入相關信息化軟件，引進土建鋼筋建模軟件、機電設備設計軟件、土建鋼筋算量軟件、工程計價軟件、工程審核軟件、BIM5D施工軟件、鋼筋施工翻樣軟件、腳手架模板三維設計軟件等軟件，完善BIM技術在實訓中心的各項功能，為人才培養奠定良好基礎。