BIM技術(shù)在地鐵機(jī)電設(shè)備安裝過(guò)程中的應(yīng)用

張傳棟

（山東天鴻電氣設(shè)備有限公司，山東 聊城 252200）

1 BIM 技術(shù)

1.1 BIM 技術(shù)含義

BIM 技術(shù)是多維（空間、時(shí)間、成本、安全性等）模型信息集成技術(shù)，涉及政府部門、業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)等。此項(xiàng)作業(yè)方式可有效減少設(shè)計(jì)與建造中出現(xiàn)的差錯(cuò)，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，提升工作效率，改善工程品質(zhì)。

BIM 技術(shù)能夠?qū)⑹┕るA段的數(shù)據(jù)、流程和資源高效地連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算、查詢、連接和拆解，從而為施工過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行和管理帶來(lái)便利[1]。BIM 技術(shù)能夠有效地處理分散和其他數(shù)據(jù)的集成問(wèn)題，實(shí)時(shí)地創(chuàng)建、管理和共享數(shù)據(jù)，為項(xiàng)目管理提供重要的參考。

另外，根據(jù)實(shí)際鋪設(shè)管路的長(zhǎng)度及建筑維護(hù)人員所預(yù)留場(chǎng)地的實(shí)際面積，對(duì)安裝、維護(hù)場(chǎng)所進(jìn)行適當(dāng)布置，減少與消防設(shè)施及其他輔助設(shè)備的排水管線間的管路位置變化沖突的可能。

1.2 協(xié)同性特征

BIM 技術(shù)能夠?qū)⒄麄€(gè)建筑工程的各個(gè)環(huán)節(jié)聯(lián)系起來(lái)，協(xié)同多個(gè)方面。由于地鐵工程機(jī)械設(shè)備的安裝工程比較繁雜，且工程工期比較漫長(zhǎng)，一般的工程結(jié)構(gòu)都是通過(guò)各種形式的接觸和協(xié)作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

BIM 技術(shù)的應(yīng)用與引進(jìn)，使這些功能得以全面發(fā)揮，能夠迅速、精確地向施工方傳遞地鐵工程機(jī)械的相關(guān)資料，從而分享信息，提高軌道交通機(jī)械工程建設(shè)的水平。

1.3 模擬性

BIM 技術(shù)的模擬作用是對(duì)軌道交通的建模，且只對(duì)部分有關(guān)工作進(jìn)行了仿真。在工程建設(shè)中，逐漸開(kāi)展4D 仿真工作必須充分應(yīng)用BIM 技術(shù)，并按照工程建設(shè)的具體工作方案進(jìn)行[2]。

2 地鐵機(jī)電工程施工管理中BIM 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

利用BIM 技術(shù)，達(dá)到提升城市軌道交通機(jī)電項(xiàng)目施工水平的目的。特別是應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)地下交通機(jī)械的建設(shè)與建設(shè)周期進(jìn)行分析，在工地上更加方便調(diào)節(jié)和應(yīng)用高效的施工工序，加速地鐵機(jī)電項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)程。

利用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道交通機(jī)電項(xiàng)目的動(dòng)力學(xué)模擬，覆蓋了整個(gè)施工過(guò)程，便于施工單位對(duì)其進(jìn)行全面了解。管理者負(fù)責(zé)對(duì)地鐵機(jī)電工程建設(shè)的全流程進(jìn)行控制，并根據(jù)具體的工程環(huán)境，通過(guò)模擬建模得到直觀的、立體的圖像。工程師可以利用3D 圖像來(lái)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)致的分析，從而全面理解該項(xiàng)目的施工過(guò)程。

BIM 技術(shù)使工程圖紙的制作工作有很大改進(jìn)，將2D 與3D 有機(jī)結(jié)合，使機(jī)電工程的施工更加順暢，總體而言，在改變平面布局時(shí)可以利用BIM 技術(shù)對(duì)平面進(jìn)行修改，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)平面布局的改進(jìn)。該方法簡(jiǎn)化了以往的圖紙手工繪制，為地下鐵路機(jī)電項(xiàng)目提供了便捷的就地建設(shè)。也就是說(shuō)，BIM 技術(shù)是通過(guò)對(duì)軌道交通的機(jī)電項(xiàng)目施工進(jìn)行有效管理，從而提高整個(gè)地鐵的機(jī)電工程水平。

應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)管線維修的影響。地鐵電氣線路通常是在懸掛式支架上進(jìn)行的，有好幾種管子，排列的非常緊湊。當(dāng)管線發(fā)生矛盾時(shí)，若無(wú)法確保管線間的維修間隔，則會(huì)造成作業(yè)及維修上的問(wèn)題。BIM技術(shù)的可視化，能夠判斷在工程中緊貼管線排列的維修場(chǎng)地，能否達(dá)到作業(yè)與維修作業(yè)所需的作業(yè)面積，并能即時(shí)對(duì)未達(dá)到維修范圍的管線進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，確保維修作業(yè)的作業(yè)范圍，維持良好的施工結(jié)果，避免不必要的重復(fù)作業(yè)。

3 在地鐵機(jī)電安裝施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)的情況

3.1 虛擬施工，有效協(xié)同

以前，在軌道交通機(jī)電工程建設(shè)中，施工方僅對(duì)已完工的工程進(jìn)行了全面的剖析與調(diào)整，并根據(jù)實(shí)際施工狀況對(duì)其進(jìn)行科學(xué)分析，但是這樣的作業(yè)方式將會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量和工期造成很大的沖擊。同時(shí)，利用BIM 技術(shù)的可視化，可以將施工全流程進(jìn)行仿真，比較施工進(jìn)度，使施工單位、監(jiān)理單位能夠全面、細(xì)致地了解項(xiàng)目的整體狀況。應(yīng)用BIM 技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)視頻、施工模擬、施工計(jì)劃等，能夠有效管理工程安全和質(zhì)量問(wèn)題，減少工程的整改和返工現(xiàn)象。

3.2 BIM 技術(shù)的可視化展示

BIM 建模是根據(jù)各個(gè)行業(yè)的設(shè)計(jì)圖紙數(shù)據(jù)建立起來(lái)的，能夠全面、系統(tǒng)、真實(shí)地展示機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)，從而及時(shí)地找出問(wèn)題所在。BIM 技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)真分析水、暖、電、土建等工程設(shè)計(jì)圖，建立符合工程規(guī)范的、系統(tǒng)化的數(shù)值模式，利用BIM 系統(tǒng)，分析管道、主體、管道等方面的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的改進(jìn)建議；采用一套有效的解決方案，解決施工過(guò)程中出現(xiàn)的管道沖突，減少了項(xiàng)目的變更，提高了項(xiàng)目的安裝效率和安裝水平。

3.3 資源共享

在地鐵機(jī)電安裝中，BAS、FAS、綜合監(jiān)控、供電等系統(tǒng)的建設(shè)與施工單位必須緊密合作，若仍采用常規(guī)的施工方式，施工資料相對(duì)零散，容易形成信息的“孤島”，導(dǎo)致項(xiàng)目各方不能進(jìn)行有效的信息交流和溝通，從而對(duì)施工信息和資源的利用率產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致施工成本增加、進(jìn)度落后、施工質(zhì)量不高等問(wèn)題。

BIM 技術(shù)的應(yīng)用，使得項(xiàng)目各方可以在一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行有效的項(xiàng)目管理，從而達(dá)到資源共享，促進(jìn)各方的協(xié)作，充分發(fā)揮項(xiàng)目的作用，提高項(xiàng)目的整體質(zhì)量和員工的工作效率。在進(jìn)行地鐵機(jī)電安裝之前，采用BIM 技術(shù)對(duì)各施工過(guò)程進(jìn)行仿真，當(dāng)發(fā)生各種信息資源沖突時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)出一套行之有效的施工方案，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行最優(yōu)化，最大限度地減少信息沖突。

3.4 檢測(cè)管線設(shè)計(jì)碰撞

在地鐵機(jī)電工程建設(shè)中，應(yīng)用BIM 技術(shù)管理地下管道的電氣設(shè)備，可以達(dá)到對(duì)建筑管道的設(shè)計(jì)和測(cè)試工作的優(yōu)化[3]。

3.4.1 對(duì)土木工程中各職業(yè)之間發(fā)生的碰撞進(jìn)行檢驗(yàn)，并對(duì)各行業(yè)之間的空間布局進(jìn)行綜合研究，盡量減少矛盾。在地鐵機(jī)電安裝項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，建筑單位應(yīng)根據(jù)平面圖進(jìn)行三維空間建模，使線路布置更加科學(xué)有序，整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)更加合理高效。

3.4.2 在地鐵站臺(tái)安裝制冷室中，由于采用常規(guī)的安裝方式，施工人員按圖紙進(jìn)行管道鋪設(shè)，容易造成管線整齊度參差不齊、觀感質(zhì)量差等問(wèn)題，導(dǎo)致以后的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)均發(fā)生變化，延緩工程進(jìn)程，提高工程造價(jià)。而利用BIM 技術(shù)可以將產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)圖紙轉(zhuǎn)化為具有尺寸、材質(zhì)等參數(shù)的3D 建模，在裝配之前對(duì)管道進(jìn)行了優(yōu)化，保證了裝配過(guò)程中的模具精確性。同時(shí)，利用3D 模型分解圖、預(yù)制件加工資料、物料表格等資料進(jìn)行高精密的下料，下料后再進(jìn)行加工，并粘貼代碼，運(yùn)送到裝配點(diǎn)進(jìn)行零裁，按照代碼裝配，提高了工程的質(zhì)量和視覺(jué)效果，大大加快了工程進(jìn)度。此外，應(yīng)用BIM 技術(shù)還可以直觀地觀察到整條管道的裝配和建造，從而使業(yè)主對(duì)整個(gè)工程的施工有一個(gè)更清晰的認(rèn)識(shí)。

3.5 可視化管理

機(jī)電設(shè)備作為城市軌道交通的重要組成部分，其專業(yè)、技術(shù)含量極高，而隧道機(jī)電安裝工程由于其施工條件十分繁雜，往往存在多工種、多專業(yè)交叉作業(yè)的現(xiàn)象，使得其成為了施工危險(xiǎn)發(fā)生概率最高的施工地區(qū)。應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以把施工中的各種危險(xiǎn)因素都消除在搖籃之中，從而保證項(xiàng)目建設(shè)的安全。另外，BIM 技術(shù)在軌道交通機(jī)電安裝中的應(yīng)用，可以對(duì)施工中存在的各種安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行細(xì)致剖析，使得施工人員在施工中體會(huì)到了一種身臨其境的感受，從而達(dá)到了可視化的管理，保證了施工的合理有序。此外，BIM 技術(shù)還能夠?qū)θ?xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)、全流程進(jìn)行仿真，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，使其朝著優(yōu)質(zhì)高效的方向發(fā)展，及時(shí)地找出管道布置過(guò)程中出現(xiàn)的不合理現(xiàn)象，并給出相應(yīng)的改進(jìn)建議，從而為以后的工作穩(wěn)定地進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。

3.6 施工進(jìn)度管理

采用工程規(guī)劃，將工程的子模塊與對(duì)應(yīng)模型的屬性名一一匹配，輸出后使用Navis-work 進(jìn)行可視化的工程進(jìn)展仿真，并在4D(3-D+工程開(kāi)發(fā)時(shí)間）仿真、動(dòng)畫和照片級(jí)別的特效來(lái)展示工程方案。仿真建筑過(guò)程，加深對(duì)工程的了解，增強(qiáng)可預(yù)見(jiàn)性，并增強(qiáng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的協(xié)同工作。

3.7 現(xiàn)場(chǎng)管理

通過(guò)BIM 技術(shù)與實(shí)地對(duì)比，管理者可以在任何時(shí)候使用平板計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量問(wèn)題對(duì)比，并將問(wèn)題的處理結(jié)果和圖片結(jié)合起來(lái)，形成一份檢查報(bào)告，以此來(lái)強(qiáng)化工程的質(zhì)量監(jiān)控。通過(guò)使用CAD、Autodesk360、百度網(wǎng)絡(luò)等移動(dòng)設(shè)備，可以在工地上查看圖紙、三維模型、辦公文檔、拍照、測(cè)量等，協(xié)助工地進(jìn)行質(zhì)量管理、安全管理，同時(shí)還可以增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的交流技巧。

3.8 質(zhì)量管理

3.8.1 工程圖紙審查。施工圖審查就是一種很好的解決方案，將BIM 模式與工程圖紙進(jìn)行對(duì)比，如果BIM 模式與工程圖紙不一致，那么就需要進(jìn)行BIM建模；如果BIM 模式是根據(jù)建筑設(shè)計(jì)圖來(lái)構(gòu)建的，則應(yīng)用revit 進(jìn)行碰撞檢測(cè)，找到不同學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)和不同學(xué)科之間的矛盾，并給出相應(yīng)的改進(jìn)意見(jiàn)和建議。

3.8.2 技術(shù)文件。通過(guò)BIM 技術(shù)的海量信息庫(kù)，可以迅速抽取出每個(gè)構(gòu)件的具體特征，使參與項(xiàng)目的工作人員對(duì)每個(gè)構(gòu)件性能和基本功能都了如指掌，并將其與工程規(guī)劃相融合，形成4D 仿真，通過(guò)可視化的多媒體形式向全體員工進(jìn)行演示，使每個(gè)參加的員工都能夠清楚地理解其施工流程。

3.8.3 物料的品質(zhì)控制。物料的質(zhì)量對(duì)實(shí)際工程質(zhì)量有很大的影響，物料質(zhì)量控制是確保工程質(zhì)量的重要手段，應(yīng)用BIM 建模技術(shù)，可以迅速地抽取出構(gòu)件的基本特性，將所有進(jìn)入的物料進(jìn)行歸類、逐個(gè)對(duì)照，確保進(jìn)入的物料與圖紙相符，檢驗(yàn)產(chǎn)品合格證、出廠報(bào)告、質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告等資料是否滿足需求，并將其制作成照片，發(fā)給相應(yīng)于BIM 中的零件，以便于管理和閱讀。

3.9 合理管控成本

應(yīng)用BIM 模型進(jìn)行隧道機(jī)電設(shè)備的安裝與施工，可以快速準(zhǔn)確計(jì)算各類項(xiàng)目的個(gè)數(shù)和造價(jià)，有效避免了項(xiàng)目在全項(xiàng)目中出現(xiàn)的高估、漏算等現(xiàn)象，提高了工程造價(jià)的精確度和有效性。BIM 技術(shù)在實(shí)際建設(shè)中起到了很好的推動(dòng)作用，使整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)的物流信息得到了有效控制。BIM 模式是根據(jù)項(xiàng)目的具體建設(shè)狀況建立的，可以有效且科學(xué)地進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)，從而達(dá)到降低造價(jià)的目的，為以后的項(xiàng)目建設(shè)也能打下良好的基礎(chǔ)。

3.10 對(duì)工程進(jìn)度、成本預(yù)算和工程結(jié)算的科學(xué)化管理

結(jié)合目前的管理方式，對(duì)施工公司在施工中進(jìn)行全面分析，以追蹤結(jié)果為依據(jù)，使項(xiàng)目的目標(biāo)與實(shí)際情況相一致，從而構(gòu)成了一個(gè)目標(biāo)設(shè)計(jì)體系。該模式下的施工方案是整個(gè)工程的整體，雖然不能保證整個(gè)施工過(guò)程的順利進(jìn)行，但是能為BIM 技術(shù)提供支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的三維建模和實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)對(duì)軌道交通機(jī)電工程的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行數(shù)值模擬與模擬，從而達(dá)到更科學(xué)、更合理的目的。在地鐵機(jī)電施工中，應(yīng)用BIM 技術(shù)施工，可以直觀地看到各要素及各要素的關(guān)系，以便合理估算工程造價(jià)?？傊?，能使隧道的機(jī)電設(shè)計(jì)更具科學(xué)性和合理性。此外，將BIM 技術(shù)應(yīng)用于軌道交通機(jī)電工程建設(shè)中，還有利于工程建設(shè)的順利進(jìn)行，提高工程建設(shè)的質(zhì)量水平。

4 現(xiàn)階段應(yīng)用BIM 技術(shù)的常見(jiàn)問(wèn)題和發(fā)展方向

BIM 技術(shù)自誕生以來(lái)，在短短數(shù)年的發(fā)展中，已經(jīng)在軌道交通和電氣工程中獲得了巨大的成功。但BIM 技術(shù)在獲得成功的過(guò)程中，也遇到了很大的困難與挑戰(zhàn)。現(xiàn)在，我國(guó)正在朝著節(jié)約能源、無(wú)污染、高效率、低能耗的方向發(fā)展，只要有一點(diǎn)小小的提高，就可以產(chǎn)生極大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)利益。所以，必須繼續(xù)加強(qiáng)BIM 技術(shù)的研發(fā)，促進(jìn)BIM 技術(shù)在機(jī)械設(shè)備行業(yè)的推廣。

5 結(jié)語(yǔ)

在軌道交通樞紐的機(jī)電安裝工程中，由于其施工內(nèi)容的復(fù)雜性和專業(yè)水平要求的提高，施工質(zhì)量和工期都受到了很大的影響。為此，在工程工地上，必須提高施工人員的業(yè)務(wù)能力，應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)地鐵車站的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行科學(xué)布置，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)備，節(jié)約能源，為公司帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)利益。