建筑全生命周期的小船不翻的秘密
——基于自主BIM平臺(tái)的建筑機(jī)電安裝工程模塊化生產(chǎn)、集成交付及運(yùn)維技術(shù)

文｜劉芳青

智能手機(jī)掃描二維碼應(yīng)用

“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳。”由于行業(yè)的“割裂”特性，哪個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題就在那個(gè)環(huán)節(jié)想辦法，是建筑行業(yè)常見(jiàn)的解決問(wèn)題方式。而這，讓我們和甲方友誼的小船可能一不小心說(shuō)翻就翻。

近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛用于設(shè)計(jì)和施工等單項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)，但幾乎還未用于建設(shè)過(guò)程中的全過(guò)程信息管理，這一方面導(dǎo)致了信息的扭曲和丟失；另一方面使面向全過(guò)程的工程分析和管理難以實(shí)現(xiàn)。這也是我們不能像醫(yī)院治病一樣給出全面的診斷分析報(bào)告的原因所在。

那么，我們是否可以嘗試搭建一個(gè)通用的建筑機(jī)電安裝工程信息管理平臺(tái)，對(duì)建筑機(jī)電安裝工程施工及運(yùn)維階段的信息進(jìn)行共享和充分利用呢？

“我們長(zhǎng)期以來(lái)從事的基于BIM技術(shù)的研究使這個(gè)設(shè)想成為可能”，來(lái)自中建三局一公司安裝公司技術(shù)中心的BIM課題研究員王興坡說(shuō)道，“一個(gè)貫穿建筑全生命周期的建筑機(jī)電BIM模型，可以為建筑各階段、各參與方之間的信息共享和協(xié)同工作等問(wèn)題提供有效解決方案?！?/p>

一個(gè)打破“信息孤島”的平臺(tái)

自主BIM平臺(tái)是由中建三局一公司和清華大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的BIM應(yīng)用平臺(tái)。利用BIM應(yīng)用平臺(tái)在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中可以進(jìn)行實(shí)時(shí)修改、補(bǔ)充建造信息，至竣工驗(yàn)收時(shí)，形成與實(shí)際建筑一致的BIM模型集成交付給業(yè)主，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化集成交付。

“我們采用一種類似白描的手法來(lái)建立模型，模型反映實(shí)體的外觀、形態(tài)，實(shí)現(xiàn)理解模型的用意，并重點(diǎn)通過(guò)這個(gè)模型實(shí)現(xiàn)工程信息的管理。自主BIM平臺(tái)利用通用的IFC文件，采用BIM實(shí)體模型與包圍表面模型兩種技術(shù)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，使存儲(chǔ)、移交成為可能。與實(shí)體模型相比，表面模型非常適合計(jì)算機(jī)處理，可以大大提高IFC文件的讀取速度。與建立實(shí)體模型的軟件平臺(tái)對(duì)比，我們的做法優(yōu)化了圖形顯示和模型表達(dá)技術(shù)。”課題負(fù)責(zé)人尹奎向筆者介紹了這個(gè)平臺(tái)所使用的獨(dú)特建模方式。

自主BIM平臺(tái)包涵4個(gè)系統(tǒng)：基于C/S架構(gòu)的預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)系統(tǒng)、基于B/S架構(gòu)的輔助施工管理系統(tǒng)、移動(dòng)平臺(tái)信息管理系統(tǒng)和基于C/S架構(gòu)的機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)，分別應(yīng)用于機(jī)電安裝工程施工的不同階段。

“BIM模型中關(guān)鍵構(gòu)件均關(guān)聯(lián)了圖紙、建造、設(shè)備操作、維護(hù)維修等信息，形成了龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)。構(gòu)件信息與構(gòu)件三維圖形關(guān)聯(lián)集成。關(guān)聯(lián)信息主要通過(guò)模型中構(gòu)件的編號(hào)實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)件、設(shè)備的上下游關(guān)聯(lián)，以便設(shè)備邏輯查詢、追溯，實(shí)現(xiàn)快速協(xié)調(diào)、控制。就像針對(duì)一個(gè)人建立海量的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)此人的身份證即可查詢到一連串的信息?！蓖跖d坡打了個(gè)比方。

一種先進(jìn)的模塊化生產(chǎn)自動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)

有了BIM平臺(tái)以后，預(yù)制構(gòu)件的模塊化自動(dòng)設(shè)計(jì)變得非常容易。

當(dāng)我們拿到一堆樂(lè)高積木，準(zhǔn)備快速拼裝成一個(gè)房子，我們會(huì)怎么辦呢？按圖索驥是最便捷也是最有效的方法。先按照設(shè)計(jì)圖找到房子的每一個(gè)小塊，然后進(jìn)行組合。

同樣的道理，基于自主BIM平臺(tái)的機(jī)電管線模塊化的自動(dòng)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，我們已經(jīng)在平臺(tái)中高效出色的完成了設(shè)計(jì)工作，根據(jù)建立的初步BIM模型，快速識(shí)別并設(shè)計(jì)出管組模塊，并通過(guò)模型中已有的設(shè)計(jì)單元選擇最優(yōu)方案形成設(shè)計(jì)圖。

集成交付IFC模型并讀取模型中數(shù)據(jù)

建筑機(jī)電工程集成交付平臺(tái)

機(jī)電安裝施工過(guò)程中機(jī)電管線的深化設(shè)計(jì)是非常重要的。自動(dòng)模塊化設(shè)計(jì)的主要思路是將橫截面內(nèi)管道放置在一個(gè)平面直角坐標(biāo)系內(nèi)。在平面直角坐標(biāo)系內(nèi)x,y方向上尋找可以劃分的點(diǎn)形成網(wǎng)格，然后保留整個(gè)管道都在網(wǎng)格內(nèi)，尋找最合適的網(wǎng)格集合，最后形成合理的模塊化設(shè)計(jì)方案。

深圳機(jī)場(chǎng)T3航站樓集成交付整體模型

武漢宜家項(xiàng)目預(yù)制加工模塊設(shè)計(jì)

建立BIM模型后，給定任意一組管道的橫截面，首先從x方向由小到大遍歷管道，如果管道的某側(cè)跟其它管道在x方向上不重疊，則記錄該位置，繼續(xù)尋找下一位置，若兩個(gè)相鄰的位置間隔小于某個(gè)固定值，則跳過(guò)（表示中間不能放一根立柱）；如果該位置與某跟管道在x方向有重疊，則以該管道的右側(cè)為起始點(diǎn)，繼續(xù)遍歷，如果相鄰的位置間隔大于固定值，則在位置中間插入一根立柱。同理，y方向也是如此，最后添加管道的外邊框，這樣就形成了若干個(gè)格子，若某個(gè)格子中不包含管道，則去除該格子下方的橫梁，最終形成一個(gè)合理的外框架。

這種算法可以快速設(shè)計(jì)管線綜合剖面，設(shè)計(jì)一種基于BIM的管組，泵組。項(xiàng)目上將組合管道按固定的長(zhǎng)度（一般為6-8米）分為一節(jié)，每一節(jié)采用一個(gè)框架進(jìn)行固定，該框架跟其內(nèi)組合管道即構(gòu)成一個(gè)管組單元。

一個(gè)高效的運(yùn)維信息管理系統(tǒng)

工程竣工后，客戶發(fā)現(xiàn)有地方出了問(wèn)題，半夜打電話要求維修，然后我們火速趕往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢修，以前往現(xiàn)場(chǎng)的速度凸顯“工匠精神”？拒絕這樣的低級(jí)套路。我們的初衷是“多點(diǎn)真誠(chéng)，少點(diǎn)套路”；出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，客戶只需要一個(gè)二維碼。

運(yùn)維信息瑣碎，經(jīng)年累月的資料多，日常工作重復(fù)性大，運(yùn)維信息管理工作亟待提高效率。結(jié)合我們自主的BIM平臺(tái)可簡(jiǎn)化運(yùn)維工作業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)重復(fù)工作提醒功能，利用現(xiàn)在的手機(jī)掃一掃二維碼就可以實(shí)現(xiàn)信息的流通處理。

利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多種存儲(chǔ)和訪問(wèn)機(jī)制，用戶可以通過(guò)電腦或智能手機(jī)讀取記錄在BIM中的重要信息，或者直接下載項(xiàng)目BIM模型，為客戶保留、查找工程竣工資料，記錄維護(hù)數(shù)據(jù)提供了多渠道的可靠保障，是實(shí)現(xiàn)工程檔案全生命周期信息化的最佳方法。

BIM應(yīng)用平臺(tái)還有物業(yè)管理功能，物業(yè)維護(hù)人員可通過(guò)系統(tǒng)，直觀快捷地獲取設(shè)備關(guān)聯(lián)的全套工程圖紙信息及運(yùn)營(yíng)維護(hù)統(tǒng)計(jì)信息、記錄設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，還可以使用智能手機(jī)隨時(shí)掃描粘貼于設(shè)備、部件上的二維碼，在現(xiàn)場(chǎng)即可完成相關(guān)信息的查找，為維護(hù)維修管理提供了全面、高效的數(shù)據(jù)支撐。結(jié)合物業(yè)管理流程，隨時(shí)通過(guò)智能手機(jī)發(fā)起和處理設(shè)備采購(gòu)、維護(hù)指令等。

這套神奇的系統(tǒng)在中建三局一公司承建的武漢及北京英特宜家購(gòu)物中心、深圳嘉里建設(shè)廣場(chǎng)二期工程、深圳T3航站樓、上海虹口SOHO項(xiàng)目等工程中成功應(yīng)用。使用共同的BIM數(shù)據(jù)中心，運(yùn)行在不同的終端之上，在建筑管道工廠化全過(guò)程信息管理的不同階段實(shí)現(xiàn)特定的功能。實(shí)現(xiàn)了基于BIM模型的樣板化施工、基于BIM模型的技術(shù)交底、基于BIM模型的溝通協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了建筑機(jī)電施工過(guò)程和物業(yè)運(yùn)行維護(hù)階段等信息的共享，為物業(yè)人員提供了高效的運(yùn)維手段和平臺(tái)，保障了機(jī)電設(shè)備及其各子系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

從立項(xiàng)至今，基于自主BIM平臺(tái)的建筑機(jī)電安裝工程模塊化生產(chǎn)、集成交付及運(yùn)維技術(shù)的綜合實(shí)施，有效保障焊接質(zhì)量、安裝質(zhì)量，確保整體管道施工質(zhì)量，滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求。較之傳統(tǒng)做法安裝質(zhì)量顯著提高，工廠焊縫無(wú)損探傷100%合格，一次驗(yàn)收合格率100%。較之傳統(tǒng)做法提高工效40%～45%，節(jié)約機(jī)械及措施費(fèi)用33%～35%，節(jié)省材料費(fèi)用8%～10%，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

運(yùn)用了這個(gè)系統(tǒng)以后，你還怕你和業(yè)主友誼的小船說(shuō)翻就翻么？