BIM技術在廠房機電工程施工管理中的要點研究

任志宏

上海韓科建設工程有限公司 上海 201613

在建筑業快速發展的大背景下，工程項目的建設規模、技術難度均已大幅度的提升，繼續沿用傳統建造模式的管理方法，已難以適應工程建設和行業發展的要求。BIM是一個完善的數據集成平臺，可以精確地管理工程項目壽命周期內的建筑信息，具有可視化、模擬性、協調性等技術特點以及在工程項目的設計階段、施工階段和運營階段的技術優勢。BIM受到業界廣泛關注，在此背景下遠景風機廠房建設項目也引入并應用了BIM技術。遠景風機一期工程，項目總投資40億元，用地面積約400畝，原計劃建設6GWh產能，由于市場持續利好和遠景設備工藝技術革新，該項目一期由原6GWh提升到10.5GWh，一期總投資提高至45.23億元。通過對工程項目的施工總體布置及規劃、施工方案、進度計劃、資源配置、施工管理和相關技術措施、項目風險預測防范及應急預案、合理化建議等各方面進行綜合研究討論，同時運用BIM技術進行總體協調和管控，確保項目施工的順利進行，并如期交付。

1 機電工程施工管理的難點與解析

1.1 交叉施工組織協調

由于項目體量大、任務重、工序繁雜、工期緊張，在施工過程中，土建、機電等分部分項工程施工都交織在一起，交叉施工需要高效的組織和協調力，因此可將BIM技術作為行之有效的施工組織方法[1]。

1.2 機電功能需求

項目中機電工程內容多、專業性強、參建隊伍多，機電工程各專業之間亦存在交叉作業和管線重疊等問題，因此需要對各專業、各分部分項工作進行系統化的建模和統籌安排，提高工程施工的組織性和條理性，確保工程施工順利開展，合理優化工作推進過程。

2 機電工程主要分項內容

（1）暖通系統：防排煙和自動報警系統、中央空調冷凍站內全套設備、工藝冷卻水系統、冷卻水循環系統、分體空調或自帶冷源的風柜及風機盤管、潔凈房、干燥房、空調車間的風管或送回風末端風口及通風排氣系統等。

（2）配電系統：除配電房內高低壓配電系統以外，其余所有各棟、各房間的動力、照明及插座系統及其相應的橋架配管，室外電纜井、開挖埋管（強弱電管）等，電氣專業相關的工程均在本包范圍內，而安防、門禁及綜合布線系統不在施工范圍內。

（3）給排水系統：軟化水系統、純水系統、蒸汽凝結水系統（考慮收集）、工藝廢水系統、消火栓系統、噴淋系統、應急噴淋及排水系統、生活排水系統、雨水系統。

（4）潔凈工程：潔凈板隔墻及門窗、潔凈天花吊頂、風淋室、緩沖間、潔凈室內包柱、包消火栓、防撞柱、防撞欄、移交成品地面保護（不含環氧地坪和不銹鋼地面施工）；二層平面圖中無鋼平臺區域，所對應一層頂棚位置需要做鋼構轉換層不在施工范圍內。

（5）動力系統：壓縮空氣系統（含空壓站內全套設備）、NMP罐區及輸送系統、蒸汽管道等。

（6）自控系統：所有成套或單機自動啟停需要的控制系統。

3 工業廠房項目中機電工程施工管理要點

3.1 BIM技術應用

綜合項目施工的主要內容和難點，借助BIM技術實現項目方案比選、場地布置、機電管線綜合、施工深化設計、工藝模擬、預制加工、通過BIM管理平臺實現安全管理、質量管理、進度管理、成本管理、資源管理、智慧工地、環境管理、資料管理、運行管理等方面，以提高項目管理的信息化水平和效率[2]。

3.2 BIM技術路線及總體實施流程

3.2.1 BIM技術路線

為了保證本項目BIM的順利實施，設定了項目的BIM技術路線圖，具體如下：BIM總體實施方案→成果描述→BIM組織架構表→BIM執行計劃書→最初的BIM模型→施工深化圖紙→施工變更引起的模型修改→碰撞檢測報告及解決碰撞→4D施工模擬及進度優化→安全、質量、成本、物資、資料等管理→BIM竣工模型。

3.2.2 BIM總體實施流程

根據建設方和項目的具體要求，進行項目BIM總體實施方案的編制。根據業主提供的BIM項目實施標準系列，對項目BIM模型的建模精度、命名規則、人員的操作權限、版本變更管理、數據提取原則以及項目部相關人員培訓等要求，進行項目BIM應用策劃書的編制。收集信息、完成現有圖紙的機電模型以及根據現場施工的實際情況，經建設方和設計單位一致通過的施工圖紙，來調整和修改設計機電模型，最終應做到機電模型與實際施工相一致。

（1）技術指標實時輸出和跟蹤，隨著工程進度和現場機電安裝工程圖紙(含設計變更、圖紙會審紀要)的變化更新，來及時地更新BIM模型，包含但不限于機電安裝專業相關面積、平面、立面、標高、節點、墻體、樓梯、扶梯、車道、冷卻塔外包、暖通、強電、弱電、給排水等所有機電安裝專業的相關構件尺寸等信息。

應用目標：隨工程進度及現場機電安裝圖紙的更新及時更新模型。

應用方法：在Revit根據施工進度及時更新模型，利用Revit中明細表等工具提取指標。成果交付物：見下表。

表1 成果交付物（一）

（2）電氣工程

對建筑內設施、設備線路進行配置，并對設計院所提供的圖紙進行原理、配置、能效等各方面的審核。在此基礎上進行圖紙深化，最終得出可執行的BIM方案。

應用目標：提取、收集施工所需要的定位、規格等相關信息，完成設計方案的模型深化。

應用方法：整合相關專業模型，進行碰撞檢查。根據相關信息在Revit中使用開洞工具對土建模型進行精確開洞，以提供機電安裝工程模型中需要的預留孔洞信息。成果交付物：見下表。

表2 成果交付物（二）

（3）暖通工程

對建筑內、建筑應需水暖、風管、空調水管及設備進行配置，針對設計院所提供的圖紙進行原理、配置、能效方面的審核，進行相關圖紙深化，得出可最終執行的BIM方案。

應用目標：針對原始方案進行模型深化，提取施工需要的定位及規格信息。

應用方法：整合其他專業模型進行碰撞檢查，在Revit中使用開洞工具對土建模型進行精確的開洞，以提供機電安裝工程需要的預留孔洞。成果交付物：見下表。

表3 成果交付物（三）

（4）給排水工程：建筑內、建筑應需給水、排水管路及設備配置，針對原始方案設計院所提供的圖紙進行原理、配置、能效方面的審核，并在此基礎上進行圖紙深化，最終得出可執行的BIM方案。

應用目標：針對原始方案進行模型深化，提取施工需要的定位及規格信息。

應用方法：整合相關專業模型，進行碰撞檢查，根據相關信息在Revit中使用開洞工具對土建模型進行精確開洞，以提供機電安裝工程中需要的預留孔洞信息。成果交付物：見下表。

表4 成果交付物（四）

3.3 BIM執行規劃

BIM執行流程設計如圖1所示。

圖1 4D協調的進度模擬

3.4 施工碰撞檢查分析

3.4.1 碰撞檢查應用

碰撞檢查，是指在建立的BIM三維空間幾何模型中，提前預警工程項目中建筑、結構、暖通、消防、給排水、電氣橋架、設備、幕墻等各個不同專業在空間上的沖突、碰撞問題。通過預先發現、判斷分析和解決這些碰撞問題，來提高工程項目總體的設計質量并減少施工各階段的不利因數和對施工過程中的不利影響。

應用目標：整合項目各專業的模型，檢查各專業自身和相互間的碰撞，生成碰撞報告。

應用方法：將各專業模型分別導入到Navisworks中進行整合。利用Navisworks碰撞檢查工具進行：自相交碰撞、各專業間硬碰撞、間隙碰撞的檢查，并生成最終碰撞報告。成果交付物：見下表。

表5 成果交付物（五）

3.4.2 執行流程

施工碰撞檢查的執行流程見圖2。

圖2 協調碰撞檢測

3.5 BIM成果交付及應用考核

3.5.1 BIM成果交付

在竣工驗收前，按照要求基于設計和施工的信息模型，根據現場完工后實測結果，建立與工程實際現場完工狀態相一致，并符合相關規范和建設方精度要求的竣工信息模型。并結合項目維護管理要求，優化、去除項目建設過程的冗余信息，最終完成有效設計和施工信息的加載。包括：建筑信息、結構信息、質量信息、工期信息、圖紙信息、材料信息、安全信息、設備信息、維保信息等，具體需滿足運維需求。（1）模型及信息的創建范圍及深度：在原設計方案模型和施工過程模型的基礎上，通過修改、刪除、增加或細化等方式來調整模型元素，最終創建出竣工驗收模型；（2）模型細度：要與工程實體、竣工圖紙等相符合，需要具備設備編號、資產編碼、工程資料編碼等相關信息，并需滿足竣工資料歸檔和向建設方進行資產移交的要求；（3）成果文件：主要有竣工驗收模型及模型、竣工圖紙、設施設備清單、設備使用說明書、施工表格數據等文件[3]。

3.5.2 BIM應用考核

在項目實施過程中，根據建設方提供的“BIM技術標準體系”相關文件的考核內容、要求及頻次等，針對BIM應用執行進度、提交成果的質量等方面，協助建設單位對項目施工參建方的BIM工作進行定期、不定期的考核，并且對于考核中所發現的問題進行整理和分析，然后提出針對性解決方案。

4 BIM技術的綜合效益

BIM技術在項目的投資決策階段、設計階段、施工階段、運營階段等，都發揮著巨大的效益，并且這些效益涉及項目的質量控制、進度控制、安全控制、成本控制、可建造性、易于維護性、信息管理的各個方面，全面改進了項目管理績效。應用BIM技術能夠更好地控制項目的質量、工期和成本，可以提高項目成員之間溝通與協作的效率。

設計方面：BIM能夠實現施工詳圖的三維可視化，從而協助設計人員做出重要決策，顯著減少設計錯誤。施工方面：BIM可以建立模型并識別施工過程中可能出現的碰撞問題，從而避免工程錯誤和返工。成本控制方面：BIM提供的綜合信息更有利于快速進行成本估價、降低估價成本、提高估價準確度。進度控制方面：BIM能夠為項目提供進度的集成信息，并且在項目實施過程進行動態變化展示，從而優化、加快項目交付進度。信息管理方面：BIM有利于實現項目成員之間更高效的信息共享，進行項目實施過程的動態模擬，提高項目管理績效。

5 結束語

隨著信息技術和計算機技術的不斷發展，新管理技術、理念的進步，BIM技術在建筑的各個領域得以更為廣泛的應用，在一定程度上推動著我國工程技術的持續發展和改進，促使中國建筑技術創新更上一層樓。