BIM技術(shù)在EPC總承包項(xiàng)目中的應(yīng)用

馬少亭 商健 高黎

項(xiàng)目介紹

中國(guó)-馬來西亞欽州產(chǎn)業(yè)園位于欽州市南部，毗鄰廣西欽州保稅港區(qū)、國(guó)家級(jí)欽州港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，規(guī)劃面積55km2，是中馬雙方在中國(guó)西部合作的第一個(gè)工業(yè)區(qū)，包含科技研發(fā)區(qū)、配套服務(wù)區(qū)、居住區(qū)等功能。

中馬欽州產(chǎn)業(yè)園區(qū)啟動(dòng)區(qū)農(nóng)民安置房項(xiàng)目共14萬m2，分為B、C地塊，B地塊總建筑面積為4.17萬m2，C地塊總建筑面積為9.77萬m2（圖1，2）。B地塊包含4個(gè)建筑單體，包括鄰里文化中心、菜場(chǎng)、幼兒園和民俗文化中心（古建）；C地塊有9個(gè)建筑單體，均為住宅；B、C地塊地下為整體地下車庫。對(duì)于約14萬m2的建筑體量，BIM模型量非常大，我們?cè)陧?xiàng)目啟動(dòng)前就制定了合理的BIM策劃方案。其中最主要的挑戰(zhàn)和難點(diǎn)是如何把14萬m2的多個(gè)單體模型（包括單專業(yè)之間的模型和多專業(yè)之間的模型）進(jìn)行合理的拆分。

BIM協(xié)同平臺(tái)

Revit提供了一個(gè)模型拆分的協(xié)同平臺(tái)，使不同專業(yè)的設(shè)計(jì)師可以在同一平臺(tái)上分別構(gòu)建自己的模型。在構(gòu)建模型之初，BIM協(xié)調(diào)人員對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了整體的把控與管理，比較重要的有以下三點(diǎn)。

（1）專業(yè)樣板文件

在進(jìn)行項(xiàng)目協(xié)同之前，先制定好包括項(xiàng)目基本元素在內(nèi)的專業(yè)樣板文件，如項(xiàng)目的定位、用地紅線和建筑紅線、建筑單體的定位，基本的族類別、模型的顏色方案等。確保不同的單體可以在項(xiàng)目場(chǎng)地中自動(dòng)對(duì)齊到各自的位置以及不同模型在場(chǎng)地文件中顯示相同的顏色。

（2）中心文件與鏈接模式交互使用

對(duì)于單體較大的建筑，我們會(huì)對(duì)單個(gè)建筑單體進(jìn)行模型拆分，一般把模型拆分為土建中心文件與設(shè)備中心文件，設(shè)備中心文件連接土建中心文件。如果單個(gè)建筑單體不大，但是建筑單體非常多，我們就會(huì)對(duì)每個(gè)建筑單體建立一個(gè)中心文件，然后通過鏈接模型的模式在場(chǎng)地中把所有模型都鏈接成一個(gè)整體模型。拆分項(xiàng)目模型比較關(guān)鍵，而模型的拆分是否合理則直接影響著整個(gè)BIM項(xiàng)目的進(jìn)程（圖3）。

（3）協(xié)同平臺(tái)需要滿足項(xiàng)目各個(gè)階段的不同需求

目前，設(shè)計(jì)院內(nèi)部的協(xié)同、鏈接模型和工作集的交互使用基本已經(jīng)不存在問題。如何在一個(gè)公共的管理平臺(tái)上，使設(shè)計(jì)院建立好的BIM模型與客戶、施工方、政府單位、材料供應(yīng)商等項(xiàng)目各參與方共享，是BIM技術(shù)協(xié)同平臺(tái)需要解決的問題。而且正如設(shè)計(jì)院內(nèi)部的設(shè)計(jì)權(quán)限一樣，在BIM管理協(xié)同平臺(tái)上，項(xiàng)目的各參與方也應(yīng)具備各自的查看與修改權(quán)限。

輔助出圖

在規(guī)劃方案完成后，施工圖階段BIM技術(shù)開始介入設(shè)計(jì)，配合設(shè)計(jì)出圖。在建筑平面圖、立面圖基本確定后，由BIM建筑師建立BIM模型，導(dǎo)出立面、剖面、墻身大樣、樓梯大樣、門窗大樣等圖紙。其中剖面、墻體大樣、樓梯大樣中沒有結(jié)構(gòu)梁，這就需要BIM設(shè)計(jì)師在剖切出來的剖面圖中進(jìn)行梁的基本布置，然后提交給建筑師進(jìn)行確認(rèn)；之后結(jié)構(gòu)師對(duì)于建筑師提交的平面圖、立面圖、詳圖大樣進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)完成之后，BIM建筑師創(chuàng)建項(xiàng)目的協(xié)同平臺(tái)，BIM結(jié)構(gòu)師在協(xié)同平臺(tái)上創(chuàng)建BIM結(jié)構(gòu)模型。BIM結(jié)構(gòu)模型完成后，會(huì)在BIM建筑師原來剖切的的詳圖上，生成真實(shí)的梁截面，再由BIM建筑師進(jìn)行核對(duì)，導(dǎo)出真實(shí)的墻身大樣、樓梯大樣等，提交給建筑師進(jìn)行確認(rèn)。這種方式建立的BIM土建模型，可以真正用在設(shè)計(jì)過程中，并能夠生成一部分施工圖圖紙（圖4，5）。

碰撞檢查

碰撞檢查是BIM技術(shù)中最常見和應(yīng)用最廣的，用三維模型檢查管線之間的碰撞問題，彌補(bǔ)了二維管線綜合設(shè)計(jì)的不足。碰撞檢查可以分兩種：一種是純后BIM式的碰撞檢查，BIM技術(shù)不參與設(shè)計(jì)；另外一種是參與設(shè)計(jì)的管線綜合。

參與設(shè)計(jì)的管線綜合一般流程：在協(xié)同平臺(tái)上，可以隨時(shí)看到土建專業(yè)的BIM模型，便于設(shè)備師布置管線走向。設(shè)備專業(yè)先處理好管線與土建專業(yè)的關(guān)系，協(xié)商好各自的管線走向，再在具體的設(shè)計(jì)過程中調(diào)整好每個(gè)細(xì)節(jié)，確保專業(yè)之間沒有大的碰撞之后，可以在Revit中進(jìn)行定位，標(biāo)好管線的尺寸、標(biāo)高。然后每個(gè)設(shè)備專業(yè)導(dǎo)出管線的平面圖和剖面圖（僅導(dǎo)出管線、尺寸標(biāo)高、軸網(wǎng)）復(fù)制到CAD圖紙當(dāng)中，再按目前的出圖標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各自專業(yè)的管線進(jìn)行標(biāo)注的調(diào)整。這種方式，可以在設(shè)計(jì)過程中規(guī)避掉管線的碰撞，不用后期再翻模型進(jìn)行碰撞檢查（圖6～11）。

模型算量

我們?cè)谂鲎矙z查模型的基礎(chǔ)上，嘗試按照標(biāo)單進(jìn)行模型的算量工作，需要對(duì)碰撞檢查的模型進(jìn)行深化?；贐IM模型的算量非常準(zhǔn)，但也意味著模型要非常細(xì)致。建立土建專業(yè)算量模型的工作量是建立碰撞模型的兩倍，而機(jī)電專業(yè)其算量模型的建立工作量較小，只要稍作深化即可（圖12）。

建筑漫游和VR技術(shù)

Revit的模型在效果表現(xiàn)方面比較欠缺，而一些業(yè)主比較重視模型的效果，這就需要有其他軟件來對(duì)Revit模型進(jìn)行后期的加工處理（圖13～16）。

模型完成之后，通過VR技術(shù)軟件平臺(tái)，制作VR文件，可通過VR眼鏡真實(shí)地感受建筑師的設(shè)計(jì)。由于軟件技術(shù)的局限性，目前還不能把整個(gè)項(xiàng)目做成完整的VR模型。完整的VR模型需要具有很多要素，比如佩戴VR眼鏡后，可以通過控制手柄在模型中進(jìn)行漫游，不僅可以看到目前所處的樓層、位置，而且可以對(duì)模型中某個(gè)構(gòu)件進(jìn)行其信息的查看，同時(shí)可對(duì)其進(jìn)行隱藏。在VR模型里游覽漫游并不單單是在瀏覽一個(gè)視頻，而是可以對(duì)模型進(jìn)行編輯的浸入式體驗(yàn)（圖17，18）。我們還將VR模型漫游體驗(yàn)導(dǎo)出二維碼，掃描左側(cè)二維碼就可以體驗(yàn)VR模型漫游。

施工進(jìn)度模擬

以BIM模型為基礎(chǔ)進(jìn)行5D施工進(jìn)度模擬，項(xiàng)目的工期與造價(jià)在BIM模型中相關(guān)聯(lián)，在工地的例會(huì)上直接查看BIM模型，討論施工方案，在虛擬建筑中預(yù)先解決目前需要在現(xiàn)場(chǎng)才能解決的問題。通過使用施工進(jìn)度模擬技術(shù)，在整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)過程中預(yù)先把所有分包商、供貨商的工作順序安排好，提高各方的工作效率，減少返工。對(duì)于施工細(xì)節(jié)問題進(jìn)行提前預(yù)測(cè)與解決，對(duì)每一道工序及每一個(gè)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的控制，清楚設(shè)備何時(shí)入場(chǎng)和退場(chǎng)，對(duì)設(shè)備機(jī)械進(jìn)行跟蹤管理及實(shí)現(xiàn)與其直接相關(guān)的工序無縫對(duì)接（圖19）。

如圖20，塔吊的施工覆蓋范圍清晰可見，對(duì)塔吊的控制、作業(yè)起止時(shí)間一目了然，并確切知曉其他設(shè)備和材料入場(chǎng)時(shí)可以在原塔吊位置堆放的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工場(chǎng)地空間的合理調(diào)度和安排，對(duì)施工工序進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。當(dāng)某個(gè)工序出現(xiàn)滯后或拖延，需要對(duì)后面工序進(jìn)行及時(shí)調(diào)整以滿足總進(jìn)度工期的要求，如在BIM5D施工模擬過程中對(duì)后續(xù)某些工序的工程量進(jìn)行核算，再對(duì)人材機(jī)的投入量進(jìn)行細(xì)化，合理調(diào)度人力物力，以壓縮后續(xù)工期，進(jìn)而達(dá)到總進(jìn)度目標(biāo)。對(duì)每一道工序所需要的材料用量以及資金的投入情況精確掌控，進(jìn)而合理安排現(xiàn)場(chǎng)工序?qū)θ瞬臋C(jī)數(shù)量的需求，合理安排物資的進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃，合理布置施工現(xiàn)場(chǎng)，防止物資長(zhǎng)期堆放和浪費(fèi)，避免現(xiàn)場(chǎng)管理混亂和保證施工工序的無縫銜接（圖21～23）。

BIM應(yīng)用感想

（1）EPC總承包可以借助BIM平臺(tái)進(jìn)行項(xiàng)目信息的綜合管理，使圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、成本造價(jià)、施工建造等環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系在一起；使施工建造過程透明化，有利于提高分包商的專業(yè)化程度，減少項(xiàng)目管理成本。

（2）BIM模型在項(xiàng)目各階段的傳遞，也是EPC總承包模式力求解決的問題，這就需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來維持項(xiàng)目的整個(gè)生命周期。就像目前的CAD制圖標(biāo)準(zhǔn)一樣，需要使項(xiàng)目各個(gè)階段的工程師都能認(rèn)識(shí)與操作。

（3）對(duì)于施工過程中產(chǎn)生的變更，BIM技術(shù)有強(qiáng)大的管理優(yōu)勢(shì)?？梢暬O(shè)計(jì)本身具有精確設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，同時(shí)減少了施工過程中的變更數(shù)量。項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造過程中會(huì)有不同的變更，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式中，設(shè)計(jì)院出具變更單，但是不會(huì)計(jì)算由變更產(chǎn)生的對(duì)造價(jià)、工程進(jìn)度等環(huán)節(jié)的影響。而基于BIM技術(shù)產(chǎn)生的變更，數(shù)據(jù)中模型的變化會(huì)使造價(jià)與工程進(jìn)度等環(huán)節(jié)聯(lián)動(dòng)改變。模型的變動(dòng)會(huì)實(shí)時(shí)反饋給造價(jià)單，進(jìn)行數(shù)據(jù)的無縫鏈接。

（4）正確利用BIM模型的數(shù)據(jù)庫。BIM模型不應(yīng)當(dāng)跟以往的CAD圖紙一樣，還按照拷貝復(fù)制等方式提交給業(yè)主或者施工單位，而是應(yīng)該存儲(chǔ)在互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)上，使項(xiàng)目的各參與方共享同一個(gè)模型。在本項(xiàng)目中采用EPC總承包的模式，需要各個(gè)參與方都要看懂并使用BIM模型，并在同一個(gè)BIM模型中討論問題和解決問題（圖24）。

（5）管理機(jī)電專業(yè)施工進(jìn)度?，F(xiàn)場(chǎng)安裝工程師可以通過云平臺(tái)登陸B(tài)IM模型，安裝好的構(gòu)件可以在BIM模型中確認(rèn)是否安裝，業(yè)主也可以通過云平臺(tái)登陸B(tài)IM模型，查看其工程進(jìn)度，并可對(duì)比計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度的差別。

BIM技術(shù)與EPC總承包

BIM技術(shù)應(yīng)結(jié)合EPC工程總承包模式與建筑師負(fù)責(zé)制來進(jìn)行發(fā)展與推廣。BIM是技術(shù)手段，EPC是工程模式，而建筑師負(fù)責(zé)制是核心，這三者必將成為未來引領(lǐng)建筑工程領(lǐng)域向前發(fā)展的三把利劍。建筑師可以通過BIM技術(shù)平臺(tái)來管理整個(gè)項(xiàng)目工程的各個(gè)階段，但目前如何把三者有機(jī)結(jié)合起來仍是我們亟需解決的問題。這需要在項(xiàng)目的各個(gè)階段進(jìn)行BIM人才的培養(yǎng)，加強(qiáng)人員的信息化設(shè)計(jì)能力和信息化管理水平，建立各個(gè)階段的BIM設(shè)計(jì)、管理團(tuán)隊(duì)。

結(jié)語

BIM技術(shù)的出現(xiàn)及普及無疑是當(dāng)今建筑行業(yè)最大的技術(shù)性變革，它顛覆了原有的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、建造、管理的工作模式，也讓各行各業(yè)的人士對(duì)建筑行業(yè)有了重新的認(rèn)識(shí)。然而我國(guó)目前BIM技術(shù)的普及和發(fā)展雖有一個(gè)遍地開花的大好形勢(shì)，但真正在項(xiàng)目上有成熟應(yīng)用的卻很少。相信在不久的將來，BIM技術(shù)會(huì)像今天的CAD制圖技術(shù)一樣，成為很普及的工程技術(shù)方式，并給項(xiàng)目工程上帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。