BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和展望

向 鵬 徐 露

（重慶市設(shè)計(jì)院 重慶 400015）

引言

隨著社會的進(jìn)步，科技的發(fā)展，BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中得到了初步的應(yīng)用，現(xiàn)階段的電氣專業(yè)應(yīng)用主要包括管綜碰撞檢查、協(xié)同設(shè)計(jì)、室內(nèi)照明模擬等。筆者結(jié)合工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，對當(dāng)前BIM技術(shù)在電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢提出了一些觀點(diǎn)和看法，希望與同行們交流。

1 設(shè)計(jì)與BIM技術(shù)

設(shè)計(jì)是一個(gè)受外部環(huán)境條件影響，發(fā)散和約束的平衡思辨過程，CAD作圖或BIM建模只是表達(dá)最終構(gòu)想成果的方式。設(shè)計(jì)需求范圍很廣，創(chuàng)造的價(jià)值也很寬泛，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)成果大多止步于圖紙報(bào)建的終點(diǎn)，此環(huán)境下的傳統(tǒng)專業(yè)技術(shù)人才對規(guī)范耳熟能詳，但對設(shè)計(jì)的深度價(jià)值卻缺乏進(jìn)一步挖掘。之所以BIM管綜排布應(yīng)用能快速鋪開，就是其彌補(bǔ)了空間關(guān)系深化設(shè)計(jì)的真空，產(chǎn)生了滿足實(shí)際需求的價(jià)值。建筑行業(yè)是個(gè)古老的行業(yè)，但當(dāng)今信息化高速發(fā)展，資本市場對陽光、清晰、規(guī)則的事物表現(xiàn)出強(qiáng)烈的需求，驅(qū)使傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的“二維+說明”轉(zhuǎn)化為“三維+信息+n”，以致設(shè)計(jì)成果抽象變具象、表述更明確、交流更直觀、信息可延伸。同時(shí)，這個(gè)信息升維必然導(dǎo)致工作量增加，對從業(yè)人員也提出了更高的要求，需要知識、技術(shù)、時(shí)間、經(jīng)濟(jì)等各方面基礎(chǔ)去鋪墊。BIM已成為一種必然趨勢，而設(shè)計(jì)人員更應(yīng)該順勢通過解決實(shí)際問題，找到應(yīng)用價(jià)值，迎接建筑行業(yè)又一輪變革。

2 BIM技術(shù)在電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

相比傳統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)有其可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性等特點(diǎn)，因此也為電氣設(shè)計(jì)工作帶來巨大的機(jī)遇，解決了傳統(tǒng)技術(shù)信息缺失的弊端，因此也為電氣設(shè)計(jì)提出了新的發(fā)展方向。

2.1 可視化應(yīng)用

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中，無論外部的審查、施工、驗(yàn)收、運(yùn)維環(huán)節(jié)還是內(nèi)部的設(shè)計(jì)交流都是依靠“二維+說明”，對于建筑實(shí)體的空間關(guān)系和材質(zhì)信息更多是靠各環(huán)節(jié)專業(yè)人員自身的理解，在信息傳遞顯得低效而難免產(chǎn)生誤解。而BIM技術(shù)的出現(xiàn)，能夠把設(shè)計(jì)人意圖表達(dá)更加清晰，所見即所得式的實(shí)體反映來得更加直觀。電氣專業(yè)的設(shè)備、箱柜、橋架、管井都可以通過建模去表達(dá)，而配電箱系統(tǒng)的電子元器件也可以采用“掛清單”的模式賦予電氣模型信息，從而在空間關(guān)系的表現(xiàn)和構(gòu)件信息的獲取上更加便捷高效，從理論上大大節(jié)約了采購、施工期的信息交流時(shí)間。

2.2 協(xié)調(diào)性應(yīng)用

建筑工程是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，分項(xiàng)繁雜，內(nèi)容廣泛。而在設(shè)計(jì)流程中，電氣設(shè)計(jì)又是一個(gè)受前置條件約束的后端專業(yè)。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一張平面很難涵蓋一處空間的所有構(gòu)件信息，就拿塔樓的戶內(nèi)電氣設(shè)計(jì)而言，也分為照明平面圖、插座平面圖、弱電平面圖，而BIM的技術(shù)的應(yīng)用，有條件將全專業(yè)構(gòu)件都置于一處空間，從而協(xié)調(diào)各專業(yè)構(gòu)件空間關(guān)系，直觀的全方位思考，讓全專業(yè)相關(guān)聯(lián)、提前暴露傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中專業(yè)與專業(yè)間協(xié)調(diào)難而導(dǎo)致的不易察覺的問題，使管理前置，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.3 模擬性應(yīng)用

因?yàn)閭鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)是平面化的，而建筑工程又是一個(gè)龐大的系統(tǒng)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，盲人摸象般的各分支設(shè)計(jì)人員很難直觀的構(gòu)想這個(gè)繁雜的空間印象，而BIM技術(shù)的應(yīng)用，讓設(shè)計(jì)人員隨時(shí)可以看到工程的全貌和細(xì)節(jié)，根據(jù)需求調(diào)整更為優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。同時(shí)也解決一些二維無法解決的空間模擬問題，例如dialux evo的光照模擬，所有的燈具模型都是與廠家實(shí)際產(chǎn)品相，通過不同燈具的場環(huán)境模擬，使燈具的選擇更加合理，所見即所得的場景化呈現(xiàn)讓設(shè)計(jì)能做到以始為終，始為終至。

3 電氣BIM的現(xiàn)狀和難點(diǎn)

我國BIM的推廣已經(jīng)有相當(dāng)長一段時(shí)間，但仍然存在很多問題，主要在市場環(huán)境和內(nèi)部動力兩個(gè)方面：

3.1 市場環(huán)境

無論是高速增長的經(jīng)濟(jì)環(huán)境驅(qū)使，還是業(yè)主方的迫切需求，工程進(jìn)度仍為重中之重。BIM技術(shù)、BIM模式在國內(nèi)市場環(huán)境中，安全沒有前車可鑒，其應(yīng)用落地仍需大量工程去研發(fā)、去實(shí)踐。而一個(gè)高質(zhì)量理想化的信息模型的產(chǎn)生，需要方方面面基礎(chǔ)條件去鋪墊，建筑工程是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)集成，如果僅僅認(rèn)為是使用軟件的變換，那是對工作量、工作方式的嚴(yán)重誤判。在高喊“活下去”的地產(chǎn)紅海里，研發(fā)需要大量資金、時(shí)間，高投入而放緩進(jìn)度，業(yè)主方是很難做出犧牲讓步的。此環(huán)境下，BIM應(yīng)用更多能生存下來的是“單點(diǎn)應(yīng)用”，例如“可建性分析”、“凈高分析”，而電氣設(shè)計(jì)重點(diǎn)是偏系統(tǒng)設(shè)計(jì)，率先落地的BIM應(yīng)用價(jià)值點(diǎn)如“管綜碰撞”的橋架的排布，更多由對空間設(shè)計(jì)要求更高的水暖專業(yè)去代勞，這也讓業(yè)界有一種感覺，似乎搞機(jī)電BIM的都是水暖專業(yè)，電氣設(shè)計(jì)人相對匱乏。

3.2 內(nèi)部動力

BIM技術(shù)的自身特點(diǎn)，對建筑這個(gè)高容錯性行業(yè)似乎天生就是找茬的。設(shè)計(jì)人不愿意用，是因?yàn)樵诠ぷ髁可?，加量不加價(jià)，多量多擔(dān)責(zé)，并且一個(gè)高質(zhì)量的BIM模型對設(shè)計(jì)人的要求更高，不限于規(guī)范的認(rèn)知，選族建族需對產(chǎn)品構(gòu)件的認(rèn)知儲備，而管理前置就需要對造價(jià)、施工、運(yùn)維的認(rèn)知儲備。施工對BIM的態(tài)度，是希望自身便于工程建造合理優(yōu)化，經(jīng)濟(jì)利益最大化，而不希望業(yè)主通過BIM降容錯而約束太強(qiáng)，自身熟知成本而不愿成本陽光化使利潤降低。而對業(yè)主方，資金、時(shí)間研發(fā)性的投入是一道硬消費(fèi)，畢竟BIM現(xiàn)狀表現(xiàn)出來的效能很難達(dá)到PPT-BIM的愿景水平。

4 電氣BIM技術(shù)的發(fā)展前景

按照PEST分析，國家政策對建筑業(yè)信息化及BIM技術(shù)發(fā)展持鼓勵態(tài)度；資本市場對規(guī)則清晰的行業(yè)模式有濃厚興趣；社會的發(fā)展，人居生活不單滿足于能住，還希望住得好；而技術(shù)層面，BIM的愿景是美好的，但各種技術(shù)基礎(chǔ)又相對薄弱。綜而言之，宏觀環(huán)境長期向好，BIM價(jià)值潛能待挖掘。

在微觀環(huán)境里，BIM技術(shù)似乎對電氣設(shè)計(jì)來說很雞肋，并且資本短期內(nèi)更追求于進(jìn)度，那提高生產(chǎn)效率而構(gòu)建一個(gè)高質(zhì)量的信息模型就成了當(dāng)務(wù)之急。我們不妨觀察一下電氣專業(yè)的特性：可高度數(shù)據(jù)化、邏輯關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，電氣專業(yè)是一個(gè)受提資條件約束的末端專業(yè)。無論手繪圖還是CAD時(shí)代，對其它專業(yè)用電信息獲取是人為的提取圖面信息、解碼圖面信息，而規(guī)范和算法更像是一套程序規(guī)則，信息的深加工是在人腦中完成的，信息處理結(jié)果由工程師轉(zhuǎn)化為圖面表達(dá)。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)期，圖面信息是抽象的、缺失的、信息傳輸時(shí)需要人為去腦補(bǔ)，而BIM的空間環(huán)境以及構(gòu)件信息可加載的特點(diǎn)，讓計(jì)算機(jī)獲取信息具備可能性，如果賦予計(jì)算機(jī)信息關(guān)聯(lián)規(guī)則，依靠計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和可靠性，承擔(dān)一部分可量化、邏輯清晰的電氣設(shè)計(jì)工作量，讓基于BIM的自動化設(shè)計(jì)也成為一種可能，從而提高生產(chǎn)效率，節(jié)省了勞動力。

創(chuàng)新需要各種技術(shù)的積累迭代，由一個(gè)個(gè)小趨勢匯合成為一場變革。目前，信息模型的建立更多是靠建模人搭積木，同時(shí)也有不少的工程設(shè)計(jì)人員在學(xué)習(xí)編程，探索基于成品BIM的自動規(guī)范化效驗(yàn)，這個(gè)小趨勢說不定就是自動化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。（下列配圖為工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中的一些探索）。

圖1為年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)計(jì)算表，在防雷設(shè)計(jì)中當(dāng)電氣工程師獲取建筑物屬性、尺寸、地理位置、地理環(huán)境的必要信息條件，就能夠按公式計(jì)算出年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)。在BIM環(huán)境下，這些必要信息是有條件直接通過建筑模型獲取的，數(shù)據(jù)化處理的公式計(jì)算更是計(jì)算機(jī)的強(qiáng)項(xiàng)，當(dāng)計(jì)算機(jī)能根據(jù)建筑條件模型自行判斷防雷類別，就達(dá)到基于BIM的自動規(guī)范化效驗(yàn)，同時(shí)加以規(guī)范布置要求也給定了自動化設(shè)計(jì)的邏輯約束條件，比如二類防雷，屋面應(yīng)形成不大于10×10m，12×8m的接閃網(wǎng)格。

圖1

圖2

圖2為某工程模型空間里的防雷接地網(wǎng)格，比起二維圖紙達(dá)到了全構(gòu)件的空間體現(xiàn)，從而有條件統(tǒng)計(jì)竣工模型凈量，也為預(yù)決算模式的進(jìn)步奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)的發(fā)展對建筑電氣設(shè)計(jì)既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，也是建筑業(yè)信息化、現(xiàn)代化的剛性需求?，F(xiàn)階段，我們已經(jīng)能夠運(yùn)用BIM技術(shù)做管綜碰撞檢查等工作，但這還不夠，我們還應(yīng)該深入探析該技術(shù)的核心價(jià)值，比如運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行自動規(guī)范化效驗(yàn)、甚至未來實(shí)現(xiàn)部分工作的自動化設(shè)計(jì)，是我們追求的更高目標(biāo)。