BIM與輕量化技術(shù)在新盛萬豪酒店機(jī)電工程中的應(yīng)用探索

邵統(tǒng)宇1 仝 振 左 超3 周建亮

(1.徐州潤華置業(yè)有限公司，徐州 221000； 2.中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與土木工程學(xué)院，徐州 221116; 3.上海開建信息技術(shù)有限公司，上海 200233)

引言

建筑行業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，信息化建設(shè)的水平不僅體現(xiàn)了行業(yè)科技進(jìn)步的水平，同時(shí)也反映了整個(gè)行業(yè)的綜合實(shí)力[1]。同時(shí)，隨著建筑工程項(xiàng)目的復(fù)雜化、大型化等趨勢的發(fā)展，要求工程建設(shè)的管理更加細(xì)致、規(guī)范，更迫切需要項(xiàng)目管理的信息化水平能有效支撐各項(xiàng)目管理目標(biāo)控制的信息需求[2]。我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部明確提出，建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化和BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用是我國建筑業(yè)發(fā)展和改革的重要任務(wù)和目標(biāo)，BIM技術(shù)應(yīng)用是推進(jìn)建筑業(yè)信息化的重要手段，為產(chǎn)業(yè)鏈貫通、工業(yè)化建造提供技術(shù)保障，并在《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中對BIM技術(shù)的應(yīng)用路線給出了具體的指導(dǎo)性要求[3]。

然而，盡管我國政府及企事業(yè)單位均已在 BIM 技術(shù)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域投入較大努力，但在BIM技術(shù)的落地使用過程中，一方面初期投入巨大，對于個(gè)人工作效率提高并不明顯(BIM 技術(shù)優(yōu)勢在于提高團(tuán)隊(duì)工作效率)，另一方面，我國 BIM 技術(shù)的應(yīng)用目前尚處于工具整合階段，更多應(yīng)用存在于設(shè)計(jì)和施工過程中由二維轉(zhuǎn)向三維的斷續(xù)式應(yīng)用，未能從根本上改變項(xiàng)目管理的組織與生產(chǎn)方式[4-5]。為此，本研究在建設(shè)單位的支持下，選取了徐州地區(qū)較有代表性的復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)行了BIM技術(shù)的價(jià)值應(yīng)用探索，同時(shí)也對應(yīng)用過程中出現(xiàn)的組織問題和管理問題進(jìn)行了思考。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡介

新盛廣場項(xiàng)目位于江蘇省徐州市泉山區(qū)云龍湖北側(cè)，東臨蘇堤路、中山南路，西接市民廣場，南靠云龍湖北大堤，北臨湖北路和蘇堤路。地塊總用地面積 99 369m2。用地性質(zhì)為商業(yè)、文化旅游用地。其包含商業(yè)街、商場、 辦公、公寓式酒店與五星級(jí)萬豪酒店，總建筑面積為 288 000m2。其中新盛廣場萬豪酒店總建筑面積54 323m2，包括地上6層和地下2層。整體建筑的BIM建筑模型及其效果圖如圖1、圖2所示。

圖1 建筑專業(yè)模型

圖2 項(xiàng)目效果圖

1.2 工程BIM應(yīng)用的特點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)本項(xiàng)目為商業(yè)項(xiàng)目，項(xiàng)目參與方眾多，協(xié)調(diào)難度大，工期緊張。

(2)綜合深化集成圖紙工作量大，涉及土建、幕墻、給排水、采暖、通風(fēng)、消防等較多專業(yè)，且各專業(yè)間存在較多的交叉點(diǎn)和較廣的交叉面。

(3)地下室、夾層和屋面結(jié)構(gòu)復(fù)雜且機(jī)電管線設(shè)備較多，對機(jī)電總承包單位協(xié)調(diào)工作及深化設(shè)計(jì)能力要求較高。

(4)項(xiàng)目參建各方習(xí)慣于傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理方式，建設(shè)單位和施工單位管理人員對BIM技術(shù)僅僅有初步概念性了解，對BIM軟件工具完全不熟悉。

2 BIM組織與應(yīng)用環(huán)境

2.1 BIM應(yīng)用目標(biāo)

根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需求，通過建立全壽命周期的BIM技術(shù)服務(wù)，BIM模型應(yīng)能達(dá)到施工模型深度，并把本項(xiàng)目的BIM成果通過輕量化技術(shù)提供給業(yè)主方和施工方[6-7]，以達(dá)到施工優(yōu)化目的，具體包括：

(1)設(shè)計(jì)階段主要解決方案論證、可視設(shè)計(jì)(建模)、協(xié)同設(shè)計(jì)、性能化設(shè)計(jì)、工程量統(tǒng)計(jì)、管線綜合、凈高檢查以及碰撞檢查等內(nèi)容。

(2)施工階段主要解決工程量統(tǒng)計(jì)、管線綜合、施工進(jìn)度模擬(需施工單位配合)、施工組織模擬(需施工單位配合)、數(shù)字化建造(需施工單位配合)、物料跟蹤(施工單位主導(dǎo))、施工現(xiàn)場配合以及竣工模型交付(需施工單位配合)等工作。

(3)運(yùn)維階段主要解決維護(hù)計(jì)劃、物料信息養(yǎng)護(hù)以及災(zāi)害應(yīng)急模擬(運(yùn)維的數(shù)據(jù)庫資料需參建單位協(xié)助)等工作[8]。

圖3 項(xiàng)目機(jī)電模型

2.2 團(tuán)隊(duì)組織

BIM技術(shù)是一種高效的管理技術(shù)。在BIM技術(shù)實(shí)施之前，就要建立起明確的組織機(jī)構(gòu)，這樣才會(huì)在后續(xù)工作的過程中能高效的運(yùn)作[9]。BIM技術(shù)的組織機(jī)構(gòu)主要包括建模組和應(yīng)用組兩個(gè)小組，其中建模組工作內(nèi)容主要包括在項(xiàng)目實(shí)施前期，根據(jù)規(guī)定的計(jì)劃周期進(jìn)行模型搭建，分析碰撞報(bào)告，調(diào)整模型等工作；應(yīng)用組主要負(fù)責(zé)在項(xiàng)目交底、現(xiàn)場施工指導(dǎo)施工及時(shí)糾偏、項(xiàng)目實(shí)際數(shù)據(jù)收集。本項(xiàng)目的BIM團(tuán)隊(duì)由徐州綠色與智慧建造(BIM)工程技術(shù)中心提供咨詢與技術(shù)支持，并由現(xiàn)場機(jī)電管理人員與技術(shù)工程師擔(dān)任深化設(shè)計(jì)顧問，在專業(yè)知識(shí)和現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的情況下，可以高效地開展BIM工作。

2.3 應(yīng)用措施

徐州綠色與智慧建造(BIM)工程技術(shù)中心具有專業(yè)的技術(shù)知識(shí)與實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，為該項(xiàng)目探索出了一條基于BIM技術(shù)的整體解決方案：

項(xiàng)目開工后，由施工單位制定切實(shí)可行的工作計(jì)劃，并建立各專業(yè)模型，校核無誤后對各專業(yè)進(jìn)行綜合排布，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際對原設(shè)計(jì)中不合理處給予消除，并繪制管道聯(lián)合支架。隨后組織各單位對深化設(shè)計(jì)成果進(jìn)行聯(lián)合評審，BIM團(tuán)隊(duì)針對評審提出的合理建議進(jìn)行完善。若無異議，由甲方代表簽字，送遞至設(shè)計(jì)院進(jìn)行確認(rèn)，并出圖作為深化設(shè)計(jì)后的圖紙[10-11]。

2.4 軟硬件環(huán)境

BIM辦公室具備高配置的電腦10臺(tái)，滿足建模、和深化設(shè)計(jì)以及制作動(dòng)畫的需求。同時(shí)為了規(guī)范工作以及更好地對文件進(jìn)行分類存儲(chǔ)，BIM中心制定統(tǒng)一的工作標(biāo)準(zhǔn)，包括文件夾體系的建立、文件的命名、專業(yè)代號(hào)以及系統(tǒng)顏色等。

本項(xiàng)目所采用的軟件主要包括：Revit、Navisworks、BIMBox、720云、AutoCAD等[12-13]。

圖4 文件分類存儲(chǔ)規(guī)則

圖5 系統(tǒng)顏色規(guī)則

3 BIM輕量化技術(shù)的應(yīng)用

本項(xiàng)目中，指導(dǎo)現(xiàn)場施工作為BIM的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，通過BIMBox作為私有云平臺(tái)來整合BIM信息。在現(xiàn)場管理方面以深化設(shè)計(jì)后的圖紙和模型作為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，以移動(dòng)端為輔助工具進(jìn)行現(xiàn)場管理，可以大大提高施工效率。

圖6 BIMBox界面

圖7 BIMBox文檔存儲(chǔ)

3.1 BIM輕量化技術(shù)在建模中的應(yīng)用

本項(xiàng)目在實(shí)施過程中，在建筑與結(jié)構(gòu)模型以及幕墻系統(tǒng)在小組成員建成的基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)電模型的建立。機(jī)電專業(yè)中包含電氣、設(shè)備、給排水、消防、采暖、通風(fēng)與空調(diào)等分部分項(xiàng)工程，通過搭建模型可以真實(shí)地反映各專業(yè)的空間分布和交叉關(guān)系，以樣板間機(jī)電作為示例(圖8、9、10)所示，同時(shí)上傳至輕量化云端平臺(tái)，通過移動(dòng)端等結(jié)合使用，使得可以在施工過程中更加便捷地隨時(shí)三維查看模型來指導(dǎo)具體施工過程。

圖8 樣板間機(jī)電平面圖

圖9 樣板間機(jī)電三維平面圖

圖10 樣板間機(jī)電三維圖

3.2 BIM輕量化技術(shù)在深化與施工中的應(yīng)用

3.2.1 碰撞檢查

在機(jī)電各專業(yè)模型搭建完成以后，可利用專用軟件(如 Naviswork 等)生成輕量化模型對各個(gè)專業(yè)進(jìn)行碰撞檢查和統(tǒng)計(jì)，目的是為了能夠快速地查找出項(xiàng)目中各個(gè)圖元、主體之間的碰撞并進(jìn)行調(diào)整，查找碰撞點(diǎn)并對其進(jìn)行解決，這項(xiàng)工作主要是查找管線間的硬碰撞問題，使建模人員清晰看出各點(diǎn)位管線間的碰撞情況，從而制定有針對性的調(diào)整方案。同目前在二維圖紙中進(jìn)行管線綜合相比，不僅能夠在三維中直觀地顯示出來，而且還能夠快速準(zhǔn)確地找到并修改碰撞圖元，從而極大地提高繪制管線綜合的效率和正確性，保證較高的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量[14-16]。同時(shí)，對碰撞點(diǎn)可以同步反饋到輕量化平臺(tái)上，使得溝通更加便捷。

3.2.2 輔助管線綜合及材料優(yōu)化

對項(xiàng)目中重點(diǎn)、難點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行管線排布優(yōu)化，通過對優(yōu)化后的模型進(jìn)行剖解、注釋，可以直接導(dǎo)出管線綜合剖面圖，提前解決碰撞及安裝問題。在完成的模型中，可自動(dòng)提取構(gòu)件工程量，能利用模型屬性自動(dòng)按樓層、區(qū)域、系統(tǒng)等條件篩選，而且在模型進(jìn)行優(yōu)化變更的同時(shí)，工程量也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，以進(jìn)行方案對比分析。

圖11 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的全景圖

圖12 外立面全景圖

3.2.3 輔助現(xiàn)場施工

BIM 技術(shù)來源于現(xiàn)場，最終還是要為了指導(dǎo)施工。除了傳統(tǒng)BIM工作的深化設(shè)計(jì)外，還有些新的軟件和技術(shù)來輔助現(xiàn)場施工管理。通過采用Twinmotion進(jìn)行材質(zhì)的附著，可在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處生成全景三維現(xiàn)場，直接掃碼即可觀看，十分便捷。

(1)基于BIM技術(shù)的精準(zhǔn)預(yù)埋：在主體預(yù)埋階段，嚴(yán)格按照深化設(shè)計(jì)后的BIM模型，準(zhǔn)確定位各類留孔洞，預(yù)埋套管，出具主體預(yù)埋階段預(yù)留孔洞施工圖。

(2)移動(dòng)終端的運(yùn)用：將模型導(dǎo)入移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場查看復(fù)雜部位的機(jī)電模型的詳細(xì)信息，對現(xiàn)場復(fù)雜節(jié)點(diǎn)采用移動(dòng)終端進(jìn)行三維演示進(jìn)行施工、拼裝，使得實(shí)體建造過程中現(xiàn)場溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)基于BIM技術(shù)的施工工藝革新，提高效率。

3.2.4 資料管理

本工程將土建和機(jī)電的BIM模型進(jìn)行集成整合，并將各專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙、二次深化設(shè)計(jì)、變更、合同、文檔資料等信息與對應(yīng)模型構(gòu)建進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并上傳至BIMBox私有云平臺(tái)，可以隨時(shí)查詢和調(diào)取模型各構(gòu)件以及各施工階段的技術(shù)資料信息，可以提高認(rèn)知度，避免理解偏差，提高現(xiàn)場管理效率。

圖13 利用BIMBox查看輕量化模型

圖14 利用BIMBox添加關(guān)聯(lián)信息

3.2.5 施工問題協(xié)調(diào)

本工程建設(shè)過程中，項(xiàng)目組將問題分類并標(biāo)準(zhǔn)化，在BIMBox私有云平臺(tái)上創(chuàng)建了具體的標(biāo)準(zhǔn)流程，由甲方明文規(guī)定所有設(shè)計(jì)變更、施工問題、文件發(fā)送等均須在平臺(tái)上交流協(xié)調(diào)。標(biāo)準(zhǔn)流程包括深化圖紙?zhí)峤涣鞒?、設(shè)計(jì)變更流程、會(huì)議通知及會(huì)議紀(jì)要簽收、施工問題協(xié)調(diào)、圖紙下發(fā)、項(xiàng)目公司付款審批流程等等。

4 BIM與輕量化技術(shù)的應(yīng)用效果與經(jīng)驗(yàn)

本項(xiàng)目作為大型商業(yè)項(xiàng)目，設(shè)備關(guān)系線復(fù)雜，系統(tǒng)之間密集交錯(cuò)；同時(shí)，項(xiàng)目定位為五星酒店，毗鄰徐州5A級(jí)云龍湖景區(qū)，客戶體驗(yàn)度要求較高，在外立面造型、系統(tǒng)設(shè)備安裝、精裝修等為施工環(huán)節(jié)帶來較大的難度。就目前而言，盡管目前項(xiàng)目尚未完工，但是機(jī)電安裝工程已順利推進(jìn)50%，比預(yù)期目標(biāo)節(jié)約了10天的工期。BIM與輕量化技術(shù)的引進(jìn)，很大程度上解決了專業(yè)間深化協(xié)調(diào)的效率，降低了復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)門檻，極大地保障施工工期，提升了施工質(zhì)量與產(chǎn)品品質(zhì)，節(jié)約了管理成本，為響應(yīng)國家節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材及環(huán)境保護(hù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)收益。

圖15 利用BIMBox進(jìn)行施工協(xié)調(diào)

另一方面，本項(xiàng)目的實(shí)施也遇到了諸多問題，在項(xiàng)目各方的共同努力下，得到了很好的解決，其中的主要經(jīng)驗(yàn)包括：

(1)建設(shè)單位的支持是BIM項(xiàng)目有效落地的組織保障。本項(xiàng)目的BIM服務(wù)委托方為項(xiàng)目業(yè)主方，盡管業(yè)主方項(xiàng)目部的人員對BIM的概念和價(jià)值有初步了解，但對項(xiàng)目的BIM價(jià)值點(diǎn)如何有效嵌入其管理流程和業(yè)務(wù)指導(dǎo)中，對BIM具體軟件的更從未接觸過，在項(xiàng)目主管和和各部門負(fù)責(zé)人的堅(jiān)定推動(dòng)下，建立了定期BIM培訓(xùn)制度、BIM應(yīng)用組參與項(xiàng)目會(huì)議以及現(xiàn)場巡視、資料匯總等一系列制度，有力地推動(dòng)了BIM成果的使用落實(shí)。

(2)BIM項(xiàng)目的實(shí)施規(guī)劃是本項(xiàng)目順利推進(jìn)的前提與基礎(chǔ)。在BIM項(xiàng)目組成立初期，BIM人員與業(yè)主方進(jìn)行了多次溝通，對項(xiàng)目的BIM模型深度、BIM標(biāo)準(zhǔn)、工作界面劃分、工作流程等進(jìn)行了細(xì)化，確保了項(xiàng)目實(shí)施可以有據(jù)可依、有章可循。

(3)輕量化平臺(tái)為本項(xiàng)目的應(yīng)用降低了障礙、增加了溝通的便利性。在目前的BIM主流軟件中，Naviswork是主要的項(xiàng)目管理工具，但仍然存在安裝的硬件需求、不便于移動(dòng)端查看、資料歸集不方便以及需要學(xué)習(xí)成本等問題，本項(xiàng)目采用了BIMbox的基于網(wǎng)頁端的輕量化BIM平臺(tái)，有效地解決了以上問題，受到了項(xiàng)目參建各方使用人員的肯定。

5 總結(jié)

本項(xiàng)目通過運(yùn)用BIM與輕量化技術(shù)搭建BIM云平臺(tái)等工作，使得多參與方多終端的綜合信息共享與管理。將搭建的BIM模型導(dǎo)入基于BIM輕量化技術(shù)的BIMBox云平臺(tái)中，各參與方可以隨時(shí)隨地進(jìn)行資料查閱、模型查看，結(jié)合全景制作技術(shù)，可以在網(wǎng)頁端、移動(dòng)端等系統(tǒng)終端，有效地將各參與方組織為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)集成式管理，大幅提升了管理人員對項(xiàng)目整體把握的能力[17-18]。

BIM技術(shù)往往伴隨著大而全的復(fù)雜的應(yīng)用，這是BIM技術(shù)的缺陷之一，而采用輕量化技術(shù)，不僅可以保留BIM技術(shù)的優(yōu)勢，同時(shí)使得BIM技術(shù)的應(yīng)用更加方便、快捷，能夠大大提高BIM技術(shù)應(yīng)用的積極性，有效地提高工作效率與施工的精細(xì)化管理。