機場貨運站項目BIM 技術(shù)應(yīng)用總結(jié)及前景展望
——以成都天府國際機場國航貨運站項目為例

徐鑫彥，蒲雪林（四川良友建設(shè)咨詢有限公司， 四川 成都 610041）

0 引 言

近年來，隨著我國經(jīng)濟與民用航空業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)許多大型民用航空機場從單一飛行場所逐漸發(fā)展成為包括飛機、汽車和軌道在內(nèi)的大型綜合航空交通樞紐，而由停機坪、進貨區(qū)、理貨區(qū)、集裝貨區(qū)、辦公區(qū)和陸側(cè)停車區(qū)等組成的機場貨運站則是機場發(fā)展中的重要一環(huán)。

成都天府國際機場位于四川省成都市簡陽市，北距成都市中心 50 km，為絲綢之路經(jīng)濟帶中等級最高的航空港之一。其航空貨運站面積為 12.2 萬 m2，可滿足 2025 年貨郵吞吐量 70 萬 t 的使用需求，其中國內(nèi) 49 萬 t、國際21 萬 t。

國航貨運站是成都天府國際機場航空貨運站的重要組成部分之一，其建設(shè)目標緊跟“以航興城、以城促航、產(chǎn)城融合”的整體發(fā)展格局，是“一帶一路”倡議下的重要國際貨運樞紐之一。作為國內(nèi)外貨物重要的集散和運輸中心，該貨運站的建設(shè)和信息化技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用可謂是必要之舉。

目前，BIM 技術(shù)逐漸發(fā)展成為了我國新一代智慧城市建設(shè)的必要的技術(shù)手段和新時代國家信息化戰(zhàn)略下建筑業(yè)發(fā)展的重要的技術(shù)支撐。中國民用航空局發(fā)布的《民用運輸機場建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標準》指出，應(yīng)推動建筑信息模型在民用運輸機場工程建設(shè)中的應(yīng)用，全面提高民用運輸機場工程建設(shè)、設(shè)計、施工和運維等單位的 BIM 應(yīng)用能力。在機場類大型工程項目中，BIM 技術(shù)更是發(fā)揮自身的優(yōu)勢，最大化地緩解了機場建設(shè)規(guī)模大、周期長、專業(yè)多和質(zhì)量要求高等難題。

為了解決國航貨運站在建設(shè)中的實際問題，項目部采用了信息化技術(shù)進行項目管理，如基于 BIM 的建筑性能模擬分析、虛擬運營模擬設(shè)計優(yōu)化、土石方工程優(yōu)化、凈高分析優(yōu)化、精裝修深化設(shè)計和鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計等。憑借全新的 BIM 建筑理念和技術(shù)，國航貨運站的建設(shè)全面實現(xiàn)了從建筑規(guī)劃到運行維護的技術(shù)改革。這種將信息化與建筑結(jié)合在一起的創(chuàng)新技術(shù)，不僅體現(xiàn)了建筑業(yè)的發(fā)展趨勢，而且給機場貨運站行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展提供了有力支撐。

1 BIM 技術(shù)下的項目全過程建設(shè)

成都天府國際機場國航基地工程的建筑總面積為69 366 m2，包括國內(nèi)貨運區(qū)、國際貨運區(qū)和國際貨代區(qū)3 個主要區(qū)域。工程存在工期緊、建筑體量大、組織難度大和鋼結(jié)構(gòu)難點工序多等建設(shè)重難點。為了解決各項工程難點，使項目保質(zhì)保量地完工，項目部采用了 BIM 技術(shù)與建筑結(jié)合的方式，在可視化環(huán)境下進行虛擬建造。不僅提高了設(shè)計質(zhì)量和項目管理水平，最大程度地實現(xiàn)了科學(xué)建造，確保了項目的順利實施，而且提供了各項數(shù)據(jù)，以助力提高業(yè)主的項目運維管理水平。

1.1 設(shè)計階段 BIM 技術(shù)應(yīng)用分析

1.1.1 建筑性能的模擬分析

（1）日照分析優(yōu)化。目前我國針對機場貨運站的工程建設(shè)所制定的標準仍不完善，住建部和國家發(fā)展改革委頒布的《民用機場工程項目建設(shè)標準》（建標 105－2008）也僅在第 43 條和第 44 條涉及機場貨運站的工程建設(shè)。貨運站的建設(shè)標準粗略，導(dǎo)致了在進行機場貨運站的工程設(shè)計時對實際情況、運行安全乃至空防安全等的考慮都不太全面，往往會出現(xiàn)室內(nèi)采光不充足、飾面材質(zhì)與貨運站整體不協(xié)調(diào)等實際使用問題。因此，在項目規(guī)劃過程中，運用 BIM 進行日照模擬分析和視線模擬分析等建筑性能的分析，對機場貨運站建設(shè)的前期整體工程規(guī)劃、后期設(shè)計細節(jié)和使用感受細節(jié)都進行了優(yōu)化調(diào)整。以自然采光效果模擬為例，運用 BIM 技術(shù)可以分析天府機場國航貨運站的相關(guān)設(shè)計方案、所在地區(qū)及建筑群體的位置規(guī)劃等；并綜合考慮該項目的實際情況，對室內(nèi)主體的布局、飾面材料、圍護結(jié)構(gòu)，以及自然可見光強度和透射比等進行調(diào)整，以改善室內(nèi)自然采光的效果。在有效改善室內(nèi)自然采光環(huán)境的同時，還能提高國航貨運站環(huán)境和建筑的品質(zhì)，確保項目建設(shè)的高標準和高質(zhì)量。

（2）建筑能耗模擬分析優(yōu)化。運營成本一直是決定機場貨運站收入的重要指標。早期在機場貨運站建設(shè)中，由于沒有充分研究與考慮建筑能耗的合理性和空間的綜合利用率，有的機場貨運站雖然建有大型冷庫，但沒有合理地對冷庫設(shè)備進行分區(qū)，即使冷藏一點點貨物也要將冷庫的設(shè)備全部打開，致使在大多數(shù)時候機場貨運站所獲得的利潤都不夠抵銷冷庫所消耗的電費。因此，對于機場貨運站來說，能耗的控制尤為重要。一般來說，采用傳統(tǒng)的能源消耗模擬工具進行分析是開始于建筑施工圖設(shè)計階段，不僅分析工具難以選取，對能源消耗模擬結(jié)果的準確性難以保證，而且不能按照項目實際分析節(jié)能設(shè)計的合理性和經(jīng)濟性，從而無法實現(xiàn)經(jīng)濟利益的最大化?；?BIM 的建筑能耗模擬分析，不僅可以對建筑性能進行更全面的評估和分析，實現(xiàn)可視化的建筑節(jié)能設(shè)計，而且啟動時間可以提前到設(shè)計階段，從而幫助業(yè)主更早地發(fā)現(xiàn)實際存在的能耗問題，并及時有效地加以解決，減少不必要的損失。值得注意的是，基于 BIM 的能耗分析工具不僅具有強大的計算功能，還包含建筑材料及數(shù)據(jù)信息等綜合建筑數(shù)據(jù)庫，依據(jù)能耗模擬分析的建筑設(shè)計結(jié)果及其數(shù)據(jù)，結(jié)合貨運站的建筑選材熱工能耗參數(shù)，優(yōu)化貨運站建筑空間的設(shè)置與功能分區(qū)；根據(jù)貨運站的貨運量和所需的照明及其電力負荷等參數(shù)，計算得出理論上各使用階段貨運站所需的能耗，并進行綜合設(shè)計和運用。

1.1.2 虛擬運營模擬的設(shè)計優(yōu)化

機場庫區(qū)貨運站的建設(shè)流程主要是按照機場貨物運輸各個主要業(yè)務(wù)模塊的作業(yè)流程和要求體系進行設(shè)計的，要求機場貨運站便于貨品的收取、倉儲和裝卸且快捷，而貨運工作用房分布是否合理、貨運車輛運輸線路是否通暢、監(jiān)控設(shè)備及人員是否合理分配等，都有可能對貨運站作業(yè)管理流程的正常運行產(chǎn)生直接影響。因此，對建設(shè)中的國航貨運站進行虛擬運營尤為重要。在貨運站施工前，應(yīng)用 BIM 技術(shù)在電腦或 VR 中對機場貨運站進行模擬運行，可提前發(fā)現(xiàn)在建設(shè)時不易察覺的使用安全問題，提前對機場貨運站進行優(yōu)化，避免出現(xiàn)安檢通道窄、地磅秤重量小和叉車使用不便等問題，以確保其在機場通航后能正常運行。將 BIM 與 GIS 相結(jié)合，還可對機場貨運站的流程進行模擬，包括模擬機場貨運站的實際物流路徑、實際貨運量和貨物的處理量，以確保其實際貨運處理能力達到機場對貨運站的要求。在貨運站建成運行之后，對虛擬運營進行模擬，還可以預(yù)測未來貨運站的貨運量、航量和貨運分類量；再根據(jù)預(yù)測的數(shù)據(jù)，及時對貨運站的運營條件作相應(yīng)的調(diào)整，以保證貨運站能高效有序地運行。

1.1.3 基于土方經(jīng)濟測算的土石方設(shè)計優(yōu)化

在傳統(tǒng)工程項目中，對于土石方量的核算，無論是在工程預(yù)算還是在工程結(jié)算，都是爭議的焦點。為了減少誤差，在此項目中，基于初勘圖紙和無人機航拍技術(shù)，運用 BIM分別建立原始地表和設(shè)計地表模型，并對土石方的開挖與回填進行動畫模擬，使得土石方的挖運分析和土方計算更加直觀明了（見表 1），并且大大降低了土方的測算誤差。

“故意無視”是一個法律概念。它是指對于一個你能知曉或者你應(yīng)該知曉的信息你沒有去知曉，或者你知道某個人的行為會對社會或他人造成傷害，但是你假裝沒有看見而不采取任何行動。它有兩個前提，即參與主體較多和暫時沒有出現(xiàn)打破現(xiàn)狀的事件發(fā)生。故意無視并非是對事件的全面無視，人們在意的只是表面對自己有益、有利于安于現(xiàn)狀或是迫于恐懼而做出的主觀上認為對自己無害的選擇等方面。這是人類的通病，我們所有人，在某些情況下，都是故意視而不見的。例如，在金融行業(yè)，人們清楚地看到銀行利率被操縱，但大家都故意無視這些事實，仍然把按揭的房子出售給那些根本還不起貸款的人們④。

表1 挖/填方概要表

通過 BIM 進行土方測算，得出該地塊總體需填方為 8 565.85 m3。該方法不僅解決了傳統(tǒng)方法中計算量大、精度低、數(shù)據(jù)錯漏多的問題，還提高了土方計算的精準性，降低了成本?；?BIM 進行土石方優(yōu)化，不僅為項目本身提供了土地平整的數(shù)據(jù)依據(jù)，還對填挖方區(qū)域進行了分析，并優(yōu)化了土石方調(diào)配方案，進而降低了工程的支出費用。

1.1.4 設(shè)計圖的分析優(yōu)化

隨著國民經(jīng)濟的進一步發(fā)展，我國對機場環(huán)境建設(shè)的技術(shù)要求越來越高，對機場建筑及其環(huán)境的各項功能都提出了全新的要求。為了有效避免因技術(shù)或能力不足而導(dǎo)致機場貨運站在設(shè)計和運營過程中可能出現(xiàn)的潛藏風(fēng)險，項目部在機場貨運站的設(shè)計階段就應(yīng)用 BIM 技術(shù)，全專業(yè)地進行三維模型的還原搭建：將單一的二維圖紙升格為三維的立體模型，并對三維模型中的空間進行檢驗分析，從而明確各構(gòu)件之間的空間碰撞關(guān)系；在三維模型中對設(shè)計圖進行審校，在貨運站施工之前及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計偏差問題，并快速進行修改與優(yōu)化，有效避免了各專業(yè)施工的反復(fù)，極大地節(jié)約了工期和材料等成本。此外，在貨運站的三維模型中可以進行視頻漫游，以第一視角對模型內(nèi)部進行漫游檢查，及時對管線排布進行優(yōu)化，還可以制作漫游視頻，提前瀏覽貨運站的建筑全貌，為竣工后貨運站的日常使用和維護提供了一系列更加便利的解決方案。

1.2 施工階段 BIM 技術(shù)的虛擬建造應(yīng)用

1.2.1 精裝修的深化設(shè)計

在精裝修設(shè)計施工中，往往也面對諸多問題。例如：CAD 圖紙的表達能力、個人的工作經(jīng)驗和圖紙的深化程度等，都會造成精裝修工作的不確定性；由于精裝修設(shè)計和原本的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不是同一家單位，會出現(xiàn)信息傳遞失誤和施工配合環(huán)節(jié)產(chǎn)生偏差；在傳統(tǒng)施工模式下，管道、設(shè)備和吊頂?shù)鹊奈恢靡蚴┕ふ`差而造成與設(shè)計圖紙不符，可能導(dǎo)致臨時變更精裝修方案。為了避免此類問題的發(fā)生，此項目采用 BIM 進行精裝修的深化設(shè)計。首先，通過全專業(yè)的三維模型，快速方便地查找到專業(yè)之間的碰撞問題；其次，參照所生成的精準的三維模型和數(shù)據(jù)表格，對幕墻、石材等進行預(yù)加工，既保證了設(shè)計的完整性，又降低了施工難度，還保證了工期；最后，在 BIM 模型中配合精裝修設(shè)計，快速渲染效果圖，統(tǒng)計工程量，計算裝修成本等，以便建設(shè)單位對精裝修方案進行可視化比選。

應(yīng)用 BIM 技術(shù)對精裝修進行深化設(shè)計，不僅提高了設(shè)計圖紙的成果質(zhì)量，而且憑借其可視化、快速出圖等特點解決了施工過程中的一系列難題，在保證工期的同時，還降低了項目成本。

1.2.2 鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計

隨著 BIM 技術(shù)在建筑業(yè)被廣泛應(yīng)用與推廣，BIM 與鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)合也逐漸受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)工程在整個項目中是一項較為復(fù)雜的工序，往往先要在工廠進行加工生產(chǎn)，再運到施工現(xiàn)場進行安裝。這就要求鋼結(jié)構(gòu)的前期設(shè)計必須精準，工廠加工時必須嚴控誤差，施工拼裝時必須準確無誤。BIM 技術(shù)的應(yīng)用無疑為鋼結(jié)構(gòu)工程帶來了許多實質(zhì)性的幫助。在此項目中，BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在對鋼結(jié)構(gòu)的深化預(yù)制。通過 BIM 搭建三維實體模型，與土建、機電和幕墻等專業(yè)配合，確保鋼結(jié)構(gòu)留洞和洞口加固的精準；以此為基礎(chǔ)，在遵守相關(guān)設(shè)計規(guī)范和圖紙規(guī)定的前提下，不斷深化與完善構(gòu)件布置、構(gòu)件截面和主要節(jié)點構(gòu)造，以確保預(yù)制加工時精準下料。

2 BIM 技術(shù)在機場類項目的應(yīng)用總結(jié)與展望

2.1 項目全過程 BIM 技術(shù)應(yīng)用總結(jié)

國航貨運站項目將 BIM 技術(shù)貫穿于設(shè)計和施工等階段，解決了圖紙問題、輔助了方案優(yōu)化、提供了可視化決策環(huán)境等，從而有效地降低了項目建造成本，提升了項目的管理能力，增強了企業(yè)的核心競爭力。同時，項目信息數(shù)據(jù)化是智慧運維和智慧城市的基礎(chǔ)，而如何基于項目數(shù)據(jù)模型進行運維管理是我們下一階段研究的重要工作。

2.2 BIM＋技術(shù)的應(yīng)用展望

2.2.1 項目數(shù)據(jù)化建設(shè)

機場之類的大型工程項目，其本身的數(shù)據(jù)十分龐大。從管理方角度上看，與項目相關(guān)的數(shù)據(jù)都能清晰地呈現(xiàn)在各項財務(wù)報表中；從基層角度上看，與項目相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，如每天工人數(shù)量、窩工情況和材料用量等，更是層出不窮。隨著機場項目規(guī)模越來越大，其中的管理數(shù)據(jù)跨度也會越來越大，難度也隨之成倍增長。同時，隨著項目的開展，數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)錯誤及同一項數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)信息共享等的情況屢見不鮮。另外，整個行業(yè)在正確管理和統(tǒng)計這些龐大數(shù)據(jù)的問題上，也都會面臨非常大的挑戰(zhàn)。因此，在實施此類項目過程中，通過項目數(shù)據(jù)化來管理項目、服務(wù)項目是一個必要且有效的方式。例如，我們將作業(yè)標準（如建模標準、裝配標準和鋼筋綁扎標準等）數(shù)據(jù)化，根據(jù)項目實際情況，建立統(tǒng)一的相關(guān)標準要求（見表2），使項目開展過程中的各參建方都用同一個標準去管理項目，就可簡化項目管理流程，提高項目管理效率。

表2 建模精度標準表

在實施機場等大型項目過程中，加工詳圖的數(shù)量遠遠大于施工圖的數(shù)量，如記錄一個鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計需要幾十張施工圖，而加工詳圖則達成百上千張，各個環(huán)節(jié)的人員工作量相當巨大。如果開展項目數(shù)據(jù)化建設(shè)，運用三維模型來簡化紙質(zhì)數(shù)據(jù)，將所有與鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)的圖形都統(tǒng)一導(dǎo)入標準數(shù)據(jù)庫中，就能便捷準確地使用相關(guān)圖形。

2.2.2 BIM＋技術(shù)下的項目運營

（1）運營流程信息化建設(shè)。運營流程是項目管理的重要要素之一。對于大型國際機場的貨運站，共享貨運信息是一個相對必要的發(fā)展趨勢，將貨代協(xié)同管理信息、貨物收發(fā)、儲存和配送，以及機場貨物進出港查詢信息等與各貨主公示，都將提升機場貨運站的運營質(zhì)量。運營流程信息化科目包括詢盤、訂艙并準備報關(guān)資料、貨物入倉、確認貨物入倉、補料、報關(guān)、打板、入倉、出提單、空運、目的機場報關(guān)、出倉、配送和完成。通過流程信息化的建立，貨運管理人員及時將適用于相關(guān)航班的貨品進行裝配和拉卸的有關(guān)動態(tài)信息進行公布，貨運站的管理人員、貨主和代理人都可以隨時查詢并掌握貨物進出港的各種動態(tài)信息，還可以及時與機場的貨運管理人員進行了交流，共同營造一個公開透明的機場貨運管理環(huán)境，提高大型國際機場貨運站的服務(wù)管理質(zhì)量。

（2）基于物聯(lián)網(wǎng)的項目運營。物聯(lián)網(wǎng)，即萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)，雖然其核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，但其用戶端已延伸和擴展到了任何物品，并在物品之間進行信息交換。物聯(lián)網(wǎng)作為新興技術(shù)之一，為智慧城市的建設(shè)注入了更多的創(chuàng)新解決方案。借助物聯(lián)網(wǎng)，項目運營者可以將影響項目的各類因素納入統(tǒng)一的管理體系中，高效、及時且全面地開展各項工作，包括項目材料的收納統(tǒng)計、出入車輛的信息采集和高危工序的安全管控等，從而將項目管理由點及面地鋪展開來?；谖锫?lián)網(wǎng)，將機場類大型項目打造成智慧工地，不僅可以實現(xiàn)全過程實時監(jiān)督跟蹤，包括對物資進行統(tǒng)一編碼、對各個運輸環(huán)節(jié)進行終端掃描、對相關(guān)節(jié)點進行管理控制等，還可以在平臺上進行實時信息更新，將項目管理落到實處，達到數(shù)據(jù)集成共享的目的。

3 結(jié) 語

隨著國內(nèi)外電商的快速崛起和市場對航空運輸需求的迅速增長，市場對航空貨運也提出了更高的要求，機場貨運站應(yīng)該與時俱進。BIM 這項新興理念與技術(shù)的出現(xiàn)，不僅為機場貨運站的建設(shè)提供了全新的思路和方法，而且為我國機場的發(fā)展提供了強有力的創(chuàng)新支撐。BIM 技術(shù)在實施機場貨運站項目過程中的應(yīng)用，提升了航空物流的服務(wù)品質(zhì)，對實現(xiàn)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級、加快推進民航強國建設(shè)具有重要意義。