BIM 技術(shù)在機(jī)電工程中的應(yīng)用研究

陳辰

（廣州石化建筑安裝工程有限公司，廣東 惠州 516081）

1 BIM 技術(shù)的概念及國內(nèi)應(yīng)用狀況

BIM 技術(shù)并不是個(gè)從一開始就確定下來的概念，而是在長時(shí)間的探索研究中慢慢發(fā)展起來的。BIM 技術(shù)最早可以追溯到20 世紀(jì)70 年代，信息技術(shù)還只能做到簡單的內(nèi)容傳輸，在攝影攝像等圖像技術(shù)初步發(fā)展的階段，就有人提出信息技術(shù)可以與圖像技術(shù)相結(jié)合，用來研究建筑的不同功能和不同屬性。80 年代，在此前的基礎(chǔ)上，初步開始了對(duì)建筑模型數(shù)字化的研究，從而誕生了最初的BIM 技術(shù)。進(jìn)入新世紀(jì)，互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化成為很多產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的新方向，BIM 技術(shù)的開發(fā)需求和應(yīng)用需求逐步擴(kuò)大，BIM 技術(shù)逐漸成為工程領(lǐng)域的重要輔助工具。

BIM 技術(shù)進(jìn)入我國的技術(shù)并不晚，但是相關(guān)的理論研究是在近10 年內(nèi)形成體系的，形成BIM 標(biāo)準(zhǔn)框架的研究是在2010 年以后。隨著清華大學(xué)BIM 專項(xiàng)研究組的研究成果問世，標(biāo)志著我國BIM 工具、信息保障等方面的規(guī)范逐步確立起來，從此，我國BIM 技術(shù)向著更加全面、系統(tǒng)的方向完善，BIM相關(guān)軟件的實(shí)用性和功能性也逐步提高，并且在多個(gè)建設(shè)工程中進(jìn)行了嘗試，為國內(nèi)BIM 技術(shù)的運(yùn)用和探究留下了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

2 BIM 技術(shù)運(yùn)用在機(jī)電工程中的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

BIM 技術(shù)主要特點(diǎn)：

一是數(shù)字化建模圖像所表達(dá)的內(nèi)容更為直觀。與平面二維圖紙相比，數(shù)字化建模能夠直接反應(yīng)目標(biāo)建筑物的各項(xiàng)參數(shù)，按照比例建造目標(biāo)設(shè)施，降低了設(shè)計(jì)者的三維想象能力要求，也有助于施工人員理解和實(shí)施方案，減少誤差，加快進(jìn)度。

二是數(shù)字化建模圖像所表達(dá)的能容更為全面。與平面設(shè)計(jì)圖紙相比，BIM 模型能夠?qū)⒃O(shè)施內(nèi)部的機(jī)電管道和電路、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架都充分表現(xiàn)出來，輔助設(shè)計(jì)人員添加各種配件，增加設(shè)施的功能，從而提高項(xiàng)目質(zhì)量。

三是BIM 技術(shù)對(duì)于機(jī)電工程產(chǎn)業(yè)的提升具有時(shí)代先進(jìn)性和技術(shù)先導(dǎo)性。BIM 技術(shù)幫助傳統(tǒng)的圖紙進(jìn)行從二維到三維的跳躍，令參數(shù)采集、配件添加、設(shè)備整合變得簡單高效，也更容易地暴露出了設(shè)計(jì)中的問題，像管線布局等錯(cuò)誤，也可以通過建模來審查，極大地減少了工作誤差，提高了工程質(zhì)量?，F(xiàn)在正處于5G 時(shí)代發(fā)展的前夕，一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代正在到來，BIM 技術(shù)符合了時(shí)代信息化、可視化、數(shù)字化的發(fā)展方向，對(duì)整個(gè)機(jī)電行業(yè)的發(fā)展是有益處的，很可能代表著機(jī)電行業(yè)主流發(fā)展趨勢(shì)。

BIM 技術(shù)對(duì)機(jī)電工程帶來的實(shí)質(zhì)性優(yōu)勢(shì)主要集中于以下幾個(gè)方面：

由于BIM 技術(shù)是讓圖紙變成三維建模，比二維圖紙更直觀易懂，不論是統(tǒng)計(jì)施工材料、計(jì)算工作量、提高計(jì)算的準(zhǔn)確性，還是核算成本都變得相當(dāng)快捷。不論是在核算所需材料，還是設(shè)計(jì)院檢查工程中可能存在錯(cuò)誤時(shí)，都有相當(dāng)大的幫助，降低了相關(guān)工作人員從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的要求，也減少了人工誤差。

雖然機(jī)電工程需要大量的設(shè)計(jì)和運(yùn)算，但是數(shù)據(jù)計(jì)算錯(cuò)誤和主觀預(yù)估帶來的誤判總是難以避免，在使用傳統(tǒng)二維圖紙時(shí)，很難全面不漏死角地對(duì)工程進(jìn)行校對(duì)和審查，往往在工程建設(shè)中才能發(fā)現(xiàn)問題。而BIM 技術(shù)可以對(duì)工程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過微縮的三維模型來模擬工程安裝、運(yùn)行的過程，考察部件與系統(tǒng)之間的聯(lián)結(jié)和協(xié)作，能更早、更快地發(fā)現(xiàn)工程問題，及時(shí)修正。

機(jī)電工程是多個(gè)施工部門共同協(xié)作的成果，不同部門之間工作互不相同，將這些部門聯(lián)結(jié)起來的紐帶就是設(shè)計(jì)圖紙。在傳統(tǒng)二維圖紙時(shí)期，各個(gè)部門之間的配合較為松散，各自按照自己的經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣解讀圖紙并施工，人與人之間經(jīng)驗(yàn)和解讀的不同，就容易造成工程的偏差。而三維數(shù)字化模型在搭建的基礎(chǔ)上就需要各個(gè)部門的配合和討論，在工程初期就加強(qiáng)了各部門的聯(lián)系，提高了各部門對(duì)工程的理解，有助于后期的施工和合作，加強(qiáng)了設(shè)計(jì)圖紙對(duì)施工部門的統(tǒng)籌規(guī)劃功能。

3 如何在機(jī)電工程中發(fā)揮BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

BIM 技術(shù)在機(jī)電工程領(lǐng)域的嘗試已經(jīng)證明其本身的價(jià)值，但是我國對(duì)BIM 技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用其實(shí)并不完善，在使用過程中仍然存在著誤區(qū)或是資源的浪費(fèi)。隨著BIM 技術(shù)逐漸成為機(jī)電工程中的主要研究方向。

3.1 BIM 技術(shù)不是一種孤立、既成的技術(shù)

鑒于如今萬物互聯(lián)與三維立體影像成為時(shí)代大背景的主流趨勢(shì)，BIM 技術(shù)自身的成長性也是不可估量的，它不應(yīng)當(dāng)只成為一種技術(shù)手段，而也應(yīng)當(dāng)被視為一種可研究、可發(fā)展的學(xué)科，在實(shí)際運(yùn)用中不斷積累新的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)用方法，不斷地得到提升和提高。

同時(shí)，BIM 技術(shù)也不是孤立的一種技術(shù)，而應(yīng)該與管理手段相結(jié)合。技術(shù)可以從實(shí)際運(yùn)用層面去解決一些實(shí)用性的問題，但是如何發(fā)揮技術(shù)的最大價(jià)值，發(fā)揮人的能動(dòng)性，從頂層做到統(tǒng)籌兼顧和全面規(guī)劃。在工程實(shí)施的過程中，BIM技術(shù)還可以幫助管理人員進(jìn)行環(huán)節(jié)的監(jiān)控，在環(huán)節(jié)上出現(xiàn)問題時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)反饋、及時(shí)解決，提高管理人員應(yīng)對(duì)工程問題的水平和緊急事件的處理水平。

此外，BIM 技術(shù)還能有助于優(yōu)化管理流程和管理結(jié)構(gòu)。在使用平面圖紙時(shí)，管理流程和技術(shù)手段不存在統(tǒng)一和協(xié)作。而BIM 技術(shù)的運(yùn)用則改變了這一現(xiàn)狀，它的運(yùn)用深入到施工的各個(gè)階段，前期需要從各個(gè)部門進(jìn)行材料、數(shù)據(jù)等信息的收集，中期實(shí)時(shí)監(jiān)控工程中各個(gè)部門的施工情況，后期根據(jù)工程建設(shè)的效果來進(jìn)行模擬和檢驗(yàn)，要做到這些功能的實(shí)現(xiàn)，需要與施工部門展開大規(guī)模的信息交換和信息合作，而且在計(jì)算機(jī)運(yùn)作的情況下，人為隱瞞信息或者數(shù)據(jù)錯(cuò)誤都是難以進(jìn)行的，三維模型可以立刻尋找到出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，優(yōu)化了機(jī)電工程的管理流程。因此，BIM 技術(shù)能夠幫助機(jī)電工程從業(yè)人員提高專業(yè)素養(yǎng)，促進(jìn)機(jī)電工程企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.2 在成本環(huán)節(jié)做好把控

BIM 技術(shù)在機(jī)電工程領(lǐng)域已經(jīng)有了大量的運(yùn)用案例，在上海世博會(huì)等公共設(shè)施建設(shè)中都發(fā)揮了重大的作用，但是這些工程項(xiàng)目的公共服務(wù)作用大于本身的經(jīng)濟(jì)效益，而大部分的工程建設(shè)的目的都是為了帶來經(jīng)濟(jì)效益。這就暴露出了BIM 技術(shù)運(yùn)用的一個(gè)問題——BIM 技術(shù)所需施展的技術(shù)、信息采集要求、軟硬件設(shè)備成本要求都遠(yuǎn)高于以往的平面圖紙，要想進(jìn)行大規(guī)模的推廣，BIM 技術(shù)能否降低機(jī)電工程的成本，控制機(jī)電工程的建設(shè)價(jià)格成為了關(guān)鍵。

要運(yùn)用BIM 技術(shù)把控成本，對(duì)工作人員提出了更高的要求。工作人員要以可視化模型為基礎(chǔ)，通過“框圖出價(jià)”的方法，對(duì)工程各環(huán)節(jié)造價(jià)進(jìn)行預(yù)估和核算，因?yàn)槟軌蚯逦亓私夤こ探ㄔO(shè)所需的環(huán)節(jié)，工作人員的預(yù)估也會(huì)更為精確，減少誤判帶來的材料浪費(fèi)。

在建設(shè)過程中，遇到不可抗力修改工程的案例也不在少數(shù)，碰到這種情況，BIM 技術(shù)可以通過調(diào)整模型來對(duì)價(jià)格快速進(jìn)行二次核算，減少了重新規(guī)劃、設(shè)計(jì)圖紙、再次計(jì)算的時(shí)間。最新的BIM 技術(shù)已經(jīng)能夠通過大數(shù)據(jù)分析的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行大致統(tǒng)計(jì)并給出參考值，如果預(yù)估造價(jià)與參考值出入較大，工程就可能存在問題，也可以幫助工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，以免帶來經(jīng)濟(jì)損失。

4 運(yùn)用BIM 技術(shù)所需注意的問題

BIM 技術(shù)是在近來飛速發(fā)展的技術(shù)，它對(duì)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、信息通信、三維建模等技術(shù)要求較高，這對(duì)大齡工作人員來說，是難以短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)的。而年輕工作人員學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)有天然的優(yōu)勢(shì)，可以快速習(xí)得相關(guān)技能，但是不論是工作經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)水準(zhǔn)，都難以與前者相比較。這就要求管理階層在推廣BIM 技術(shù)時(shí)，不能全部要求大齡員工學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)，也不能將工作人員全部替換成懂得BIM 技術(shù)的員工，而忽視工作經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)素養(yǎng)的重要性。要推廣BIM技術(shù)，要考慮到團(tuán)隊(duì)的學(xué)習(xí)能力和接受能力，逐步普及。

此外，BIM 技術(shù)雖然有著自身得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，但是沒有一種技術(shù)是沒有風(fēng)險(xiǎn)的，在使用這種技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)實(shí)際案例的研究，關(guān)注該方面的專業(yè)學(xué)術(shù)論作，針對(duì)技術(shù)運(yùn)用可能出現(xiàn)的問題準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)預(yù)案。

5 結(jié)語

在數(shù)字化建模和三維圖像逐漸成為工程學(xué)科的主流發(fā)展方向的大背景下，BIM 技術(shù)因其強(qiáng)大的仿真建模和信息統(tǒng)籌整合功能，在工程領(lǐng)域有廣闊的前景。得益于BIM 技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，人們的要求，也可以得到進(jìn)一步的滿足。