BIM技術(shù)在高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

王陸玲，郁 明［.中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司， 北京 00089；.中科九度（北京）空間信息技術(shù)有限責(zé)任公司， 北京 0090］

1 BIM技術(shù)概述

2002 年，Autodesk 公司正式提出了建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM） 這一概念。該模型的建立以建筑工程信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，具有模擬性、協(xié)調(diào)性、可視化、優(yōu)化性和可出圖性等五大特點(diǎn)，可以用來展示建筑工程的整個(gè)生命周期。相對于傳統(tǒng)的二維圖紙，BIM 技術(shù)模型可以模擬建成后的建筑物的三維模型。更準(zhǔn)確地說，BIM 是一個(gè)將實(shí)體的建筑工程進(jìn)行數(shù)字化和可視化的過程，從而將該工程的幾何、構(gòu)造、技術(shù)等信息儲存在數(shù)據(jù)庫里，更有利于促進(jìn)建筑工程項(xiàng)目的規(guī)范化與精細(xì)化管理。在實(shí)踐中，建筑信息模型里的相關(guān)信息可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)修改和編輯，并可以顯示與修改和編輯相關(guān)的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，能有效避免傳統(tǒng)軟件帶來的溝通障礙，以滿足各參建方以及工程各階段的實(shí)際需要。近年來，BIM 技術(shù)在國內(nèi)各行業(yè)發(fā)展迅速，交通運(yùn)輸部提出要大力推進(jìn)公路水運(yùn)工程BIM技術(shù)的應(yīng)用，為交通領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目的高效有序進(jìn)行提供技術(shù)支持。

2 國內(nèi)高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，與 BIM 技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)性研究得到了政府和各行業(yè)的大力支持，并已取得了不錯(cuò)的研究成果。住建部發(fā)布的《2011～2015 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》明確提出，要在建筑工程領(lǐng)域開展 BIM 技術(shù)研究，大力推進(jìn) BIM技術(shù)從設(shè)計(jì)階段向施工階段的延伸，有效降低信息在傳遞過程中造成的偏差，著力研究基于 BIM 技術(shù)的四維信息系統(tǒng)，逐步將 BIM 技術(shù)推廣到大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建筑工程中，以實(shí)現(xiàn)對建筑工程項(xiàng)目的精細(xì)化和可視化管理。此《綱要》的頒布有效推動了 BIM 技術(shù)在國內(nèi)機(jī)電工程中的全面應(yīng)用。目前我國國內(nèi)幾家大型建筑企業(yè)均已組建企業(yè)內(nèi)部的 BIM 技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)，在多項(xiàng)建筑和機(jī)電工程施工等方面開始采用 BIM 技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。目前在建筑工程項(xiàng)目中，BIM 技術(shù)主要應(yīng)用于管線優(yōu)化設(shè)計(jì)和碰撞檢查、施工模擬及工程項(xiàng)目的全生命周期管理。

由于總承包模式已經(jīng)在高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目中得到了推廣與應(yīng)用，對項(xiàng)目進(jìn)行精細(xì)化、系統(tǒng)化管理已成為了必然。由于 BIM 技術(shù)中監(jiān)控項(xiàng)目全方位進(jìn)度、統(tǒng)籌調(diào)度資源、加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)各方和實(shí)測工程實(shí)際成本支出等功能，在機(jī)電工程實(shí)踐中的應(yīng)用實(shí)例很少，可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)更加有限。目前高速公路機(jī)電工程施工企業(yè)大多將 BIM 技術(shù)應(yīng)用于施工前期的各專業(yè)設(shè)計(jì)中，而在工程進(jìn)度、應(yīng)用材料和成本費(fèi)用支出控制等方面的應(yīng)用很少，項(xiàng)目后期的管理更難以體現(xiàn)在具體的軟件中。高速公路機(jī)電施工項(xiàng)目的管理仍然主要依賴于施工人員的經(jīng)驗(yàn)積累和應(yīng)急處理能力，因此整體管理水平仍表現(xiàn)為粗放型。

3 應(yīng)用BIM技術(shù)的必要性

機(jī)電工程作為高速公路的一個(gè)重要組成部分，涵蓋了設(shè)備、給排水、電氣、消防、暖通空調(diào)和通信等系統(tǒng)。高速公路機(jī)電工程需要把各種設(shè)備、管路和管線有機(jī)地組合起來，以滿足特定功能的需要。如果能從項(xiàng)目初期就做好充分準(zhǔn)備，將各專業(yè)協(xié)同起來進(jìn)行合理優(yōu)化布局，將極大地降低項(xiàng)目的運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。

BIM 技術(shù)不僅能幫助高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目部做好前期戰(zhàn)略規(guī)劃，實(shí)行高標(biāo)準(zhǔn)分階段規(guī)劃，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源管理、進(jìn)度控制和成本預(yù)算管理等多項(xiàng)功能。采用 BIM技術(shù)，不僅能有效地計(jì)算出項(xiàng)目的前期投入并制定相應(yīng)的預(yù)設(shè)方案，還有助于機(jī)電工程項(xiàng)目部通過控制材料采購環(huán)節(jié)來降低成本。模擬出的材料配合比可以提高項(xiàng)目部對價(jià)格信息的掌握程度，還可以根據(jù)工程進(jìn)度對材料進(jìn)行有效的控制，最大限度地降低成本，提高企業(yè)的競爭力。在模擬過程中，通過對項(xiàng)目各環(huán)節(jié)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化控制，可以更加有效地控制項(xiàng)目成本，并根據(jù)模擬的模型對施工進(jìn)度進(jìn)行適時(shí)調(diào)整和合理規(guī)劃，以規(guī)避項(xiàng)目施工過程中產(chǎn)生的不必要的風(fēng)險(xiǎn)。

4 BIM技術(shù)在高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

在高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目中，BIM 技術(shù)主要應(yīng)用于工程深度設(shè)計(jì)、可視化展示、干涉檢測、工程模擬和偏差分析，以及資源、工程進(jìn)度和項(xiàng)目成本的控制管理等方面。

4.1 工程深度設(shè)計(jì)和可視化展示

BIM 技術(shù)參與高速公路機(jī)電工程深度設(shè)計(jì)的管理，主要體現(xiàn)在兩個(gè)階段：一是創(chuàng)建模型并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入 BIM 系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；二是在 BIM 建模過程中對相關(guān)的設(shè)備和管線進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和完善。

可視化展示就是在 BIM 建模過程中根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)數(shù)據(jù)，利用軟件創(chuàng)建出機(jī)電工程項(xiàng)目的 BIM 模型。實(shí)現(xiàn)機(jī)電工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)可視化展示工程的基礎(chǔ)在于導(dǎo)入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性。準(zhǔn)確的建模，不僅可以使管理者非常直觀地了解工程全貌及整體布局，還能及時(shí)檢驗(yàn)機(jī)電工程前期設(shè)計(jì)的可行性，查出工程存在的多種隱患，及時(shí)制定相應(yīng)的工程整改預(yù)案。

4.2 干涉檢測、工程模擬和偏差分析

將 BIM 模型數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入模擬軟件來進(jìn)行定位檢測和精準(zhǔn)分析，并準(zhǔn)確模擬出相應(yīng)標(biāo)段各種設(shè)備間的交互關(guān)系，不僅能夠提前發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目開工后項(xiàng)目管理中會遇到的問題，還能及時(shí)對工程進(jìn)行修改，合理調(diào)配資源并優(yōu)化工程方案。

根據(jù)高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目的管理特點(diǎn)及 BIM 技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，機(jī)電工程施工企業(yè)需委托專業(yè)的軟件公司對傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，并建立基于 BIM 技術(shù)的現(xiàn)場施工管理系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)具有以下幾方面的功能：一是通過動態(tài)對比各分項(xiàng)工程實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度偏差分析和成本偏差分析，并進(jìn)行沖突預(yù)警；二是在預(yù)定的日期對已完成工程量、已消耗工程資源和已支出成本與計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，實(shí)現(xiàn)工程資源消耗數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析和預(yù)警；三是通過動態(tài)對比計(jì)劃進(jìn)度工程價(jià)值和實(shí)際進(jìn)度工程價(jià)值，精準(zhǔn)分析出任意節(jié)點(diǎn)上的成本偏差及相應(yīng)的影響因素。

4.3 資源、工程進(jìn)度和項(xiàng)目成本的控制管理

BIM 系統(tǒng)可以在機(jī)電工程的不同階段實(shí)現(xiàn)對機(jī)器設(shè)備、人員等資源進(jìn)行合理調(diào)撥管理。BIM 系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)前工程進(jìn)度自動生成機(jī)器設(shè)備調(diào)撥表；根據(jù)調(diào)撥表及工程進(jìn)度計(jì)劃制訂材料采購計(jì)劃，再進(jìn)行置辦。為了有效地控制物資，機(jī)電工程施工企業(yè)采用配額領(lǐng)料的方式，由 BIM系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)自動生成領(lǐng)料單，施工人員根據(jù)該領(lǐng)料單到倉庫領(lǐng)取物資。根據(jù) BIM 系統(tǒng)中的資源動態(tài)變化，該系統(tǒng)可以自動生成工程計(jì)量清單，并自動計(jì)算出任意節(jié)點(diǎn)上的工程量及對應(yīng)工程所需要的人員、物資等資源所產(chǎn)生的成本。該系統(tǒng)可以自動生成工程量進(jìn)度表、工程資源占用表及各類偏差表等，實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目各類資源的動態(tài)管理，并生成和制定出工程質(zhì)量安全分析資料。

高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員利用三維模型直觀的特點(diǎn)，通過 BIM 技術(shù)把工程設(shè)計(jì)方案放在 BIM 環(huán)境中進(jìn)行仿真模擬，不僅能對控制性工程節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量安全及功能進(jìn)行分析，以便及時(shí)優(yōu)化工程實(shí)施方案，而且還可以實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度的實(shí)時(shí)査詢和工程進(jìn)度的偏差分析等功能，并可以按照具體的要求自動生成多種報(bào)表。機(jī)電工程項(xiàng)目部可以按照設(shè)定的日期檢査工程進(jìn)度，可以準(zhǔn)確地分析各種方案的優(yōu)劣，從而降低施工成本，以獲取最大的管理效益和工程收益。

5 結(jié) 語

BIM 技術(shù)已經(jīng)成為高速公路機(jī)電工程獲得新生的必經(jīng)之路，BIM 技術(shù)的推廣應(yīng)用具有十分重要的意義。然而就目前國內(nèi)的具體情況來看，BIM 技術(shù)的推廣運(yùn)用仍處于探索階段，運(yùn)作時(shí)并沒有能夠達(dá)到理想的效果，尤其是在我國高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目的應(yīng)用中，BIM 技術(shù)面臨的限制因素還有很多。但是隨著現(xiàn)代化管理要求的進(jìn)一步提高，BIM 技術(shù)為工程精細(xì)化管理提供了穩(wěn)固的技術(shù)支持。BIM技術(shù)在我國高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目中應(yīng)用的前景，必定十分廣闊。