機電BIM模型集成在施工階段的應用

林琦龍 陜西建工第十一建設集團有限公司

1 前言

目前，建筑行業正在漸漸朝著信息化技術方向發展，研究BIM 技術在機電安裝施工中的應用，在項目全過程管控中能更好的發揮參考作用。將BIM 技術中的關鍵技術優勢合理應用到機電工程的建設中，是目前機電現場施工管理模式中一種，直接影響著現場施工管理的水平。目前，許多機電工程領域的建筑和制造企業已經意識到BIM 技術在機電施工領域的重要性，改變了中國傳統的管理模式。利用BIM 核心技術管理機電設備工程施工過程中的日常工作，從電氣給水管道布置、各類給排水設施安裝到施工項目進度控制、施工項目質量和監理等，形成統一的控制體系，使機電設備施工項目管理更加簡單、高效、合理、有序。BIM 技術在電力工程建設單位中取得了普遍使用，也為電力工程建設的進步發揮關鍵價值。

2 BIM技術

2.1 BIM技術的基本概念

BIM技術指的是建筑信息模型，該項技術在建筑領域有著廣泛應用，在建筑機電工程中主要應用于施工、工程設計等環節。建筑信息模型屬于一種數據化工具，具有可視性、模擬性、出圖性、優化性等幾大特征。建筑信息模型可借助于三維數字技術注入建筑機電工程中，并可集中整合和處理建筑機電工程中所有環節的資料，并將整理完成的資料在3D 模型中體現出來，如此構建出建筑生命周期模型，便可統一掌控建筑工程相關信息。借助于該模型工程人員還可獲取精準的數據，為后期制定施工決策方案提供數據支撐。

2.2 BIM技術的應用技巧

2.2.1 結果可視化

傳統的建筑設計方式是二維平面設計，設計人員通過繪制線條進行表達，具體的構造方式則需要參與人員自行想象，給施工階段帶來很大的不確定性。而利用BIM技術，可立體化顯示收集到的數據信息，使相關人員直接了解建筑的內部構造，從而保證施工進度和質量。

2.2.2 實施機電工程虛擬化

在設計期間，無法規避的會產生數據偏差，要是通過2D 工程圖，需要設計師優化升級整個工程圖這將拖慢施工進度。在該環節，BIM技術能夠應用到測試與監督項目設計的整個環節，同時各個組件都能夠合理的關聯整個項目，實現高效修改部分區域，而其余部分不發生改動，進一步合理提高設計效率。

2.2.3 設計中的協調和優化管理

大多數建筑工程都需要各部門的人員配合工作，而傳統的二維平面設計圖紙并不能準確的展現數據信息，導致施工階段存在很多沖突。例如供暖部門人員需要布置管道，而給排水工程同樣需要布置管道，很容易導致兩個部門工作發生沖突。而通過BIM 技術，可以生成各項協調數據，有效解決各部門工作間的沖突問題。

2.2.4 數據定位全面性

在建筑工程中利用BIM技術，可真實模擬機電工程的各個管線以及施工路線，將真實的施工情況利用BIM技術再現，并通過反饋的數據信息確定問題出現的原因，有利于制定正確的解決方案。還可通過數據定位，及時找到出現問題的位置，并制定解決方案，有利于提高施工質量和效率

3 機電工程的特點

機電工程重點涵蓋了建筑工程施工結束之后與電氣、通信、采暖、給排水等工程有關的項目，而在該部分施工操作期間，不管哪個環節不達標都會直接影響建筑的成功實施。

3.1 技術要求高

要想增強機電安裝的施工水平，應該采用更加先進的安裝技術、設備與材料。在使用各種機械設備時，要達到更高的標準，其中包括設備吊裝與測試等；同時在驗收各種類型的設備時，也會具有部分差異。另外，在電氣設備施工操作時，所應用的關鍵材料十分廣泛，其安裝環節也相對繁瑣。

3.2 覆蓋范圍廣

機電安裝與多樣化的專業內容相關，并且在安裝期間，還與設備的采購、安裝、調試等工作內容息息相關。

4 在機電施工中應用BIM集成模型

現階段，人們的日常生活與用電具有非常大的關聯，同時人們對機電工程的標準也變得更加嚴格。由于現代化的高層建筑、大規模建筑結構非常繁瑣，二維的平面設計圖要想充分全面地表達設計意圖具有一定的困難；而施工企業在機電施工期間采取粗放式管理，不但花費大量的人力、物力、財力，也常常使得管道與構件、管道與管道相互出現碰撞，更嚴重的還會再次返工，造成施工企業出現經濟損失。將BIM集成模型應用到機電安裝施工過程中，就能夠提高施工效率，并完善施工組織設計，防止管線、管管之間發生碰撞，達到精細化、數字化的施工管理，并確保施工質量。

4.1 施工準備

以往機電施工準備階段，應該選擇和確定現場的運輸線路，并優化臨時的用電、用水、排水網絡系統，同時設置好材料放置的區域，所以務必實地勘測。操作人員通過BIM 技術只用實現BIM 參數化模型和GIS 系統的交互，并了解GIS 系統中的水源、電力、地理信息等數據，再整體考慮技術標準、建筑地點、建筑面積、建筑高度、材料的應用情況等，就能夠更高效地規劃布置施工現場，節省了實地勘測的環節，節約大量的人力、物力。

4.2 建立模型

在建筑物機電工程施工期間，存在兩種BIM模型構建方式。（1）在取得設計單位所提交的2D 設計之后，再通過BIM 技術進行3D 模型的創建。（2）在設計過程中，創建BIM的基本模型，在施工期間，就能夠把設計最開始的建模放置到和施工存在關聯的模型當中，不用反復多次的建模。在應用該種建模方法時，應該將軟件對接，并且實現設計過程與構造過程相互轉換，能夠得知，不管通過何種BIM建模的形式，都需要從建筑機電工程的規劃、設計以及施工的角度補充與更改模型數據庫的關鍵點，從而保證數據庫完整性。

4.3 碰撞試驗

在建筑機電工程中，需要安裝大量的管線，包括供暖管線、供水管線等。傳統的平面設計技術只能標注大概的位置，無法準確描繪數據信息，常常會出現施工碰撞等情況，包括管線與設備碰撞、管線與管線碰撞等，對施工進度和施工質量造成了嚴重的影響。而將BIM技術應用在機電工程施工中，可有效檢測碰撞，合理進行管線布局，從而保證施工進度和質量。例如，技術人員需要收集施工現場各管線的分布數據，并將數據信息輸入計算機中。將管線的分布情況顯示在BIM建筑模型中，可及時發現各管線存在的碰撞問題，并結合與分析實際施工情況，重新規劃管線布局，從而實現最佳布局效果，可以有效避免碰撞問題的發生，避免對施工質量和進度造成影響而增加工程成本。

4.4 預留預埋

在進行機電施工的后期階段，對設備和管件預留預埋也是十分重要的環節。預留主要涵蓋了對墻上、板上的各種管道預留空地，而預埋主要指的是預設埋線管、開關盒、過路盒、分線盒等線盒，要是提前預留在剪力墻上的洞孔或者預埋套管部位產生誤差，就會由于計算失誤導致返工，更嚴重的還會對建筑結構的受力造成影響。以往的技術人員只能將預留預埋的計劃呈現在二維平面的設計圖上，不可避免地會發生漏、錯、缺、碰的情況，還不能了解機電系統管線能否發生交叉、拐彎現象。而在使用了BIM 技術之后，預留預埋操作能夠更多樣化地呈現建筑構造三維可視化信息，精準察覺孔洞預留需要的大小、規格、高度與地點，以及測算預留孔洞能夠承受建筑結構的受力，進一步防止不必要的返工操作，提升施工質量。

4.5 虛擬施工，全面檢查

在建立模型、碰撞試驗并對管線預留預埋之后，要想確保機電施工的可操作性，還可以通過BIM技術的應用，按照GIS 系統收集現場所有環境數據，包括季節、氣候等不可抗力因素實施動態預測，并將其模擬呈現在電腦上，演示機電施工的整個過程，并在虛擬的操作過程中發現問題并合理解決。通過虛擬操作的動態調整，也極大地增強了方案的可操作性和合理性。在虛擬施工完成之后，還應該更加充分了解機電系統管線設備的空間整體效果、空間規劃等，達到美觀的目的。

4.6 幫助機電末端設備與裝飾定位

在整體的建筑機電施工過程，末端設備和裝飾的定位配合占據了重要地位，其和建造施工的美觀及可靠性有著緊密聯系。施工時，機電末端設備和裝飾的定位配合較難把控，同時，因為施工工人實際水平的差異，常導致施工時機電末端設備和裝飾定位配合之間問題重重。在這樣的情況下，合理利用BIM技術，在施工前就對機電末端設備和裝飾的具體網格設計進行建模并不斷修改，充分考慮不同零部件間的參數差異，可以有效幫助精準定位的實施，對實際施工具有指導意義，提高工程美觀程度。

4.7 工廠化預制

經過工廠化預制這一過程，即能夠幫助施工提前準備，還可幫助施工進度得到提升。最為關鍵的是，利用BIM 技術能有效延伸施工時間和空間，幫助縮短工期，降低施工危險性，最大程度的提高施工質量，節約施工成本。比如，工期緊張時，在方案確認后，即使土建還無法提供施工場地，也可以通過BIM技術虛擬建造，對某些大型、復雜構件提前進行工廠化預制。BIM 技術具備對構件部件的具體形狀、尺寸，后續安裝全面模擬的能力，提前把數據和模型發送至預制工廠，提前預制模型和參數，施工時只需直接組裝，極大地縮短了工期。

4.8 模型云運用

從建筑機電施工的角度出發，BIM技術能夠幫助模型的云運用，具有重要意義。BIM模型包含了建筑構件的一切信息，數據量龐大，對操作模型的硬件具有較高要求。而將模型存放在云端，即可在施工現場通過便攜設備查看、操作模型。以云端為平臺，可以幫助建筑機電工程中，設計模型、施工工序模型的溝通，并現場查看，實時、實地指導施工現場的工作人員、物資、安全等。

5 BIM技術在機電管理中的相關應用

在機電工程項目開展的過程中，管理工作也是非常重要的一項內容，通過BIM技術的應用可以達到高效的管理水平，在構建模型當中可以模擬出施工的管理方法，對推進項目的開展有著積極作用。

5.1 施工材料的統計

建筑信息模型在建筑機電工程中的應用主要是通過以下流程，具體包括：首先，應針對工程實施建模，而后以此為基礎與實際情況聯系，將系統所用的材料型號和規格等數據一并統計，以為項目的管理和策劃等提供一定的數據保障。因施工過程中不同施工階段對材料的要求有著一定的差異，因此，具體操作的過程中，務必要以各個施工階段確定的施工材料要求為準，進而在與建筑信息模型聯系的條件下獲取相關的數據。此類技術在建筑機電工程的有效應用，極大地保障數據模型在具體施工過程中的應用價值，對材料的計劃安排、人力部署等都有著顯著的促進作用。另外，對于建筑機電工程施工管理等高效率的推進提供了切實保障。

5.2 施工進度的管理

對于建筑機電工程來說，涉及的進度模擬一般都是在特定軟件的應用下進行，這樣可提升工作效率。工程管理主要是對當天的工作內容做出明確，同時還包括一些特定的標注。

工程施工的進度監督借助于特定的軟件即可進行，而即便出現一些突發情況也能及時有效地處理和防控，對于保障機電施工穩定高效地推進有著極為重要的促進作用，而這也是此類高效技術能夠廣泛應用的重要原因。

5.3 對工程造價成本的控制

因BIM技術中有三維圖形模式，且還能呈現出框圖出價的效果，對于工程預算無疑是極為便捷的，且所達到的預算也會更為精確。與此同時，此類技術還能進行資金的實時跟蹤，業主投入資金后即可完成相應的追蹤和更新記錄，不管什么時間都可查閱以上記錄。另外，此類技術在計算變更部分造價以及提升資金利用率方面，也有著極為顯著的應用價值，而這也是其能夠科學高效推進的一個重要原因。

5.4 竣工結算

通過BIM 中央數據庫可將大量涉及項目的信息存儲進來，比如變更簽證、合同、價格以及工期等，這樣可有利于很好地調用以及共享與項目相關的各項信息。結算人員可直接通過BIM 數據庫調取出結算費用、審核工程量等相關資料信息，可防止由于圖紙缺失或者竣工結算資料完善性不足等問題，導致工程結算無法順利開展。另外，還能夠有效減少竣工結算所涉及的工作，比如涉及變更、工程簽證、竣工圖紙繪制等。借助于BIM 技術能夠實現三維可視化核對工程量，從而有效提高工程計量的準確性和效率以及工程結算速率，有助于后期結算工作順利展開。

6 結束語

建筑信息模型主要是以建筑工程相關的專業數據和建筑工程的整體框架為準，構建相應的三維模型，顯然直觀性較之以往的二維模型更為顯著，且仿真性和模擬性方面也比較突出。因此，其在建筑機電工程中的應用，確實有著重要的現實意義。利用BIM技術建模，施工階段的每個環節以及各個要素等都能處在精細的管控之下，而立足于三維模型進行施工現場的指導也會更為高效科學，極大地保障了機電工程施工的便捷化和科學化。