BIM技術在汽車產業園建設中的綜合應用*
——以西安寶能新能源汽車產業園項目建設為例

楊 燕馬江萍趙華龍雷升杰

（1.西安培華學院，陜西 西安 710125；2.陜西建工第六建設集團有限公司，陜西 咸陽 712000）

“十四五”期間，我國汽車產業將加速向電動化、智能化、網聯化轉型升級，提升產業鏈供應鏈現代化水平，堅持創新升級，綠色低碳發展，對汽車產業園區數字化建造、智慧化運維提出更高要求。

在汽車產業園區建設過程中充分利用BIM技術，能夠促進園區精細化建設、高質量實施，實現綠色低碳等綜合效益[1]。

1 項目介紹

西安寶能新能源汽車產業園項目位于西安市西咸新區秦漢新城，總建筑面積42萬m2，項目建設內容包括：107055m2總裝車間、66670m2涂裝車間、27935m2沖壓車間、69700m2車身車間、發動機等單體鋼結構廠房和10幢倒班樓、公輔設施等鋼筋混凝土框架結構。

該項目意義重大，總投資約400億元，是寶能第一個面向智能化、電動化、網聯化、共享化的“新四化”自建整車制造基地。

項目實施難點是項目工程體量大、工期緊、質量要求高；大宗定制成品、半成品鋼構件數量規格多，僅四大車間超過11萬件，運輸難度、分區管理、綜合吊裝、管理復雜；項目專業化標準高，建筑功能系統眾多，專業碰撞、工序交叉等矛盾集中，總包施工組織繁雜，協調管理工作量巨大。采用BIM信息化管理技術開展在項目施工階段的綜合應用研究[2]，效果圖如圖1所示。

圖1 項目效果圖

2 BIM技術應用策劃

2.1 BIM團隊管理體系

集團公司技術中心選派BIM從業經驗豐富人員與項目BIM小組共同成立BIM工作站，管理體系如圖2所示，帶領項目BIM小組參與項目BIM實施。

圖2 BIM團隊管理體系

2.2 建模標準與BIM應用點

根據集團公司技術中心制訂的《陜建六建集團BIM實施標準》，總結制定了《西安寶能新能源汽車產業園項目BIM實施策劃書》，確定了建模標準及施工場地布置、深化設計、施工工藝與質量優化、BIM+創新技術、云平臺管理等應用點。

3 施工階段BIM應用

3.1 施工場地布置

汽車產業園區特別是整車生產車間各廠房生產工藝緊密關聯，建筑結構與車間設備安裝交叉施工，吊裝施工區域空間有限。項目借助集團公司建立積累的BIM族庫，修改完善形成該項目特有的生產、辦公、生活等臨時設施、消防安全、道路、高壓配電設施等模塊元素。結合施工進度與具體工藝動態創設施工場地布置模型，依據各施工階段工程實施重點不斷調整，提前策劃場地布置。廠房鋼梁、柱等主體吊裝施工場地如圖3所示。同時，利用Navisworks軟件對場地布置與主體施工搭建模型進行模擬預演，指導并檢查吊車型號、吊裝路線、安裝工序的合理性。通過對工序和構件設置碰撞范圍參數進行碰撞檢查。及時發現施工過程中的各類碰撞問題，并及時進行調整優化。對于軟件無法檢測項目工地的宿舍區、辦公區的防火間距不滿足4m等規范要求的細節，利用動畫漫游功能，施工工程師進行人工分區檢查。實現BIM技術對施工現場整體規劃，提前合理部署前期臨水、臨電、綠色施工、安全文明等，做到高標準策劃，各功能分區合理，最終確定平面布置圖。

圖3 主體吊裝施工場地

3.2 施工階段深化設計

該項目主要由沖壓、車身、涂裝、總裝四大工藝車間組成，結構形式以鋼結構廠房為主，項目圖紙復雜，利用Revit及Tekla建立全專業BIM模型，對梁柱節點、桁架節點、屋面節點、樓梯細部節點進行深化設計，如圖4所示。有效提高了施工工藝可操作性與施工質量，利用鋼結構模型進行可視化圖紙會審，有效排除復雜節點盲點，提升溝通效率，提高工程圖紙精準性。

圖4 梁柱、桁架設計深化

3.3 施工工藝與質量優化應用

3.3.1 優化型鋼懸挑式外腳手架逆向搭設施工方法

以往型鋼懸挑式外腳手架搭設時先安裝工字鋼，再搭設鋼管腳手架，工人在本層梁板施工過程中，沒有可靠的臨邊防護，需要等待本層梁板混凝土澆筑完成之后，再搭設腳手架。首先，本層梁板施工過程中，臨邊防護危險因素比較多；其次，懸挑架搭設完成之后才能夠開始下一層墻柱施工，影響工期。BIM小組參與“型鋼懸挑式外腳手架逆向搭設QC技術創新”的研究。

如圖5所示，通過對型鋼懸挑式外腳手架建模、輔助方案討論、施工模擬，最終確定方案，施工流程為：三層梁板混凝土澆筑前安裝預埋環→梁板混凝土澆筑→工字鋼安裝→腳手架安裝→三層墻柱及四層梁板施工→卸荷鋼絲繩安裝。

圖5 宿舍區型鋼懸挑式外腳手架模型

同時，進行可視化施工交底，并且通過導出工程量清單，在方案階段，及早準確地反饋給采購部門，節約工期。

3.3.2 杯口模板創新設計應用

工業廠房項目框架柱和承臺杯口數量大，所支設的模板類型繁多，該項目僅四大工藝車間杯口就達到1247個。通過建模歸類，將杯口四個棱角設置成通用部分，在支設不同的模板時，更換中間板的大小實現重復使用，如圖6所示，減少了模板加工材料資源浪費，縮短了模板加工時間，同時提高了施工效率，得到廣泛好評。

圖6 杯口模板創新設計應用

3.3.3 二次砌體精準排布

鋼結構廠房圍護填充墻體通常以加氣混凝土砌塊為主，砌筑工程量大，質量要求高，利用BIM5D云管理平臺進行二次結構砌體精細化排布，通過有效參數設置，實現高效精準排布，如圖7所示，滿足規范構造要求的同時減少材料損耗，實現三維可視化交底，BIM5D云管理平臺一鍵出CAD排布圖，砌體工程量信息輔助材料采購。

圖7 BIM5D精準排磚圖

3.3.4 質量通病質量樣板區優化應用

BIM小組前期策劃在施工現場合理設置集裝箱式樣板展示區，規范建筑工程施工工法樣板，制定出處理質量通病的預防措施和方法，更高層級的預防質量通病的產生，部分細部構造BIM模型與實體樣板對比如圖8所示。

圖8 屋面細部質量樣板展示

3.4 施工階段創新應用

3.4.1 云平臺全過程施工管理

寶能項目鋼結構用量大，其中四大工藝車間總用鋼量4萬多噸。鋼構件數量多，材料運輸及安裝管理難度大，采用云平臺對鋼結構出廠進場驗收、安裝、質量檢查全過程實時監控。通過大數據進行整合，及時快速反映在平臺上，為項目決策提供依據。

同時，運用移動設備對鋼結構構件的生產、運輸、進場、安裝、驗收等環節進行智能化管理。通過掃描二維碼，完成鋼構件狀態的更新，數據與BIM模型關聯，在平臺及時準確獲得反饋，實時更新，實施管理流程如圖9所示，有效促進現場施工進度，提升了管理效率[5]。

圖9 云平臺施工管理流程

3.4.2 BIM+VR技術創新應用

通過建立實景BIM模型，數據格式轉換，創建BIM+VR的安全教育平臺，如圖10所示。VR安全體驗將施工現場危險源集成在模擬系統中，讓施工參與者可以身臨其境的體驗施工全過程中“四口”“五臨邊”等各類危險場景，有效加強管理人員及勞務作業人員對危險源的辨識及防范。與傳統安全體驗區相比，價格合理，操作簡單，靈活方便，極大地節約了施工場地占地面積。

圖10 BIM+VR的安全教育平臺

3.4.3 BIM+AR技術創新應用

將BIM與AR技術結合，抽取項目施工中復雜節點、深化設計模型、圖集標準構造做法等建成LOD400精細化BIM模型，通過數據格式轉換呈現在AR展臺中，部分如圖11所示。掃描節點二維碼即在AR展臺720度視角全景呈現，可進行模型放大、縮小、旋轉、構件拆解與工藝講解等，盡可呈現。AR技術充分應用，施工現場技術交底可視化、流程具象化，更加直觀形象。

4 廣聯達BIM5D云管理平臺應用

項目BIM技術的應用秉承“實現建設項目全生命周期信息化精細管控”這一目標，利用BIM5D云管理平臺，將現場業務數據與硬件設備自動采集系統集成為現場管理數據平臺，實現互聯互通，即時呈現，打造“智慧工地”標桿項目。

廣聯達BIM5D云管理平臺以擬建廠房與地理信息模型為載體，施工過程中將進度、合同、成本、工藝、質量、安全、圖紙、材料、勞動力等信息統一集成，利用BIM技術的協同性、可視化等特點[6]，結合云計算、AR、VR、物聯網等技術綜合應用，從“人、材、機、法、環”等各方面生產要素全面、實時、智能監控管理，實現對施工現場一線作業層高效管理；同時，項目以進度為主線，成本控制為核心，參建主體多方協同，多級聯動，各階段提前策劃溝通，高效整合形成數字化生產經營管理平臺，保障項目建設目標順利實現[7]。

5 結語

分析總結了西安寶能新能源汽車產業園項目設計與施工階段BIM技術綜合應用，產生的良好經濟與社會效益，以BIM技術與“云、大、物、智”等新技術在西安寶能新能源汽車產業園項目的綜合應用為參考，對以汽車產業園為代表的鋼結構工業廠房建設項目信息化管理提供有力實踐舉措與可復制、可推廣應用經驗，BIM+、3D掃描等新技術、新設備、數字化協同管理云平臺在項目中創新應用，顯著提升了工業鋼結構廠房建設信息化、智能化水平。

在中國人口老齡化趨勢背景下，建筑行業數字化轉型升級必將加速完成，進一步探索BIM技術、云管理平臺與放樣、砌磚、抹灰等智能機器人新設備的融合創新應用是施工企業新的需求與發展趨勢。