BIM技術(shù)在某大型國際水電項目中的運用

孫正華，徐 林，況 淵，黃 潔，王正清

(中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

1 概述

國內(nèi)水電市場競爭日趨激烈，我國大部分企業(yè)開始角逐于國際市場，不僅要與法國科因貝利公司、美國美華集團、英國邁克丹納公司、澳大利亞雪山公司、德國拉美爾公司等國際頂級設(shè)計咨詢公司競爭，更需要與國內(nèi)諸多著名咨詢公司較量[1- 2]。如何在此激烈的競爭中取得優(yōu)勢，實現(xiàn)彎道超車，是國內(nèi)企業(yè)面臨的考驗。特別是因為設(shè)計理念的不同，對國際工程實踐缺乏經(jīng)驗是國內(nèi)企業(yè)中標(biāo)率不高的根本原因[3- 4]，那么我們就必須依靠新設(shè)計技術(shù)，以彌補這方面的不足。

BIM(Building Information Modeling)技術(shù)是由Autodesk公司在2002年率先提出，經(jīng)過10多年的發(fā)展，已經(jīng)開始大量運用于水電項目設(shè)計及施工中，并且取得了一定技術(shù)優(yōu)勢[5- 8]。國內(nèi)外的BIM技術(shù)設(shè)計也基本處于同一起步階段，想要實現(xiàn)在國際項目競爭中取得優(yōu)勢，就要求國內(nèi)企業(yè)在BIM技術(shù)運用方面有所突破[9- 12]。某院在大型國際水電市場業(yè)務(wù)中運用BIM技術(shù)運用積累了一些經(jīng)驗，現(xiàn)將其在某大型國際水電項目投標(biāo)及基本設(shè)計過程中運用BIM實踐經(jīng)驗[12- 14]與大家進(jìn)行分享，以期國內(nèi)企業(yè)在國際水電項目中的BIM技術(shù)運用有所突破。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用情況

2.1 項目簡介

某大型國際水電站的工程任務(wù)為發(fā)電、防洪和環(huán)境供水。工程擋水建筑物由1座碾壓混凝土主壩和4座土石副壩組成，擋水主壩最大壩高為131.00m，4座副壩總長16.7km，其正常蓄水位為184.00m，水庫總庫容超過300億m3，電站總裝機容量2115MW，年發(fā)電量6307GWh，工程建成后將使坦桑尼亞全國電力裝機容量增加1倍以上。中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司在該項目投標(biāo)中使用BIM技術(shù)，并成功中標(biāo)，在基本設(shè)計階段(相當(dāng)于國內(nèi)水電項目的預(yù)可研和可研階段)系統(tǒng)性運用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，在短短2個多月的時間內(nèi)，按合同要求完成基本設(shè)計階段工作。

2.2 采用BIM技術(shù)的原因

為了在該大型國際水電項目投標(biāo)中突出亮點及技術(shù)優(yōu)勢，以及分析總結(jié)項目特點，經(jīng)過深入討論，基于以下原因，項目部決定開展BIM技術(shù)運用于該項目的投標(biāo)及基本設(shè)計工作中。

(1)本項目為大型國際總包項目，投標(biāo)單位眾多，中標(biāo)難度極大，業(yè)主及總包要求高。

(2)項目涉及專業(yè)眾多，方案比選多，參與單位和人員多。

(3)項目投標(biāo)及基本設(shè)計階段周期短，需打破傳統(tǒng)設(shè)計流程和溝通壁壘。

(4)以數(shù)字工程信息模型為載體，打破語言溝通障礙。

2.3 項目BIM應(yīng)用情況

在項目投標(biāo)階段，利用BIM技術(shù)進(jìn)行了多方案比選，并以BIM模型為基礎(chǔ)開展了效果圖和三維動畫應(yīng)用，提升了投標(biāo)文件質(zhì)量，促成了總包簽約，加快了項目落地；在基本設(shè)計階段系統(tǒng)應(yīng)用BIM技術(shù)，借助無人機和GIS技術(shù)快速完成測繪工作并復(fù)核業(yè)主資料，多專業(yè)同步協(xié)調(diào)開展設(shè)計工作，隨著勘測設(shè)計的深入，同步優(yōu)化調(diào)整水工設(shè)計，打破了傳統(tǒng)設(shè)計流程和溝通障礙；設(shè)計人員自主開展三維設(shè)計、研發(fā)中心提供軟件，高效應(yīng)用二次開發(fā)技術(shù)支持的生產(chǎn)模式，既保證了設(shè)計的意圖的真實表達(dá)，也確保了設(shè)計成果的輸出效率；應(yīng)用我院數(shù)字工程生產(chǎn)管理系統(tǒng)(PDM)，在線質(zhì)量控制，確保二、三維設(shè)計成果經(jīng)過嚴(yán)格校審，確保成果質(zhì)量；在國際審查中，以BIM模型為載體，提升了匯報效果和設(shè)計品質(zhì)，尤其是有效的提升了第三方(國外)工程師審圖的效率，減少工期風(fēng)險，解決了語言溝通中的聽不懂、聽不清、理解不了的痛點，使工程師之間能夠使用簡單詞匯進(jìn)行交流，避免了溝通中的理解偏差，能夠快速應(yīng)對專家的評審意見，全方面提升應(yīng)對的時效性；以數(shù)字工程平臺為基礎(chǔ)，打造設(shè)計數(shù)據(jù)安全管理平臺，集數(shù)字模型、報告和圖紙為一體，實現(xiàn)項目文件在線管理。

2.4 項目BIM應(yīng)用特點及應(yīng)用價值

(1)系統(tǒng)應(yīng)用BIM技術(shù)，實現(xiàn)多專業(yè)同步協(xié)調(diào)設(shè)計，提升了設(shè)計效率和成果輸出質(zhì)量，如圖1所示。

(2)充分發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢，突破設(shè)計瓶頸，打破傳統(tǒng)設(shè)計流程和溝通障礙，快速驗證方案可實施性，提升設(shè)計成果品質(zhì)，如圖2所示。

(3)以BIM模型為載體，解決國際項目語言溝通中的聽不懂、聽不清、理解不了的痛點，使工程師之間能夠使用簡單詞匯進(jìn)行交流，避免了溝通中的理解偏差，如圖3所示。

(4)二、三維設(shè)計成果經(jīng)過在線數(shù)字工程管理平臺(PDM)校審，保證設(shè)計成果質(zhì)量，如圖4所示。

(5)運用先進(jìn)的BIM設(shè)計技術(shù)，為中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司贏得此次標(biāo)段，開拓了國際市場，提升了國際競爭力。

2.5 主要成果

(1)投標(biāo)階段，多方案設(shè)計比選，快速驗證方案的可行性，如圖5所示。

(2)投標(biāo)階段，BIM設(shè)計成果輸出，提升設(shè)計品質(zhì)，如圖6所示。

(3)基本設(shè)計階段，無人機航拍+GIS運用，快速復(fù)核業(yè)主資料，如圖7所示。

(4)基本設(shè)計階段，隨著地質(zhì)勘測深入，不斷調(diào)整地質(zhì)模型，同步更新水工模型，如圖8所示。

(5)基本設(shè)計階段，借助我院自主開發(fā)軟件，快速進(jìn)行工程量計算和更新，如圖9所示。

(6)數(shù)字工程生產(chǎn)管理平臺(PDM)，在線管理校審流程，嚴(yán)控設(shè)計質(zhì)量，如圖10所示。

(7)打造設(shè)計數(shù)據(jù)安全管理平臺，集數(shù)字模型、報告和圖紙為一體，實現(xiàn)項目文件在線管理，如圖11所示。

圖1 多專業(yè)在線協(xié)同設(shè)計

圖2 突破設(shè)計瓶頸

圖3 打破語言溝通障礙

圖4 保證設(shè)計成果質(zhì)量

圖5 項目特點

圖6 項目三維彩圖

圖7 測繪專業(yè)BIM運用

圖8 地質(zhì)專業(yè)BIM運用

圖9 水工專業(yè)工程量累積曲線提取

圖10 PDM平臺質(zhì)量管控

圖11 BIM數(shù)據(jù)安全管理平臺

2.6 BIM技術(shù)應(yīng)用效益及創(chuàng)新

2.6.1應(yīng)用效益

開拓國際市場——BIM技術(shù)的運用，展示中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司設(shè)計水平，提升在國際項目中影響力，開拓了國際市場，促進(jìn)了總包協(xié)議的簽訂，并贏得此標(biāo)段。

提高設(shè)計效率——多專業(yè)協(xié)同設(shè)計節(jié)約了專業(yè)間配合和溝通時間，利用無人機航拍和GIS技術(shù)，快速復(fù)核了業(yè)主提供的設(shè)計資料，以及設(shè)備及元器件庫、自主開發(fā)軟件的應(yīng)用，提高綜合設(shè)計效率40%。

提高產(chǎn)品質(zhì)量——多專業(yè)協(xié)同設(shè)計、碰撞檢查和三維校審減少設(shè)計錯誤80%，BIM模型的直觀性促進(jìn)了設(shè)計方案的最優(yōu)解。

提高服務(wù)質(zhì)量——BIM模型、效果圖、三維動畫、數(shù)字展示、審查匯報等方面得到了各方的贊譽，促進(jìn)了設(shè)計方案的快速落地實施。

提高核心競爭力——本項目的BIM技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)一步增強了設(shè)計院的綜合競爭力，為國際水電業(yè)務(wù)提供了BIM設(shè)計解決方案。

2.6.2應(yīng)用創(chuàng)新

摸索出一套完整的大型國際項目BIM設(shè)計流程管理模式，以及積累了BIM模型標(biāo)準(zhǔn)化運用經(jīng)驗，能快速提升設(shè)計效率和質(zhì)量，為國際項目溝通順暢提供了強有力的支持。

3 結(jié)語

(1)BIM技術(shù)在工程設(shè)計中的角色，不是簡單的創(chuàng)建三維模型，而是要踐行將設(shè)計師從重復(fù)性勞動中解放出來、提升設(shè)計效率和質(zhì)量的理念。要將BIM的技術(shù)研發(fā)和BIM技術(shù)應(yīng)用緊密結(jié)合，在項目應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)需求，在開發(fā)中不斷完善BIM解決方案、提高設(shè)計效率和質(zhì)量。

(2)建模方案的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提升設(shè)計效率的重要途徑之一，凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢。項目開展三維設(shè)計之前，執(zhí)行統(tǒng)一的建模方法、建模精度，無論對設(shè)計建模效率，還是校核審模效率，以及最終的用模效率，均可做到有效提升。

(3)與國內(nèi)設(shè)計項目對比，國際項目由于認(rèn)知觀念上的不一致，設(shè)計審批更為嚴(yán)苛，以及非母語交流環(huán)境的偏差，更需要設(shè)計對多個方案進(jìn)行全面、直觀呈現(xiàn)，進(jìn)而促進(jìn)設(shè)計方案通過評審。BIM技術(shù)正是能夠有效解決國際項目設(shè)計存在的這些痛點，解放生產(chǎn)力，減少溝通障礙。