BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用和展望

王小波

（山西國建工程設(shè)計有限公司，山西 太原 030032）

作為一種強大的設(shè)計技術(shù)，BIM能夠更直觀地將設(shè)計者的思想進行具象化，從而清晰表達(dá)作者的設(shè)計意圖，為施工的順利進行提供保障。隨著建筑工程的不斷復(fù)雜化，建筑內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的CAD雖然能有效約束施工，但在信息化飛速發(fā)展的今天，要充分利用先進工具的生產(chǎn)力，對管道布局，電路走向更準(zhǔn)確地進行布控，提高設(shè)計效率。由于不同人員對二維層面信息理解的差異性，工藝流程越復(fù)雜的環(huán)節(jié)越容易出現(xiàn)錯誤，從而對建筑結(jié)構(gòu)帶來潛在的施工風(fēng)險，為建筑使用埋下安全隱患?；贐IM技術(shù)下的建筑電氣設(shè)計，除了能將圖紙三維化，還能進一步提升設(shè)計師的競爭能力，保證施工安全，有利于設(shè)計者的長遠(yuǎn)發(fā)展。

1 BIM技術(shù)

1.1 BIM技術(shù)簡介

BIM全稱為建筑信息模型，是一門應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的新興數(shù)字化技術(shù)，正處于發(fā)展階段，備受國家和行業(yè)重視。BIM技術(shù)起源于美國，涵蓋工程項目的設(shè)計、施工、運行及維護全過程管理，是一種較為全面和復(fù)雜的技術(shù)，對使用人員有極高的要求[1]。BIM技術(shù)核心是通過對工程項目內(nèi)容進行建模，確保各工程結(jié)構(gòu)的清晰化展示，對技術(shù)難點和細(xì)節(jié)上的布局有充分的把控。通過BIM設(shè)計的工程項目可以重復(fù)使用，為設(shè)計者此后的設(shè)計節(jié)約大量的時間成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1.2 BIM技術(shù)特點

1.2.1 可視化

電氣設(shè)計中可能會涉及某個環(huán)節(jié)的微觀電路布局，要盡可能在避免對建筑物本身結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞的情況下完成線路鋪設(shè)，就需要精確把控相應(yīng)的建筑節(jié)點[2]。BIM技術(shù)可以對整個建筑電氣系統(tǒng)進行立體建模，實現(xiàn)每一個細(xì)節(jié)的全方位展示，給施工人員提供有效的參考，從而選擇更加合理的施工技術(shù)。

1.2.2 可溝通化

BIM技術(shù)與CAD不同的是，BIM可以作為一個整體的信息平臺，聯(lián)通管理者、設(shè)計者、施工者等多方，實現(xiàn)信息的及時傳遞。無論是哪一方對設(shè)計內(nèi)容產(chǎn)生疑惑，都能夠及時獲得反饋，從而采取相對的措施，極大地提高溝通效率。

1.2.3 動態(tài)化

通過BIM建立的模型不僅是3D的，也是可移動、旋轉(zhuǎn)的，可以從各個方位觀察和修改模型，盡可能確保每一處與現(xiàn)實工程保持一致。BIM也充分發(fā)揮了其數(shù)字化的特點，在施工過程中可以不斷對其豐富和完善，以適應(yīng)最新施工環(huán)境的需要。

2 電氣BIM的發(fā)展現(xiàn)狀

與美國等BIM技術(shù)起步較早的國家相比，我國BIM起步晚，雖然在相關(guān)政策的要求下，大部分企業(yè)已經(jīng)著力于BIM的研究和使用，但缺乏完整和統(tǒng)一的BIM數(shù)據(jù)庫，市場對其接受需求狀況表現(xiàn)一般，因此我國的電氣BIM要想獲得發(fā)展，還需要從人才培養(yǎng)、市場環(huán)境等多方面加大力度[3]。

從使用上看，電氣BIM國內(nèi)缺乏案例參考，在技術(shù)使用上缺乏實踐。隨著社會節(jié)奏的加快，建筑企業(yè)通常對新技術(shù)較為排斥，有較高的試錯成本，雖然BIM能為其節(jié)約部分經(jīng)濟成本，但基于現(xiàn)狀，會極大地增加企業(yè)時間成本和經(jīng)濟成本，因此大部分企業(yè)屬于拒絕狀態(tài)。在國家相關(guān)政策的引導(dǎo)下，電氣BIM前景良好，隨著更多BIM咨詢類公司的建立，越來越多的建筑企業(yè)接受了使用BIM進行安全咨詢，但BIM咨詢公司僅提供提供建模和參考服務(wù)，并未直接參與到施工過程。

從技術(shù)屬性上看，電氣BIM追求更為細(xì)致的工程展現(xiàn)，與建筑行業(yè)的高容錯具有天然的沖突性，再加之需要極為豐富的知識儲備和較高的能力要求，導(dǎo)致大部分設(shè)計人員仍選擇以CAD為主，因此電氣BIM距離大范圍落地應(yīng)用還有很長的路要走。

3 BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1 預(yù)算與統(tǒng)計

與傳統(tǒng)的設(shè)計工作有區(qū)別的是，BIM能夠直接根據(jù)設(shè)計內(nèi)容實時生成精準(zhǔn)的材料清單。在電氣設(shè)計過程中，通常會涉及大量的管線和構(gòu)件使用，BIM通過對不同族的調(diào)用，能夠?qū)Σ牧线M行統(tǒng)計，如管線的分類及用量、構(gòu)件的規(guī)格等情況，省去了編制材料表的過程，減少了造價人員的工作量。

3.2 優(yōu)化管線排布

現(xiàn)代建筑體中充斥著各種各樣的管線，傳統(tǒng)的電氣設(shè)計僅考慮到其排布的方式，而對排布的合理性進行忽略，因此在具體施工過程中管線排布空間不足的情況，為整個電氣系統(tǒng)帶來安全隱患[4]。BIM技術(shù)可以充分展示梁和其他結(jié)構(gòu)變化較大的地方，讓施工人員能夠直觀對其管線排布的合理性進行充分考量，從而更有針對性地應(yīng)對技術(shù)難點，提高施工安全性和施工質(zhì)量。BIM技術(shù)尤其適合結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑空間，傳統(tǒng)的平面設(shè)計需要通過多張圖紙才能對整個結(jié)構(gòu)進行充分的描繪，并且對施工人員的讀圖識圖能力有極高的要求，而BIM能夠極為直觀地展示復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)，確保管線排布合理，為施工的順利進行提供了必要的保證。

3.3 照明設(shè)計

照明系統(tǒng)是一個極為復(fù)雜的整體性系統(tǒng)，不僅擁有多重串并聯(lián)關(guān)系，更對相關(guān)線路的荷載能力有著額外的要求，因此傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)設(shè)計過程通常秉承高容錯的粗放型設(shè)計，提高了電氣設(shè)計的設(shè)計成本，而BIM技術(shù)能夠?qū)⒄彰飨到y(tǒng)中的各類數(shù)據(jù)明確展示。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員可以對整個系統(tǒng)進行照明模擬，對出現(xiàn)設(shè)計錯誤的環(huán)節(jié)進行修改，從而降低系統(tǒng)出錯的概率。在照明設(shè)計過程中，設(shè)計人員能夠嚴(yán)格把控整個系統(tǒng)的材料使用量和規(guī)格，進一步保證照片系統(tǒng)設(shè)計的安全性和經(jīng)濟性雙重原則。

3.4 弱電系統(tǒng)設(shè)計

弱電系統(tǒng)作為現(xiàn)代建筑不可缺少的重要電氣系統(tǒng)，必須要進行充分合理的設(shè)計。以地下室為例，大部分建筑商將地下室開發(fā)為停車場從而提高建筑利用效率，帶來更為可觀的經(jīng)濟收益[5]。而停車場的構(gòu)建，就必須部署監(jiān)控等弱電系統(tǒng)。借助BIM的強大處理能力，設(shè)計人員除了能夠明確標(biāo)識監(jiān)控攝像頭的部署位置，還能以三維形式顯示出監(jiān)控攝像頭的最大監(jiān)控范圍，從而對攝像頭有更精確的部署，以最優(yōu)的設(shè)計方式減少監(jiān)控系統(tǒng)的部署成本。

3.5 電氣系統(tǒng)管線碰撞檢查

目前BIM技術(shù)在電氣設(shè)計中的另一個應(yīng)用點是管線碰撞檢查，能準(zhǔn)確標(biāo)注出管線的碰撞位置。首先設(shè)計人員要對不同的電氣系統(tǒng)管道進行配色，盡量保證顏色不重復(fù)。BIM中的管線碰撞檢測分為自動和手動兩類，自動的方式是由設(shè)計人員鏈接好整體建筑結(jié)構(gòu)，然后讓系統(tǒng)自動進行檢查并標(biāo)注碰撞點；而手動的方式則是生成模擬人物，并以該人物的視角對碰撞點做進一步的詳細(xì)檢查。管線碰撞檢查是在施工前的檢查，能有效節(jié)約人力和物力。

4 BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的展望

4.1 政策支持，潛能巨大

為了進一步提高建筑質(zhì)量，為人們的幸福生活提供有品質(zhì)的硬件保障，國家對BIM技術(shù)的發(fā)展表示明確的鼓勵態(tài)度，相繼出臺多種有利于BIM發(fā)展的政策。而在企業(yè)態(tài)度方面，隨著BIM技術(shù)的不斷推廣和發(fā)展，大部分企業(yè)已經(jīng)開始從“拒絕BIM”向“怎么用BIM”進行轉(zhuǎn)變，市場對BIM的了解程度和接受程度越來越高。從人才培養(yǎng)來看，越來越多的高校開設(shè)了BIM課程，尤其是機電專業(yè)和土木專業(yè)的學(xué)生，越來越多的人對BIM技術(shù)感興趣。電氣設(shè)計作為BIM技術(shù)應(yīng)用落地的有效場景，受到的關(guān)注也越來越多。隨著電氣BIM標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的完善，電氣BIM設(shè)計將會邁向新的臺階。

4.2 自動化設(shè)計趨勢

從技術(shù)層面看，未來的BIM在電氣設(shè)計中的趨勢正朝著自動化邁進。電氣設(shè)計是邏輯高度關(guān)聯(lián)的過程，對于信息數(shù)據(jù)的處理有著極為標(biāo)準(zhǔn)的流程。從電氣設(shè)計的發(fā)展歷程來看，無論是手繪時代還是CAD繪制，都是對信息層面的再提取，通過對不同材料的關(guān)聯(lián)組合形成符合需要的電氣系統(tǒng)。電氣設(shè)計環(huán)節(jié)有嚴(yán)格的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計流程，基于BIM技術(shù)的強大性能，只需要對其進行編程即可實現(xiàn)計算機自動對相關(guān)信息的調(diào)用，盡可能為設(shè)計師節(jié)約時間成本，實現(xiàn)自動化設(shè)計。

4.3 基于云端的電氣BIM系統(tǒng)

由于BIM系統(tǒng)高度依賴數(shù)據(jù)庫，如果基于本地構(gòu)建BIM數(shù)據(jù)庫，則會導(dǎo)致數(shù)據(jù)容量小，為設(shè)計工作帶來極大障礙。BIM技術(shù)的發(fā)展要與其他技術(shù)進行結(jié)合，如云技術(shù)，基于云端的電氣BIM系統(tǒng)能夠有效利用第三方BIM數(shù)據(jù)庫，在保證設(shè)計安全的前提下，減少對本地設(shè)備的依賴性，拓展可調(diào)用的數(shù)據(jù)庫。基于云端的電氣BIM系統(tǒng)的另一個優(yōu)點是人機分離，若設(shè)計人員在設(shè)計相關(guān)的項目時計算機發(fā)生了故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，將會對其設(shè)計積極性造成嚴(yán)重的打擊，而云端則可以實時備份，確保項目的安全性。還有項目的自動化處理，設(shè)計人員完成設(shè)計工作，開始自動化檢查的過程可以不隨身攜帶特定的計算機，可以利用第三方設(shè)備對項目的檢查進度充分掌握，能夠減少設(shè)計人員的硬件負(fù)擔(dān)。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)正處于發(fā)展的時期，相關(guān)的電氣設(shè)計人員要充分提高自身專業(yè)技能，時刻關(guān)注行業(yè)動態(tài)，深入了解BIM技術(shù)。作為一種集可視化、高效化的新型技術(shù)，BIM技術(shù)與電氣設(shè)計有著天然的互補屬性，能夠為電氣設(shè)計行業(yè)發(fā)展做出巨大的技術(shù)貢獻。