EPC項目中BIM數(shù)字化具體應用實踐

時開青　徐斌　王凱旋

摘 要：結(jié)合實際案例，系統(tǒng)闡述BIM數(shù)字化在EPC項目全過程開展的總體思路，從項目數(shù)字化的3個途徑：全過程BIM技術(shù)應用、智慧工地數(shù)據(jù)集成、信息化智慧項目管理，分別介紹在該項目的具體應用實踐，采用案例分析的方法，為建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級提供一個可落地的參考案例，有效助力建筑企業(yè)、建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)高效可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：BIM數(shù)字化;數(shù)字建造;智慧工地;信息化管理

中圖分類號：TU712文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2022）08-0037-03

0 引言

建筑業(yè)作為勞動密集型產(chǎn)業(yè)，屬于我國的重要支柱性產(chǎn)業(yè)，關(guān)系著國家產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、穩(wěn)定發(fā)展和就業(yè)安置。為了實現(xiàn)建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，國家近年來大力推行工程總承包模式和建筑行業(yè)信息化升級。

隨著信息時代、數(shù)據(jù)時代的來臨和技術(shù)發(fā)展，BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等已經(jīng)成為各行業(yè)提升生產(chǎn)力、競爭力和優(yōu)化創(chuàng)新管理結(jié)構(gòu)的必然選擇，是建筑產(chǎn)業(yè)信息化下的重大戰(zhàn)略性機遇。

近年來，在項目管理BIM信息化建設(shè)方面，已經(jīng)取得了一定的成績，并形成了相對完善的BIM應用實施體系，用以指導項目實施。然而，這種特色業(yè)務(wù)能力亟待進一步開拓穩(wěn)固，形成差異化競爭優(yōu)勢。

1 工程概況

年組裝2萬套數(shù)字設(shè)備工程總承包項目總建筑面積460 000 m²，總工期780日歷天，由中國聯(lián)合工程有限公司EPC總承包。項目作為浙江省重點項目“中國杭州算力小鎮(zhèn)”，依托4.0 產(chǎn)業(yè)園功能內(nèi)核，植根豐收湖天然景觀，打造長三角地區(qū)算力產(chǎn)業(yè)樞紐中心。在項目管理過程中全面引入BIM、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新型技術(shù)，構(gòu)建“BIM+信息化管理+物聯(lián)網(wǎng)集成”智慧工地管控系統(tǒng)，建立項目信息互聯(lián)互通、多方高效協(xié)同的管理體系。

2BIM數(shù)字化開展總體思路

2.1 BIM數(shù)字化技術(shù)路徑

整個項目的數(shù)字化開展主要分為3個方面（如圖1所示），一是建筑實體數(shù)字化，就是將傳統(tǒng)的二維圖紙通過BIM等技術(shù)轉(zhuǎn)化為可承載更多信息的三維模型，直觀地呈現(xiàn)設(shè)計意圖和建筑效果[1]。二是生產(chǎn)要素數(shù)字化，可以簡單地理解為智慧工地的數(shù)據(jù)集成，就是通過物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)將“人機料法環(huán)”五大要素的數(shù)據(jù)進行實時采集，方便管理者實時全方面地了解項目動態(tài)。三是管理過程數(shù)字化，就是通過信息技術(shù)、平臺軟件等，開展數(shù)字化管理協(xié)同，提高協(xié)同效率。

2.2 BIM數(shù)字化基本特征

2.2.12個工地

2個工地意味著2個戰(zhàn)場，分別是建筑工人作戰(zhàn)的實體工地戰(zhàn)場，以及腦力勞動者作戰(zhàn)的數(shù)字工地戰(zhàn)場，2個戰(zhàn)場共同推進著項目逐步建成。

2.2.22個關(guān)系

分別是“先試和后造”的關(guān)系，通過“先試”環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)潛在問題并及時解決，大大提高施工現(xiàn)場“后造”的效率。還有就是“后臺支持與前臺操作”的關(guān)系，數(shù)字建造正是以“后臺”的知識和智慧驅(qū)動“前臺”的運行和操作。

2.2.32個原則

在整個項目數(shù)字化推進的過程中要始終堅持2個原則：一個是“一次創(chuàng)建，多次使用”的原則，另一個是“一個平臺，貫穿始終”的原則，只有這樣才能最大化地實現(xiàn)BIM數(shù)字化全生命周期的價值。

2.2.42個產(chǎn)品

在項目竣工交付的時候，為業(yè)主方提供2個產(chǎn)品，一個是質(zhì)量品質(zhì)優(yōu)秀的工程實體建筑，另一個是富含建造過程信息的數(shù)字孿生建筑。

2.3 BIM數(shù)字化開展目標

技術(shù)層面目標：通過開展全過程BIM數(shù)字化應用（如圖2所示），降低各階段的信息損失，在建造的過程中不斷地創(chuàng)建、補充和完善新的信息，不斷地為建筑物增加附加值[2]。在交付運營階段之后，這些信息能夠更好地服務(wù)于設(shè)施的運行維護，建造過程中的附加價值得以在建筑物正式運行階段重現(xiàn)。

管理層面目標：BIM數(shù)字化既是工具，也是一種管理模式，根本目的是更好地管理項目，希望通過將BIM數(shù)字化技術(shù)融入管理人員的日常工作中（如圖3所示），有效地提高各參建方管理協(xié)同的效率，為管理者的決策和工作開展提供數(shù)據(jù)支撐。

2.4 BIM數(shù)字化組織架構(gòu)

該項目BIM數(shù)字化應用組織架構(gòu)如圖4所示，是由EPC單位建立BIM總協(xié)調(diào)方，統(tǒng)籌規(guī)劃整個項目全過程BIM數(shù)字化實施，所有參建單位共同參與，設(shè)計部門成立設(shè)計BIM工作組，施工單位成立施工BIM工作組，建設(shè)單位、監(jiān)理跟審單位、施工單位還有EPC管理人員共同組成管理應用組，各參建方結(jié)合自身分工職責，在項目BIM總協(xié)調(diào)方的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，開展BIM數(shù)字化工作。

其中BIM總協(xié)調(diào)方由誰來建立，不管是從涉及的項目多階段還是從BIM數(shù)字化落地實施的效果考慮，BIM總協(xié)調(diào)方由EPC或全過程咨詢單位建立最為合適。BIM總協(xié)調(diào)方的工作職責，有以下6點：

①主導項目BIM數(shù)字化總體策劃與實施;

②統(tǒng)一各單位BIM數(shù)字化應用標準、規(guī)則;

③整體把控BIM數(shù)字化進度與計劃安排;

④負責各單位各部門的溝通協(xié)調(diào);

⑤監(jiān)督落實BIM數(shù)字化應用情況;

⑥技術(shù)創(chuàng)新和應用模式探索。

3 BIM數(shù)字化具體應用

從項目數(shù)字化的3個方面，分別講述全過程BIM技術(shù)應用、智慧工地數(shù)據(jù)集成、信息化智慧項目管理在該案例項目的具體應用實踐。

3.1 全過程BIM技術(shù)應用

3.1.1 在方案設(shè)計階段應用

主要是利用BIM技術(shù)進行各種模擬分析和計算，比如：基于周邊環(huán)境模型進行規(guī)劃條件分析;基于項目空間模型進行場地策略和功能布局分析[3];建立項目方案模型直觀呈現(xiàn)項目設(shè)計理念;從不同的角度呈現(xiàn)項目景觀效果;基于BIM模型渲染效果圖，方便業(yè)主直觀地比選不同的方案效果，最終確定項目方案。通過BIM模型進行日照分析，受力分析等計算。

3.1.2 施工圖設(shè)計階段應用

主要是通過BIM技術(shù)應用解決2個問題，首先解決設(shè)計內(nèi)部各專業(yè)的協(xié)同問題，各個專業(yè)的模型都可以整合到一起，提前發(fā)現(xiàn)各專業(yè)間的碰撞沖突，從而提升設(shè)計成果質(zhì)量[4]。其次，解決設(shè)計與施工的協(xié)同問題，在EPC模式下，施工單位可以更早地介入設(shè)計過程中，提出施工合理化建議，優(yōu)化設(shè)計圖紙，保障深化設(shè)計的成果質(zhì)量，通過虛擬仿真漫游視頻向業(yè)主直觀呈現(xiàn)設(shè)計成果。

3.1.3 施工實施階段應用

此階段BIM技術(shù)應用主要分為3個類型，專業(yè)深化與加工、虛擬建造和交底以及場地部署策劃。

首先是專業(yè)深化與加工，這個環(huán)節(jié)是銜接深化設(shè)計與現(xiàn)場施工的中間環(huán)節(jié)，專業(yè)深化設(shè)計主要涵蓋了土建、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、機電、精裝修專業(yè)等，基于專業(yè)深化BIM模型開展施工節(jié)點深化，并形成綜合平面圖、剖面圖、支吊架加工圖等直接指導施工，保障各專業(yè)分包的施工質(zhì)量。其次虛擬建造和交底相關(guān)的應用，基于BIM虛擬建造對施工方案進行模擬，發(fā)現(xiàn)施工過程中可能出現(xiàn)的問題，進而優(yōu)化施工方案和計劃。最后是場地部署策劃應用，通過BIM模型提前對施工場地進行布置優(yōu)化，合理布置加工區(qū)、材料堆放區(qū)，提高場地利用率，減少材料的2次搬運。

3.2 智慧工地數(shù)據(jù)集成

項目智慧工地設(shè)備主要采用了勞務(wù)實名制、視頻監(jiān)控、揚塵監(jiān)測、塔機檢測、智能水電、Wi-Fi安全教育、VR體驗館、無人機等。整體部署與集成的考慮因素主要為以下3個方面：

項目整體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的搭設(shè)，根據(jù)使用要求，可能覆蓋施工區(qū)、辦公區(qū)和生活區(qū)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率能夠有效支持智慧工地設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸。

外部環(huán)境對于智慧工地設(shè)備的要求與限制，包括但不限于政府相關(guān)部門的對接要求，自然社會環(huán)境的限制條件等。

BIM+智慧工地系統(tǒng)平臺對于智慧工地設(shè)備型號的兼容性，對于數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)分析影響較大。

3.3 信息化智慧項目管理

各參建方充分利用BIM信息技術(shù)融入日常質(zhì)量、安全、進度、技術(shù)、資料等管理中，提高管理協(xié)同效率。

設(shè)計管理方面：建立項目圖紙問題閉合流程，跟蹤問題處理狀態(tài)和責任人，確保現(xiàn)場圖紙問題及時有效閉合，歸檔留存。

技術(shù)管理方面：施工圖紙、技術(shù)方案、交底資料以及設(shè)計聯(lián)系單等依托于平臺進行狀態(tài)跟蹤管理，并建立規(guī)范資料庫，便于項目技術(shù)資料共享和便捷獲取[5]。

生產(chǎn)管理方面：將BIM模型和生產(chǎn)任務(wù)相結(jié)合，以模型可視化方式表達現(xiàn)場生產(chǎn)任務(wù)的進度完成情況，并將每日現(xiàn)場進度照片上傳，做到對項目現(xiàn)場進度的虛擬跟蹤和有效把控。

質(zhì)量、安全管理方面：施工單位基于平臺開展問題自查自糾和隱蔽工程驗收;安全管理方面，施工單位基于平臺開展管理動作記錄和重大危險源巡檢。EPC總包和監(jiān)理單位對現(xiàn)場巡查問題發(fā)起整改流程并跟蹤閉環(huán)，通過大數(shù)據(jù)進行問題類別、整改效率和發(fā)展趨勢分析，強化質(zhì)量安全管控的針對性。同時，建立重大危險源二維碼信息庫，規(guī)范化管理項目特種設(shè)備、特種作業(yè)人員和危大工程。

資料管理方面：各參建方基于協(xié)筑平臺，負責各自范圍的資料上傳，確保更新及時準確，實現(xiàn)資料內(nèi)部互通共享。建立蓋章審批、聯(lián)系單下發(fā)等項目部審批流程，規(guī)范流程管理。

4 結(jié)語

該項目通過BIM數(shù)字化建設(shè)，提升了整體工作效率，節(jié)約了大量成本費用，項目BIM數(shù)字化建設(shè)贏得了業(yè)主單位及所在地方主管部門的一致認可。在團隊建設(shè)方面形成一支具有BIM數(shù)字化策劃、部署、實施和管理的專業(yè)化團隊。在管理制度方面，總結(jié)形成一套可推廣、可復制的標準化BIM數(shù)字化部署解決方案，為后續(xù)項目提供了參考范式。

基于該案例項目的BIM數(shù)字化具體實踐，基本形成了BIM數(shù)字化部署實施解決方案，并獲得了一系列獎項，為同行業(yè)其他項目BIM數(shù)字化開展提供了一定的借鑒價值。

參考文獻

[1] 唐峻峰，汪潔.BIM技術(shù)在成都環(huán)球貿(mào)易廣場超高層建筑施工中的應用[J].施工技術(shù)，2017，46（11）：151-153.

[2] 王瑞，何春雋，劉智榮，等.超高層項目機電安裝BIM+應用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2016（3）：6-13.

[3] 石韻，劉軍生，韓大富，等.BIM技術(shù)在某超高層項目施工中的應用研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2015（3）：67-70.

[4] 李豐會，張超，楊林忠，等.BIM模擬安裝技術(shù)在建筑機電圖紙深化階段中的應用[J].建筑施工，2015，37（2）：240-241.

[5] 張小琳，魏立明.BIM技術(shù)在機電安裝工程中的應用：以某藥業(yè)固體制劑車間GMP建設(shè)凈化工程為例[J].吉林建筑大學學報， 2017（6）：63-65.