機電安裝智能化工程管理信息化研究

李翔辰 萬橋信息技術有限公司

隨著建筑企業(yè)發(fā)展規(guī)模的不斷擴大，企業(yè)內部原有的管理方式和建筑機電安裝技術已經難以滿足現實需求，信息化技術與智能化技術的發(fā)展促使建筑施工技術也向著高度智能化方向發(fā)展。BIM技術是其衍生出來專門為建筑工程服務的信息化技術形式。因此，需要建筑企業(yè)全面掌握智能化系統(tǒng)工程與管理對于建筑工程建設的實際需求，進而以更加全面的智能化管理來促進建筑整個行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

1 項目概況及分析

某市綜合保稅區(qū)事務服務辦理中心工程建設的總面積為70 203 m2，地上建筑面積為48 968 m2，地下建筑的面積為21 235 m2，地上建設7層，地下建設1層，總高度為29 m。其中所設計的附屬辦公樓地上3 層，局部為地下室，建筑高度為14.6 m。

由于該項目的建設規(guī)模較大，目前所設計的地下1 層中包含多種設備與機房建設，因此對于機電安裝的要求較高，要求施工團隊具備豐富的經驗和高端的技術支撐。根據項目內容的分析，該建筑內的機電安裝內容主要包含給排水系統(tǒng)、強電與弱電系統(tǒng)以及空調通風系統(tǒng)幾大方面。根據項目設計要求與實際設計特點，在機電項目安裝之前制訂詳細且可行的計劃，并以BIM 技術為主，組建專業(yè)的技術團隊，為本項目搭建符合實際情況的BIM 應用平臺。根據BIM 技術所建立的三維模型來審查施工圖紙的設計內容，施工單位需與設計單位做好溝通，優(yōu)化設計圖紙的同時強化施工組織設計，促使各項工序互相銜接，模擬施工進度與工藝，在減少施工成本支出的同時，實現預構件的提前生產，并在信息化管理的背景下為管理人員提供最真實與最完整的工程信息，保障工程建設的效益。

本次建筑工程機電安裝項目所應用的軟件內容如表2 所示，其中還有一些插件在軟件應用上，如材料設備的編碼與統(tǒng)計插件等，將所有能夠應用的軟件統(tǒng)一集成到管理平臺中。

表2 本次機電安裝項目軟件配置情況

2 BIM 在項目機電安裝中的智能化應用

2.1 應用基礎

本次工程機電安裝項目中的BIM 技術應用方案如表1 所示。

表1 本次工程機電安裝中的BIM 應用方案

2.2 模型建立

本次模型建立的思路為先利用Revit軟件創(chuàng)建土建BIM 模型，隨后根據本工程現有的設計圖紙內容分析，工程師以各專業(yè)為依托建立BIM 立體三維模型，然后將設計圖紙所設計的三維模型利用軟件中的“鏈接”功能導入土建模型中，最終實現整個項目的BIM 模型建立。

（1）創(chuàng)建建筑與結構模型。中心文件由軸網和高程組成，隨后與CAD 文件連接，利用三維可視模型來轉化原有的圖紙。

（2）創(chuàng)建給排水專業(yè)項目模型，并利用Revit 中的Plumbing 軟件定位二維的CAD 模型，連接土壤模型后導入Revit軟件中。在此期間需使用匹配的過濾器，以此來區(qū)分不同的管道系統(tǒng)。

（3）創(chuàng)建空調與通風專業(yè)模型。結合通風管道專業(yè)模型的特征，現階段較為常見的方法還是利用Revit 軟件實施基礎操作。首先在Revit 軟件中鏈接二維電子版圖紙，其中存在“Link Revit”功能鍵，可以保障這兩個鏈接的文件保持一致。同時通風模型中需要包含空調機組、送排風管以及空調供水回水管等設備?？照{機房三維模型如圖1 所示。

圖1 空調機房三維模型

（4）創(chuàng)建電氣專業(yè)的三維模型。在本工程中，分析電氣工程的特征，使用BIM 技術建立專業(yè)的三維模型，改造電氣化系統(tǒng)，其中強電與弱電系統(tǒng)是現代電氣系統(tǒng)設計中十分重要的兩個部分，建設期間需要將濾波器作為輔助工具。工程建筑某配電間配電箱和橋架模型如圖2所示。

圖2 工程建筑某配電間配電箱和橋架模型

2.3 模型應用

2.3.1 碰撞檢查與管線綜合

碰撞檢測主要包含3 方面的內容。一是對建筑物自身和彼此之間進行結構碰撞檢測。在利用3D 模型轉換設計圖紙期間，會發(fā)現由于梁布置情況的差異性，很容易使樓層之間的間距過低。二是檢測建筑與管道系統(tǒng)之間的碰撞情況。導致該問題的原因在于煙道與開口的位置不夠合理，甚至會發(fā)生轉彎和彎道等現象。由此需要根據結構與機電專業(yè)的協(xié)調來做好優(yōu)化設計[1]。三是對機電各個系統(tǒng)之間的碰撞進行檢測，如給排水管道和通風管道等與電橋之間的碰撞。

圖4為按照220 kV變電站的一次接線圖在PLECS環(huán)境下模擬相應10 kVⅠ母電壓發(fā)生暫降的仿真波形。

本次工程采取Navisworks 軟件內的3D 漫游功能來檢測建筑內部的各個部分碰撞情況，觀察人員可以根據置身實景模擬的角度來找尋建筑設計不合理的區(qū)域，并且可設置建筑的高度，從而進一步檢查建筑結構[2]。

2.3.2 管件與支吊架的預制

為了保障整個施工質量和進度，應做好以下工作：一是依據BIM 技術的數字化管理和應用，在構件預制的支持下來提升施工速度，并且可以實現可視化的安裝指導；二是采用標準化預制的支吊架和管件，不僅可以去除現場的二次加工操作，同時也可精簡管道加工的區(qū)域，減少施工材料和成本支出。

在預制與加工管道材料過程中，利用BIM 模型中的各項管道數據，如材質、壁厚以及長度等來進行數字化作業(yè)，并且根據本項目的實際需求，使用PKPM可驗算Revit 軟件中的支吊架模型受力情況，這樣就可提前確定支撐模型與所選擇型鋼的規(guī)格，然后根據支吊架最后的形態(tài)對管線標高與位置進行調整，減少施工難度與提升整體結構的穩(wěn)固性[3]。

2.3.3 孔洞預留、指導施工

2.3.4 施工模擬、虛擬交底

結合BIM 技術所生成的4D 可視化模型可實現復雜管道的安裝與施工模擬。例如，在一些管道密集的區(qū)域中，可以先安裝電橋，再安裝一些大型管道，但是在傳統(tǒng)人工安裝期間很容易忽視安裝順序，導致后續(xù)的二次安裝。利用BIM技術進行仿真操作可有效解決安裝順序顛倒的問題，但是基于實際模擬的情況分析來講，需要根據需要模擬區(qū)域的實際要求，利用Naviswords 軟件制作仿真視頻，為其模擬提供合理的設計方案，隨后根據現場實際情況來做好虛擬施工的仿真視頻，避免返工的同時可提升實際施工效率[4]。

3 工程項目信息化管理的措施

在工程項目信息化管理期間，本項目所采取的是BIM5D 軟件，在基礎數據庫中形成統(tǒng)一的協(xié)作平臺，具體管理的信息化內容如下。

3.1 進度管控

在施工前，需在BIM5D 平臺中的本項目基礎數據庫中同步上傳利用BIM 技術所制訂的施工進度計劃，并且將實際施工進度的情況也上傳到此數據庫中進行保存。

根據對比實際與計劃之間的差異性來確定影響施工的關鍵因素，在成本不變的基礎上改進施工工藝，防止再次出現同類問題，隨后可根據綜合進展率來對施工進度進行合理控制。綜合進展率記為GPI，其是指實際或者計劃中各個部分完成量在特定時間內占據總工程量的百分比。

3.2 成本管控

工程造價的數據平臺是根據最先進的BIM 技術在建筑業(yè)中實現的成本管理平臺，其需要在系統(tǒng)服務器上傳包含成本信息的BIM 模型，這樣系統(tǒng)服務器就會對該模型進行自動分析，隨后對這些財務數據進行分類與整理，根據BIM 技術將其生成6D 結構化的數據三維模型。

BIM 模型數據粒度已經達到組件級別，其可以根據施工期間的相關條件快速生成各個工序的報告，作為人力資源在對各個工序實施效果進行規(guī)劃工作的主要依據。

在工程開展期間，建設人員可在廣聯達BIM5D 數據庫中聚集每個月的工作效果，隨后根據自身情況制訂科學的物資采購計劃。業(yè)務人員根據該計劃的內容將數據集中在數據庫中，可實現有計劃的檢查工作，在確認各項工作合理后，可將實際信息傳輸到供貨方人員手中，實現本項目施工材料的采購，減少材料浪費的同時也能夠解決物資材料難以及時達到施工現場的關鍵問題，實現物資的及時合理分配[5]。

將實際成本與預算成本進行比較，向BIM 技術人員提供現場實際材料量，并由技術人員制作對比表格。通過比較來找出浪費的原因進行分析，生成總結與分析報告。

通過應用BIM 中的數據管理系統(tǒng)，能夠在BIM50 云系統(tǒng)中上傳工程量，各線的管理人員可結合自己的權限來查看自己想要的項目數據，同時相關管理人員也可直接訪問BIM5D 手機客戶端，由此可隨時檢查管理項目中的基本數據，并且可根據單個項目的數據計算來形成企業(yè)級別的基礎數據庫，實現項目成本的綜合管理[6]。

3.3 質量管控

在整個工程項目質量管理過程中，其包含施工質量和竣工驗收質量兩個方面，前者是后者開展的基礎與保障，而項目質量問題則可結合BIM 模型所包含的項目信息進行核實，其實質就是將BIM 技術作為項目質量檢驗的基礎。在一些較為簡單的項目開展期間，站點可以使用手機、平板電腦以及相機等設備，同時可以將所拍攝的照片或者視頻傳輸到計算機BIM 應用平臺中。

但是需要特別注意的是，由于施工現場的情況相對較為復雜，實施管理所涉及的信息量較大，且涉及的對象相對較多，因此可以利用全景掃描技，準確記錄施工的相關數據，并對現場施工作業(yè)的相關內容進行記錄與追蹤分析，在第一時間掌握施工情況，及時發(fā)現一些潛在的影響因素，避免影響施工進度和施工質量。

在整個質量信息管理中，其包含施工的相關工序、工作內容、質量管理以及成品與半成品等相關內容，如在現場所記錄的施工信息關聯BIM 平臺中所對應的組件，也可實現材料的質量管理，將材料的質檢報告、出廠合格證明等鏈接到平臺中制作模型，以進行動態(tài)監(jiān)測。

4 結語

建筑行業(yè)的機電安裝項目內容較為復雜，且管理的內容也相對較多，因此采取BIM 技術可根據其實際情況來建立各個項目的安裝模型，以3D 可視化模擬來實現精準操作。根據所完成的項目分析與數據計算來提升項目完成的進度和效率，進而實現整個項目的科學管理。