基于BIM技術(shù)的機(jī)電設(shè)備安裝及管理研究

李彬 ， 續(xù)成平 ， 劉吉營(yíng)

（1.山東博物館，山東 濟(jì)南 250014；2.山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101）

1 BIM技術(shù)與機(jī)電設(shè)備安裝

機(jī)電設(shè)備安裝是建筑項(xiàng)目中的重要組成部分，隨著功能建筑的不斷增多，對(duì)機(jī)電設(shè)備的安裝，尤其是大型工程的吊裝、組裝、試驗(yàn)和技術(shù)要求越來越高。機(jī)電設(shè)備安裝涉及范圍較廣，包含工業(yè)、民用和商用項(xiàng)目?jī)?nèi)各類系統(tǒng)和設(shè)備。機(jī)電安裝工程包含了設(shè)備從購(gòu)買、運(yùn)送直至設(shè)備在建筑內(nèi)正常運(yùn)行，因此涵蓋范圍較廣，學(xué)科跨度較大，雖然每個(gè)項(xiàng)目有其特點(diǎn)，但各項(xiàng)目之間共性也較多。

在施工過程中，從設(shè)備的采購(gòu)、安裝、調(diào)試、試運(yùn)行、驗(yàn)收到后期設(shè)備的運(yùn)行管理，越來越多的階段會(huì)涉及到新技術(shù)、新材料和新設(shè)備等。隨著工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，安裝工程將越來越多，不管是施工項(xiàng)目中的供暖系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)還是消防系統(tǒng)等，都會(huì)涉及到機(jī)電設(shè)備的安裝，這就需要不斷的更新技術(shù)與施工設(shè)備來保證設(shè)備的正常運(yùn)行和及時(shí)反饋。如在全球最大的深圳國(guó)際會(huì)展中心的機(jī)電安裝中，引入Building Information Modeling（BIM）技術(shù)，建立完整模型信息將現(xiàn)場(chǎng)所需材料構(gòu)件提前通過工廠制作，提高了效率，同時(shí)通過施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化操作，減少了大量高空作業(yè)。在新冠疫情期間，10天建成的3.4萬平方米的武漢火神山醫(yī)院，利用裝配式技術(shù)施工，3天時(shí)間完成了機(jī)電設(shè)備的安裝和調(diào)試，大大縮短了施工工期。

在整個(gè)建筑中，電氣、暖通和給排水系統(tǒng)為人們的日常需要提供服務(wù)，機(jī)電設(shè)備作為各系統(tǒng)末端為建筑使用者創(chuàng)造安全和舒適的環(huán)境。從BIM技術(shù)的引入至今，隨著科技的進(jìn)度，BIM技術(shù)也滲透到各行各業(yè)，其優(yōu)點(diǎn)也被逐漸顯現(xiàn)出來。作為一種趨勢(shì)，BIM已經(jīng)得到了社會(huì)的普遍認(rèn)可。將BIM技術(shù)應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備安裝和管理，本質(zhì)是對(duì)機(jī)電設(shè)備的制造、使用和后期運(yùn)行維護(hù)過程的優(yōu)化。由于BIM技術(shù)對(duì)整合信息有一致性、完整性和相關(guān)性等特點(diǎn)，在機(jī)電設(shè)備相關(guān)信息的傳遞和輔助管理方面，起到提高設(shè)備自動(dòng)化管理技術(shù)的作用。圖1為通過BIM制定的詳細(xì)施工流程。

通過對(duì)125名機(jī)電設(shè)備設(shè)施管理人員進(jìn)行的調(diào)查顯示，他們中的大多數(shù)人認(rèn)為，應(yīng)用BIM技術(shù)將縮短信息搜索時(shí)間，三維可視化在設(shè)備管理中非常有用。將施工階段產(chǎn)生的與機(jī)電設(shè)備相關(guān)的信息傳輸?shù)秸麄€(gè)建筑信息平臺(tái)最終會(huì)提高管理效率，于是有人提出了一個(gè)設(shè)施管理類和計(jì)算機(jī)綜合設(shè)施管理系統(tǒng)的開發(fā)框架，該框架為一個(gè)初步形成的信息描述標(biāo)準(zhǔn)。此外，美國(guó)國(guó)家建筑科學(xué)研究所已經(jīng)建立了建筑信息交換系統(tǒng)，對(duì)最終信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并將各階段信息傳輸?shù)竭\(yùn)行維護(hù)階段。

圖1 BIM施工流程

2 機(jī)電設(shè)備安裝管理要點(diǎn)

在機(jī)電設(shè)備安裝項(xiàng)目中，往往由于項(xiàng)目中設(shè)備與建筑主體布局復(fù)雜、項(xiàng)目時(shí)間節(jié)點(diǎn)較短、對(duì)人力物力以及工藝要求較高，需要使用管理技術(shù)，在項(xiàng)目進(jìn)程中應(yīng)對(duì)整個(gè)機(jī)電設(shè)備安裝階段進(jìn)行管理和優(yōu)化。文章結(jié)合機(jī)電設(shè)備安裝工程的進(jìn)度，對(duì)機(jī)電設(shè)備在安裝中的進(jìn)度管理、成本管理和安全管理，結(jié)合BIM技術(shù)，根據(jù)實(shí)際進(jìn)度的變化、施工過程中資金的可用性和安裝工程人員安全風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析說明。

2.1 進(jìn)度管理

在機(jī)電安裝過程中，常常會(huì)穿插建筑裝修，由于各工種之間相互影響，往往會(huì)影響安裝的效率。為了保證整個(gè)機(jī)電安裝項(xiàng)目可以順利的進(jìn)行，施工單位在施工過程中需制定詳細(xì)且目的性明確的進(jìn)度管理。在施工計(jì)劃階段，應(yīng)充分利用BIM技術(shù)的可視化等虛擬功能來評(píng)估不同施工解決方案、規(guī)劃安裝進(jìn)度和系統(tǒng)作業(yè)流程，同時(shí)施工單位需要對(duì)施工人員進(jìn)行科學(xué)的培訓(xùn)，必須保證每一位人員對(duì)于圖紙和所需技術(shù)都完全掌握。安裝過程中任何相關(guān)工作都可能影響項(xiàng)目進(jìn)度，因此必須對(duì)時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格管控，通過使用3D模型的坐標(biāo)放樣，快速精準(zhǔn)的進(jìn)行驗(yàn)收。此外，利用BIM特點(diǎn)將施工進(jìn)度及時(shí)向上級(jí)單位進(jìn)行匯報(bào)。當(dāng)遇到特殊情況導(dǎo)致設(shè)備問題在施工過程中遲遲無法解決，耽誤工程進(jìn)度，則需要及時(shí)調(diào)整項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃，同時(shí)應(yīng)與上級(jí)單位溝通，獲取最近工程進(jìn)度信息，必要時(shí)進(jìn)行窩工索賠。

2.2 成本管理

項(xiàng)目成本是整個(gè)項(xiàng)目建造過程中一個(gè)檢驗(yàn)施工方工作能力和項(xiàng)目管理水平的重要指標(biāo)。成本管理即在滿足項(xiàng)目施工時(shí)間節(jié)點(diǎn)與施工質(zhì)量的前提下，采取科學(xué)的管理方式方法把施工的成本降到最低。項(xiàng)目成本管理，是為了達(dá)到與公司簽訂的項(xiàng)目責(zé)任成本，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，項(xiàng)目部建立項(xiàng)目經(jīng)理成本控制體系，安排預(yù)算人員，負(fù)責(zé)成本控制和索賠管理。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)成本的控制，項(xiàng)目部要重點(diǎn)做好以下幾個(gè)方面的工作：首先，公司根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)制定成本方案，對(duì)項(xiàng)目成本進(jìn)行分類，對(duì)項(xiàng)目成本進(jìn)行分解，尋求降低成本的途徑和措施，制定詳細(xì)的目標(biāo)成本計(jì)劃進(jìn)度和目標(biāo)將成本控制措施落實(shí)到表中，并落實(shí)崗位責(zé)任，同時(shí)制定成本控制措施、方法，定期檢查并及時(shí)改進(jìn)；此外，根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)情況，建立項(xiàng)目成本收支明細(xì)表，分項(xiàng)記錄項(xiàng)目成本施工過程中，每月結(jié)算一次，并比較、分析和評(píng)價(jià)項(xiàng)目目標(biāo)的成本；其次，根據(jù)項(xiàng)目部對(duì)生產(chǎn)和調(diào)度的各種因素進(jìn)行了細(xì)致的規(guī)劃，力求做到優(yōu)化配置、合理利用，要盡可能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理，避免因?yàn)檫M(jìn)度計(jì)劃不及時(shí)或者無組織調(diào)度導(dǎo)致盲目停工、工作減速、積壓浪費(fèi)和效率低下。在施工安裝過程中，通過施工前BIM技術(shù)的整合，減少重置施工與失敗成本，節(jié)省工期。同時(shí)利用BIM技術(shù)對(duì)整個(gè)施工進(jìn)行全過程模擬，減少機(jī)電設(shè)備運(yùn)送成本及部分工序的錯(cuò)誤。

2.3 安全管理

隨著機(jī)電安裝工程的規(guī)模不斷擴(kuò)大，各種安裝工程事故（特別是施工階段）引起了社會(huì)的關(guān)注。對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別，方式較多，一般有專家意見法、頭腦風(fēng)暴法、安全檢查法、故障模型及影響分析法等，對(duì)于每種方法都有自身的使用條件和適用范圍。根據(jù)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)原因分析，大致有操作人員的非法操作、施工人員無證件任命、安全教育和培訓(xùn)的不足和缺乏經(jīng)驗(yàn)等。

對(duì)于安全管理其目的是盡量減少施工過程中風(fēng)險(xiǎn)所帶來的損失。應(yīng)對(duì)和控制是安全管理的最終目標(biāo)，應(yīng)從風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避、風(fēng)險(xiǎn)防范、風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移、風(fēng)險(xiǎn)緩解、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)留和風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管的等方面提出機(jī)電安裝工程在施工過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)和應(yīng)對(duì)措施；并從組織、培訓(xùn)、演練、考核和獎(jiǎng)懲等方面提出機(jī)電安裝施工階段安全管理制度，保證在機(jī)電安裝工程階段的高效管理。

對(duì)于施工過程中可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，除做好日常安全管理外，項(xiàng)目重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)安全控制：一是組織建設(shè)。項(xiàng)目部應(yīng)建立包含每位成員的安全管理體系，將書面安全職責(zé)落實(shí)到每個(gè)人，二是安全管理規(guī)劃。項(xiàng)目部應(yīng)安排制定安全施工標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于廠房、泵房、機(jī)房和高低壓配電室等，從系統(tǒng)、人員、材料、設(shè)備、技術(shù)、資金和施工環(huán)境條件等方面制定專項(xiàng)應(yīng)對(duì)安全方案和技術(shù)措施，確保項(xiàng)目施工按照日常規(guī)劃和安排順利進(jìn)行。在施工規(guī)劃期，利用BIM技術(shù)對(duì)整個(gè)建筑物造型有初步了解，施工過程中的防護(hù)措施提前布置完成，如鋼結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度提前計(jì)算；軟件模擬機(jī)具施工吊裝情形，檢查必要措施，增加施工時(shí)安全性。

3 結(jié)語

機(jī)電設(shè)備安裝及管理是按目標(biāo)進(jìn)行管理，也是單位與單位、部門之間、人與人之間關(guān)系協(xié)調(diào)的過程。機(jī)電設(shè)備安裝項(xiàng)目管理過程中影響因素較多，因此建立高效低耗的項(xiàng)目管理體系，落實(shí)各責(zé)任崗位，理順各單位之間和各單位之間的關(guān)系，部門之間人與人之間的關(guān)系和聘用合格的稱職管理人員，特別是在大型機(jī)電安裝項(xiàng)目中，要避免出現(xiàn)管理時(shí)間長(zhǎng)和缺乏管理的現(xiàn)象出現(xiàn)。

機(jī)電設(shè)備安裝項(xiàng)目管理人員的能力和水平，也是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵，項(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)加強(qiáng)業(yè)務(wù)理論和專業(yè)學(xué)習(xí)，提高業(yè)務(wù)和專業(yè)技能，鍛煉項(xiàng)目管理人員的工作能力，掌握相關(guān)法律法規(guī)知識(shí)，同時(shí)企業(yè)應(yīng)制定專業(yè)技術(shù)人員和管理人員技能考核制度，對(duì)于項(xiàng)目管理中引入的新技術(shù)，應(yīng)該更多的利用和開發(fā)。