劉軍

近年來，BIM技術(shù)進入高速發(fā)展時間，在水電開發(fā)過程應用BIM技術(shù)，基于BIM實現(xiàn)水電開發(fā)過程全生命周期管理已經(jīng)成為水電開發(fā)的大勢所趨。中南勘測設計研究院（簡稱中南院 ）引入BIM技術(shù)以來，在水電開發(fā)各階段進行了應用，并取得了較好的成效。經(jīng)過幾年的積累，中南院對引進的各種BIM軟件進行梳理和重組，研究出了一套適合水電開發(fā)的BIM技術(shù)體系，同時通過企業(yè)服務總線（ESB）與公司相關(guān)管理系統(tǒng)進行對接，研究出了基于BIM技術(shù)在水電開發(fā)中實現(xiàn)全生命周期管理的方法。

2010年底，中南院與Bentley公司簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，引入了以MicroStation為基礎(chǔ)平臺，以ProjectWise為協(xié)同平臺三維可視化協(xié)同設計系統(tǒng)。2013年5月，成立了中南院/Bentley工程數(shù)字集成設計系統(tǒng)研發(fā)基地，將Bentley的先進IT技術(shù)與中南院的工程領(lǐng)域豐富經(jīng)驗相結(jié)合，使中南院能夠為中國水電行業(yè)提供包括三維可視化協(xié)同設計、數(shù)字化移交、基礎(chǔ)設施全生命周期管理、智能化基礎(chǔ)設施在內(nèi)的技術(shù)領(lǐng)先、具有競爭力的整體解決方案，打造中南院數(shù)字工程集成設計系統(tǒng)。

中南院BIM平臺功能涵蓋設計、施工、運營三大環(huán)節(jié)。中南院整個BIM平臺的架構(gòu)以三維設計系統(tǒng)為核心，集成設計工具集、BIM元件庫、數(shù)字工程平臺和CAE等軟件，實現(xiàn)工程三維協(xié)同設計和施工期的可視化方針模擬。通過不同的配置、組合形成數(shù)字工程集成設計系統(tǒng)?；诮y(tǒng)一的PowerBIM平臺，將所有工程給相關(guān)數(shù)據(jù)匯總到工程數(shù)據(jù)中心，通過公司企業(yè)服務總線與企業(yè)管理系統(tǒng)對接，實現(xiàn)對工程的全生命周期管理。

BIM技術(shù)在水電開發(fā)中全生命周期管理的應用價值

BIM應用的終極目標是工程全生命周期管理，中南院在水電開發(fā)中應用BIM技術(shù)，也是始終朝著這一目標不斷進取。下面將通過BIM協(xié)同工作機制、BIM數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲和全生命周期管理思路等三個方面，闡述BIM技術(shù)在水電開發(fā)全生命周期管理中的應用價值。

BIM協(xié)同工作機制 中南院采用ProjectWise作為各專業(yè)設計的協(xié)同設計平臺，搭建了公司總部、國內(nèi)分院及項目部、國外辦事處及項目部的協(xié)同服務器群。集團與分院通過部署集成服務器實時同步項目數(shù)據(jù)，實現(xiàn)項目的統(tǒng)一管理。集團與國內(nèi)外設代處設置了緩存服務器，定期同步數(shù)據(jù)。通過ProjectWise協(xié)同設計平臺的項目管理功能和協(xié)同工作機制，實現(xiàn)地質(zhì)、水工、機電、觀測等11個專業(yè)協(xié)同設計。與傳統(tǒng)的二維設計相比，協(xié)同工作機制節(jié)省溝通時間成本，提高綜合設計效率30%左右。通過項目權(quán)限管理，實現(xiàn)了業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工等多方協(xié)同作業(yè)，并通過工作空間推送實現(xiàn)標準化設計。

在各專業(yè)三維協(xié)同設計過程中， 2013年中南院聯(lián)合Bentley公司成立了工程數(shù)字集成設計系統(tǒng)研發(fā)基地，解決BIM應用的最后一公里問題，研發(fā)適合中國標準的BIM應用、項目管理和企業(yè)管理相關(guān)軟件。同時研究基于BIM的工程質(zhì)量安全監(jiān)管、施工圖審查、工程監(jiān)理、造價咨詢以及工程檔案管理。

在系統(tǒng)研發(fā)過程中，中南院打造了自主開發(fā)團隊，針對協(xié)同設計平臺對專業(yè)支持的不足開展研發(fā)工作，完成了三維地質(zhì)系統(tǒng)、三維配筋系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)、BIM元件庫、設計工具集等軟件的開發(fā)。

總體說來，BIM協(xié)同的工作機制在水電開發(fā)中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：實現(xiàn)了全專業(yè)三維協(xié)同設計；設計過程圖紙和模型統(tǒng)一管理；項目工程內(nèi)容安全可靠；工作進度實時掌控；項目成果清晰直觀；對于生產(chǎn)效率和溝通效率的提升有著顯著效果。

BIM數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲 數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲好處很多，比如信息統(tǒng)一存儲便于管理，提高安全性、便捷性、容災容錯等。中南院在建設BIM平臺時充分考慮了這點。針對水電工程的特點，研究建立工程數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對設計、施工、運營過程數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲。

基于BIM平臺的工程數(shù)據(jù)中心的建設主要分為BIM設計數(shù)據(jù)的存儲、BIM施工數(shù)據(jù)的收集和積累、BIM運維數(shù)據(jù)的更新三個部分。

一是BIM設計數(shù)據(jù)的存儲。中南院在水電工程設計階段，運用BIM技術(shù)和協(xié)同管理平臺，將規(guī)劃、設計、招標、施工、運營等階段數(shù)據(jù)串聯(lián)起來，分項目分階段對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一存儲，所有過程數(shù)據(jù)有據(jù)可查，所有模型數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲，各系統(tǒng)關(guān)聯(lián)關(guān)系存入工程數(shù)據(jù)庫中。

二是BIM施工數(shù)據(jù)的收集和積累。中南院在水電工程施工階段BIM技術(shù)的主要應用是模擬施工過程、碰撞檢查、模型的三維渲染展示等。通過對施工過程的模擬、碰撞檢查、模型展示，對施工過程進行管理，統(tǒng)計施工進度信息，記錄施工過程信息，收集的施工數(shù)據(jù)以項目的形式存入工程數(shù)據(jù)庫中。

三是BIM運維數(shù)據(jù)的更新。中南院在水電工程運維階段結(jié)合業(yè)主運營系統(tǒng)需求，將BIM成果交付給業(yè)主，為業(yè)主各管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。同時，亦可以收集業(yè)主營運數(shù)據(jù)，實現(xiàn)集中管控、系統(tǒng)三維化展示、設備實時監(jiān)控、自動預警、遠程操作、虛擬巡檢、三維仿真培訓等內(nèi)容。

綜上三點所述，BIM數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲，是工程數(shù)字化交付的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。借助全信息三維模型建立工程數(shù)據(jù)中心為業(yè)主各類管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。廣泛收集勘測、設計、施工、設備廠家相關(guān)資料，分階段建立涵蓋測繪、地質(zhì)、土建、機電等專業(yè)的全景數(shù)字信息三維模型。建立設備/物資主數(shù)據(jù)、三維模型、工程資料之間的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。最后結(jié)合業(yè)主運營系統(tǒng)的需求，將項目的完整數(shù)據(jù)遵循一定的數(shù)據(jù)規(guī)范、移交標準，從數(shù)據(jù)中心一次性抽出，為業(yè)主提供完整的數(shù)據(jù)交付。

水電工程全生命周期管理思路

中南院在全生命周期管理研究上取得了一定成功，通過幾年的BIM技術(shù)推廣實施，也積累了寶貴的經(jīng)驗。在水電工程領(lǐng)域，BIM平臺的發(fā)展必然是多元化的，一款軟件不可能包打天下。因此，中南院對Bentley軟件進行了重組，將其它平臺計算軟件融合進中南院BIM體系，通過組件式重組，形成了對不同行業(yè)和業(yè)務的解決方案，建立數(shù)字工程集成設計系統(tǒng)。同時通過企業(yè)服務總線與公司相關(guān)管理系統(tǒng)對接，可以實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)中心的建立和數(shù)字化交付，最終實現(xiàn)水電工程的全生命周期管理。

水電工程全生命周期管理包含了工程的規(guī)劃、設計、施工、交付以及運營管理。企業(yè)通過對工程信息模型的擴展應用，為企業(yè)實現(xiàn)標準化、專業(yè)化、精細化管理搭建標準、受控、規(guī)范、高效的基礎(chǔ)信息管理平臺，為企業(yè)謀求新跨越、實現(xiàn)大發(fā)展提供強有力的技術(shù)支撐，進而實現(xiàn)全行業(yè)的信息增值鏈效應。

前景展望

應用BIM技術(shù)在水電開發(fā)中實現(xiàn)全生命周期管理，有著很重要的價值，主要可以分為以下五個方面：

一是在規(guī)劃階段可以運用BIM技術(shù)，對工程項目快速建模，為規(guī)劃決策提供技術(shù)支撐。二是在設計階段，全專業(yè)協(xié)同設計，精確化建模，建立工程全信息三維模型；完善的數(shù)據(jù)模型存儲機制，將傳統(tǒng)二維設計和管理方式產(chǎn)生的零散的圖紙、文檔和數(shù)據(jù)記錄等與信息三維模型建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，為電站各類運行維護管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)信息快速檢索、分類歸檔，降低使用工程數(shù)據(jù)的人力和時間成本。三是施工階段通過BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)碰撞檢查、施工進度可視化仿真模擬、大壩施工質(zhì)量監(jiān)控、施工分倉、安全監(jiān)測、施工成本管理等。利用三維信息模型建立效果逼真、數(shù)據(jù)全面的可視化系統(tǒng)，能夠直接在計算機中通過虛擬漫游進行虛擬巡檢，尤其是對埋管、埋件、錨索、監(jiān)測儀器等不可見設施設備的可視化信息查詢和管理。四是在交付階段，水電開發(fā)中運用BIM技術(shù)可做數(shù)字化交付。五是在運營階段，應用交付的BIM信息模型，在水電開發(fā)運營期，可向業(yè)主提供三維虛擬電廠、可視化培訓、數(shù)字化檔案管理、安全生產(chǎn)管理、工藝仿真等多方面的應用系統(tǒng)定制服務。

隨著BIM技術(shù)在水電開發(fā)領(lǐng)域的全面鋪開，全面周期管理的理念也將貫穿于整個水電站開發(fā)過程中。而BIM也將成為新時代水電開發(fā)領(lǐng)域的標簽之一。