基于BIM 技術(shù)的裝配式制冷機房施工管理

霍金龍

（五冶集團上海有限公司，上海 201900）

0 引言

本文以舒城縣中醫(yī)院項目制冷機房為例，探索工程項目的創(chuàng)新管理模式。基于BIM 技術(shù)的裝配式制冷機房施工管理，包括4 個階段，即深化設(shè)計階段、預(yù)制加工階段、運輸階段以及現(xiàn)場裝配階段。本項目使用的主要軟件有Revit2021、Fuzor2021、魯班工程管理數(shù)字平臺等。

1 工程概況

舒城縣中醫(yī)院項目位于安徽省六安市舒城縣，總建筑面積為 103688.09m2；其中地上75350.64m2，地下28337.45m2。項目制冷機房位于地下一層，機房建筑面積約360m2，門急診、住院部大樓設(shè)置集中冷源系統(tǒng)，采用3 臺制冷量為2110 kW 的離心式冷水機組。機房內(nèi)設(shè)備繁多、管線密集、縱橫交織，包含了暖通水系統(tǒng)、給排水、消防、強電橋架、排風(fēng)、新風(fēng)等專業(yè)管線和3 臺冷水機組、4 臺冷凍水泵、4 臺冷卻水泵、分集水器等設(shè)備。

2 裝配式制冷機房的優(yōu)勢

2.1 成本降低

應(yīng)用BIM 技術(shù)優(yōu)化機房管線排布和進行數(shù)字化預(yù)裝配，減少材料用量和材料損耗。構(gòu)件工廠化預(yù)制加工后運輸至現(xiàn)場裝配，可以減少施工現(xiàn)場需要使用的設(shè)備和現(xiàn)場人工。從而有效地降低制冷機房施工成本。

2.2 工期縮短

裝配式施工可以提前進行深化設(shè)計和預(yù)制加工，可以讓大部分現(xiàn)場施工工序提前到工廠完成，現(xiàn)場施工只有裝配工序，一次性全部安裝到位。大大縮短現(xiàn)場施工的工期。

2.3 質(zhì)量提高

構(gòu)件工廠化預(yù)制加工，通過采用大型自動設(shè)備進行構(gòu)件切割、焊接等加工，提高了構(gòu)件質(zhì)量及成型觀感。

2.4 綠色低碳

施工現(xiàn)場無切割、無焊接只有裝配工作，全程施工無火花、煙霧、粉塵污染，真正做到了節(jié)約能耗及綠色建造，降低施工階段的碳排放。

3 裝配式制冷機房的BIM 應(yīng)用

3.1 組建 BIM 團隊

BIM 團隊是保證BIM 應(yīng)用落地的關(guān)鍵，本項目由總承包項目經(jīng)理牽頭組織協(xié)調(diào)各個相關(guān)方，BIM 團隊人員由業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計院、施工總承包、專業(yè)分包、設(shè)備和材料供應(yīng)商等的相關(guān)人員組成。

3.2 BIM 應(yīng)用制度和實施方案

BIM 團隊組建后，BIM 工程師制定BIM 應(yīng)用制度，編制BIM 實施方案和執(zhí)行計劃，項目經(jīng)理協(xié)調(diào)項目相關(guān)資源，調(diào)整項目管理模式，為BIM 落地應(yīng)用創(chuàng)造相適應(yīng)的環(huán)境。

（1）明確BIM 應(yīng)用實施過程中項目各方人員職責(zé)。

（2）保證BIM 應(yīng)用上的投入，作為決策者不能只看資金角度的投入產(chǎn)出比，而應(yīng)看綜合的投入產(chǎn)出效應(yīng)，表現(xiàn)在：投入BIM 技術(shù)，產(chǎn)出技術(shù)難關(guān)攻克和虛擬建造成果；投入BIM 技術(shù)，產(chǎn)出項目管理綜合能力的提升；投入BIM 技術(shù)，產(chǎn)出企業(yè)競爭力的提升和技術(shù)創(chuàng)新的社會形象。

（3）BIM 優(yōu)化方案：BIM 工程師建立機房模型、管線綜合排布和優(yōu)化設(shè)計后，安排具有豐富施工經(jīng)驗的技術(shù)人員對BIM 模型進行審核和提出進一步優(yōu)化建議，確保BIM 模型的可實施性，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

3.3 建模和管線綜合排布

本項目按照中國五冶集團建筑信息模型（BIM）建模標準QB/MCC5-BIM01-2021 分別建立制冷機房建筑結(jié)構(gòu)模型和機電各專業(yè)模型，如圖1 所示。

圖1 舒城縣中醫(yī)院制冷機房BIM 深化模型

（1）開始建模前，BIM 工程師和總包、專業(yè)分包技術(shù)人員一起對設(shè)計圖紙進行全面的審核和梳理，圖紙問題反饋給設(shè)計院，防止設(shè)計圖紙修改影響B(tài)IM 應(yīng)用實施。在基于CAD 平面圖紙解決明顯的碰撞及施工空間不足問題后，BIM 工程師基于BIM 三維模型進行管線綜合排布。

（2）現(xiàn)場測量復(fù)核建筑結(jié)構(gòu)施工誤差，復(fù)核內(nèi)容包括梁、柱、墻等，設(shè)備廠家提供制冷機房設(shè)備參數(shù)，BIM工程師根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整BIM 模型后開始排布機房中的設(shè)備和專業(yè)管線，所有設(shè)備沿著機房墻圍合式布置，主管道布置在中央?yún)^(qū)域上空，在進行機房空調(diào)管道優(yōu)化排布的同時，綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)和其他各專業(yè)管線經(jīng)管綜排布后，完成空調(diào)水管道、風(fēng)管、橋架等主要管道的安裝位置及標高的確定。

（3）BIM 深化設(shè)計中最關(guān)鍵的就是對制冷機房管道進行合理分段，這影響著機房裝配式施工能否順利進行。需要將管道的拆分情況結(jié)合預(yù)制構(gòu)件運輸和制冷機房施工現(xiàn)場的實際情況，再經(jīng)過詳細的計算和模擬施工流程，從而確定機房管道模塊。

4 BIM+裝配式制冷機房的施工管理

醫(yī)院項目具有專業(yè)性強、涉及專業(yè)多樣、功能復(fù)雜、施工及運營復(fù)雜等特點，有限的工期內(nèi)，各專業(yè)配合緊密，工序穿插容易產(chǎn)生矛盾，管理難度大，質(zhì)量要求高，一直是建筑行業(yè)中工程管理的難點。制冷機房是建筑暖通系統(tǒng)的核心部分，是機電安裝施工管理的重點。

4.1 預(yù)制加工

BIM 深化設(shè)計導(dǎo)出預(yù)制構(gòu)件機械加工圖，根據(jù)施工現(xiàn)場安裝順序確定構(gòu)件加工順序，并給每個預(yù)制構(gòu)件編號，派專人駐場每天檢查、定期復(fù)核，預(yù)制構(gòu)件加工完成后在平臺上進行預(yù)拼裝及消除制造誤差。

4.2 構(gòu)件運輸

對所有構(gòu)件張貼二維碼，包含系統(tǒng)類型、裝配順序編號、規(guī)格尺寸等信息標識，運輸前做好成品保護，合理擺放預(yù)制成品構(gòu)件，充分利用運輸車的空間，提升運輸效率。構(gòu)件運輸至現(xiàn)場，現(xiàn)場人員通過手機即可掃描構(gòu)件二維碼中的內(nèi)容。

4.3 現(xiàn)場裝配

（1）本項目利用BIM 技術(shù)進行施工模擬，提前發(fā)現(xiàn)問題和優(yōu)化施工方案，施工前應(yīng)用BIM+VR 進行三維可視化技術(shù)交底，現(xiàn)場根據(jù)施工模擬完成預(yù)制構(gòu)件裝配。

（2）裝配式施工可能會在每個預(yù)制構(gòu)件裝配的時候都出現(xiàn)幾毫米的誤差，如果誤差疊加起來超過五毫米之后，就會出現(xiàn)裝配施工無法進行的情況。本項目制冷機房施工分為三個施工區(qū)：A 區(qū)冷水機組、B 區(qū)泵組、C 區(qū)分集水器，施工順序為A→B→C，分別完成三個施工區(qū)內(nèi)的裝配施工后，采用模塊化組對結(jié)合補償段的裝配方式消除裝配誤差，先進行現(xiàn)場實地測量，再預(yù)制加工三個施工區(qū)之間的連接管道后進行現(xiàn)場二次裝配施工。

4.4 技術(shù)與管理創(chuàng)新

在建筑市場競爭日益激烈的環(huán)境下，建筑施工企業(yè)要想更好地可持續(xù)發(fā)展和發(fā)揮競爭優(yōu)勢，就必須提升企業(yè)的管理水平和核心競爭能力，就必須不斷地進行技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新。隨著BIM 技術(shù)應(yīng)用的深入發(fā)展，其定義更新為“Building Information Management”，BIM 技術(shù)不只是建模而是將BIM 應(yīng)用融入項目管理和技術(shù)創(chuàng)新。BIM 技術(shù)的應(yīng)用是建筑業(yè)企業(yè)必備的能力之一，已經(jīng)深深的融入建筑行業(yè)建設(shè)過程中，BIM 技術(shù)是整個建筑行業(yè)的改革、數(shù)字化推進的重要組成要素，企業(yè)對BIM 技術(shù)必須是主動深入的應(yīng)用推進，加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型，才能迎接行業(yè)的改革大潮。

4.4.1 BIM 應(yīng)用存在的問題及建議

BIM 在國內(nèi)已經(jīng)發(fā)展十幾年了，很多大中型項目應(yīng)用了BIM 技術(shù)，建了漂亮的模型，做了炫酷的視頻，參加各類BIM 大賽并獲獎，但是很少有項目做到真正的落地應(yīng)用和發(fā)揮BIM 的價值。其中一個重要原因是BIM 技術(shù)應(yīng)用需要管理機制的配合，BIM 要與現(xiàn)階段管理模式結(jié)合應(yīng)用，BIM 技術(shù)的落地應(yīng)用絕不是一個部門能做的，而是各部門之間緊密配合共同推動落地應(yīng)用。

BIM 從業(yè)人員大多是“翻?！奔夹g(shù)人員，還有一些是具有一定技術(shù)工作經(jīng)驗的專業(yè)人員，BIM 技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需要技術(shù)型的BIM 人才，更需要管理型的BIM 人才，但是具有豐富項目經(jīng)驗的技術(shù)或管理人才，很多都已經(jīng)身居要職，不愿意突破舒適區(qū)，也不會去負責(zé)或參與BIM 工作?，F(xiàn)狀是在大多數(shù)的企業(yè)和項目中，BIM 人員已經(jīng)越來越邊緣化，很多人逐漸離開了BIM?？偨Y(jié)來說，BIM 的發(fā)展離不開企業(yè)人才發(fā)展機制和行業(yè)對于職業(yè)發(fā)展的認同，健全知識結(jié)構(gòu)體系，合理規(guī)劃人才發(fā)展的職業(yè)通道，培養(yǎng)人才同時留住人才，只有這樣BIM 才能持續(xù)推動發(fā)展下去[1]。

4.4.2 VDC 虛擬設(shè)計和施工技術(shù)

建筑的設(shè)計和施工過程主要涉及建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、給排水、暖通、精裝修等多個專業(yè)參與的復(fù)雜系統(tǒng)，傳統(tǒng)的二維設(shè)計無法做到各專業(yè)間的相互協(xié)同，醫(yī)院項目復(fù)雜性與專業(yè)性突出、涉及專業(yè)多樣、功能復(fù)雜、機電管線密集、施工管理難度大，施工過程中的管理工作大都依靠項目管理者的個人經(jīng)驗，這往往給項目的各種管理帶了許多不確定性。本項目利用Revit2021、Fuzor2021、3D Max 等軟件，實現(xiàn)三維協(xié)同設(shè)計和虛擬建造，讓項目管理變得更加科學(xué)可靠。

VDC（Virtual Designand Construction）虛擬設(shè)計和施工是在現(xiàn)場實際建造之前，項目團隊在虛擬環(huán)境中模擬設(shè)計和建造的流程。從本質(zhì)上講，VDC 先是Virtual，然后Real 的“Build Twice”。兩次建造的目標是優(yōu)化施工工序順序、節(jié)約施工時間、減少返工、降低施工成本和優(yōu)化人材機投入[2]。要真正實現(xiàn)數(shù)字化施工，發(fā)揮施工總承包單位的EPC 優(yōu)勢，實現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計、科學(xué)策劃、高效組織管理、合理工期與成本的多贏目的，BIM技術(shù)是必不可少的。

4.4.3 IPD 整合項目交付管理模式

美國建筑師協(xié)會（AIA）提出的 IPD（Integrated Project Delivery）項目整合交付模式是一種結(jié)合BIM 技術(shù)的建筑項目執(zhí)行模式，其理論重點在于應(yīng)用BIM 技術(shù)輔助專業(yè)協(xié)同整合以提升項目的整合效益。IPD 是一個建造流程和合作方式比較理想化的狀態(tài)，主要的特征是合作高度協(xié)同化，業(yè)主、設(shè)計、總包、分包等參與方在設(shè)計階段就參與到項目中, 通過應(yīng)用BIM 技術(shù)進行虛擬建造,共同對設(shè)計進行改進,并共享收益、共擔(dān)風(fēng)險。IPD 的核心是從項目一開始建立一個由項目主要利益相關(guān)方參與的一體化項目團隊，這個團隊對項目的整體成功負責(zé)。BIM 是支持IPD 成功高效實施的技術(shù)手段，IPD 是最大化BIM 價值的項目管理實施模式，傳統(tǒng)的項目實施模式是設(shè)計、施工等參與方的分階段介入，其結(jié)果就是設(shè)計階段的BIM 模型僅僅包括了設(shè)計方的知識和經(jīng)驗，很多施工問題還得留到施工現(xiàn)場才能解決[3]。

醫(yī)院項目具有復(fù)雜性與專業(yè)性突出、涉及專業(yè)多樣、功能復(fù)雜、施工管理難度大等特點,探索應(yīng)用IPD 項目管理模式十分必要。本項目以建筑暖通系統(tǒng)的制冷機房施工為切入點,構(gòu)建基于IPD 模式的協(xié)同管理體系和組建一體化項目團隊。IPD 模式雖然項目前期投入時間精力多，但結(jié)果表明最終是可以節(jié)約相當(dāng)長的工期和不小的成本。

5 結(jié)語

制冷機房裝配式施工在我國建筑機電安裝工程中的應(yīng)用處于初期階段，只要我們從業(yè)人員引起足夠重視，積極推廣和應(yīng)用，不斷探索和總結(jié)，提升施工工藝和管理水平，將縮短工期和綠色施工的效果展現(xiàn)出來，并能夠讓企業(yè)提升經(jīng)濟效益。機房預(yù)制裝配式施工是機房工業(yè)化發(fā)展的必然趨勢。

綠色建筑、工業(yè)化建筑、BIM 技術(shù)是影響建筑業(yè)未來發(fā)展的3 大重要因素。其中，綠色建筑是未來建筑行業(yè)發(fā)展的指南針，未來的建筑技術(shù)也一定會向綠色、循環(huán)、低碳的方向發(fā)展。未來的裝配式建筑是一種生產(chǎn)方式，而BIM 技術(shù)就是綠色建筑與裝配式建筑前進的催化劑。發(fā)展BIM 技術(shù)與建筑工業(yè)化融合的綠色建筑將是未來建筑業(yè)的主要目標。