BIM技術(shù)在EPC項(xiàng)目設(shè)計(jì)管理階段的應(yīng)用

王雅娟

（中國電建集團(tuán)山東電力建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

BIM作為一種全新的技術(shù)被認(rèn)為將會(huì)推動(dòng)建筑業(yè)發(fā)生革命性的改變，住建部在2015年6月發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》中提到，2020年底，建筑行業(yè)甲級勘察、設(shè)計(jì)單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實(shí)現(xiàn)BIM（Building Infor?mation Modeling，建筑信息模型）與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用[1]。設(shè)計(jì)是一個(gè)工程項(xiàng)目成功的關(guān)鍵，由于項(xiàng)目設(shè)計(jì)和采購、施工的溝通不暢等問題[2]，會(huì)造成“信息孤島”及工程量大、效率低等問題。為確保項(xiàng)目的執(zhí)行效果，沙特阿拉伯王國薩勒曼國王國際綜合港務(wù)設(shè)施項(xiàng)目采用BIM正向設(shè)計(jì)，有效架起設(shè)計(jì)和采購、施工的“橋梁”，本文以此工程為例，探索互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下新的項(xiàng)目管理模式，融入BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理模型將成為工程行業(yè)發(fā)展的新方向。

1 工程概況

沙特阿拉伯王國薩勒曼國王國際綜合港務(wù)設(shè)施項(xiàng)目P4、P5、P6標(biāo)段為主體工程。其中P4標(biāo)段為商業(yè)船舶和鉆機(jī)平臺(tái)維護(hù)修理區(qū)；P5標(biāo)段為新商業(yè)船舶、海上平臺(tái)制造區(qū)；P6標(biāo)段為海上平臺(tái)、鉆機(jī)制造區(qū)及公用服務(wù)設(shè)施。項(xiàng)目采用中國電建集團(tuán)山東電力建設(shè)有限公司主導(dǎo)的EPC模式，其中設(shè)計(jì)由JACOBS設(shè)計(jì)集團(tuán)采用BIM技術(shù)正向設(shè)計(jì)，選用Revit 2018（主要建模有壓管網(wǎng)、建筑、結(jié)構(gòu)、海工）和Civil 3D（主要建模地下無壓管網(wǎng)，包括雨水、工業(yè)廢水和生活污水系統(tǒng)）完成主體3D建模；中國電建集團(tuán)山東電力建設(shè)有限公司設(shè)計(jì)管理部負(fù)責(zé)對設(shè)計(jì)交付物進(jìn)行審核，選用Navisworks 2018作為設(shè)計(jì)施工協(xié)調(diào)軟件，Synchro Pro作為施工模擬軟件對施工進(jìn)行模擬。

為提高管理效率[3~4]，采用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)管理，主要應(yīng)用點(diǎn)包括從模型直接二維出圖[5]、利用BIM可視化的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)三維審核和設(shè)計(jì)優(yōu)化[6~8]、通過從模型中提取工程量對設(shè)計(jì)院提交工程量的校核[9]、根據(jù)業(yè)主要求對設(shè)計(jì)院的交付物進(jìn)行碰撞檢測[10]、利用AR（Augmented Reality增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）技術(shù)解決現(xiàn)場存在的設(shè)計(jì)問題[11]。

2 BIM技術(shù)設(shè)計(jì)管理應(yīng)用分析

2.1 組織策劃

在項(xiàng)目策劃階段，設(shè)計(jì)管理團(tuán)隊(duì)根據(jù)業(yè)主要求及項(xiàng)目需求，策劃了基于BIM技術(shù)的全正設(shè)計(jì)及融入BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)管理模式。探索并實(shí)現(xiàn)了基于設(shè)計(jì)院內(nèi)部使用ProjectWise和設(shè)計(jì)管理團(tuán)隊(duì)使用Aconex的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)和管理。通過協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，各專業(yè)、各工程師可實(shí)現(xiàn)模型高度共享，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的集中管控、規(guī)則定制和資料互提。

在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)單位利用BIM技術(shù)的可視化、參數(shù)化設(shè)計(jì)、模擬仿真等特性，實(shí)現(xiàn)一模多用的全正向設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)管理團(tuán)隊(duì)基于BIM技術(shù)有效地將設(shè)計(jì)和采購、施工進(jìn)行了鏈接，打通從設(shè)計(jì)到采購、施工的數(shù)據(jù)流，為項(xiàng)目的成功執(zhí)行打下堅(jiān)定基礎(chǔ)。見圖1。

圖1 設(shè)計(jì)管理階段流程

2.2 三維出圖

項(xiàng)目推行BIM全過程正向設(shè)計(jì)并取得了一定成果。在模型的基礎(chǔ)上，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員通過BIM軟件直接導(dǎo)出CAD施工圖、工程量清單等，充分利用模型中的信息，做到一模多用；在設(shè)計(jì)優(yōu)化及深化過程中，在模型中進(jìn)行修改，直接導(dǎo)出圖紙，簡化人工數(shù)據(jù)搬運(yùn)過程，實(shí)現(xiàn)“圖模一致”及真正的正向設(shè)計(jì)。例如，在空壓機(jī)房建筑模型中，包含圖紙清冊、圖紙、圖紙列表等信息并且在每張圖紙備注中說明圖紙自哪一個(gè)模型中抽出，可以導(dǎo)出模型對應(yīng)的圖紙清冊，通過二三維關(guān)聯(lián)，方便模型和圖紙對應(yīng)查看，實(shí)現(xiàn)“圖模一致”。見圖2。

圖2 模型中直接出圖

為加快審核效率，設(shè)計(jì)管理團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列的軟件二次開發(fā)，例如模型圖紙管理腳本，可以自動(dòng)快速導(dǎo)出所有模型中包含的上萬張施工圖紙，提高工作效率。

2.3 三維審核及設(shè)計(jì)優(yōu)化

EPC項(xiàng)目由于邊設(shè)計(jì)邊施工且交叉專業(yè)較多，難免會(huì)存在設(shè)計(jì)階段未能發(fā)現(xiàn)和解決的專業(yè)之間交叉碰撞問題；因此設(shè)計(jì)管理團(tuán)隊(duì)需在收到設(shè)計(jì)交付的BIM模型后再次對各專業(yè)模型交叉進(jìn)行審核、碰撞檢測、管線綜合、設(shè)計(jì)優(yōu)化等，做到盡早發(fā)現(xiàn)、盡早提出、盡早解決，以避免過多的設(shè)計(jì)問題集中在施工階段被發(fā)現(xiàn)；從而降低解決問題的成本，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

本項(xiàng)目中，各單體建筑物模型分為建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通等8個(gè)專業(yè)，模型的校核均在Navisworks軟件中進(jìn)行。例如，在建筑物消防泵站對各專業(yè)模型合模，進(jìn)行模型檢查。通過模型的輕量化整合，結(jié)合標(biāo)注、測量、視點(diǎn)、批注管理等功能，實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理。通過三維可視化的優(yōu)勢，使各相關(guān)方了解各專業(yè)設(shè)計(jì)意圖，實(shí)現(xiàn)“所視即所得”效果，以此加強(qiáng)項(xiàng)目的管理，實(shí)現(xiàn)可視化管理。見圖3。

圖3 各專業(yè)模型三維審核

與傳統(tǒng)的二維圖紙審核相比，三維可視化審核可以實(shí)現(xiàn)有效協(xié)同，有利于提高溝通效率和人員工作效率，縮短解決問題時(shí)間，使設(shè)計(jì)意圖更加清晰地傳遞并達(dá)到設(shè)計(jì)優(yōu)化效果，例如，通過對樓道管道、風(fēng)管、橋架等進(jìn)行校核及優(yōu)化布置，提高了樓道凈高，達(dá)到設(shè)計(jì)優(yōu)化效果。見圖4。

圖4 模型優(yōu)化布置

2.4 碰撞檢查

BIM的碰撞檢查可以有效解決施工前的各類碰撞問題。

1）設(shè)計(jì)選型與最終采購的設(shè)備尺寸存在偏差的問題。通過將廠家模型與設(shè)計(jì)模型整合發(fā)現(xiàn)設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與廠家設(shè)計(jì)不一致，設(shè)備檢修或運(yùn)行空間不足。

2）跨專業(yè)之間的碰撞問題。風(fēng)管標(biāo)高過高與建筑梁產(chǎn)生碰撞，見圖5。通過導(dǎo)出碰撞報(bào)告與設(shè)計(jì)院、施工召開設(shè)計(jì)協(xié)同會(huì)解決問題。見圖6。

圖5 建筑墻體與風(fēng)管產(chǎn)生碰撞

圖6 碰撞檢查報(bào)告

3）技術(shù)設(shè)備區(qū)域檢修空間、安全距離與通過性檢查。對建筑物消防泵站空間進(jìn)行檢測，查看管道是否滿足維修要求。通過使用第三人行走和漫游的方式實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)場景的觀察模擬，可以根據(jù)需要選擇第三人的身高及漫游中的碰撞和蹲伏選項(xiàng)，在檢查漫游過程中，當(dāng)有碰撞感時(shí)，即當(dāng)前方有障礙物或所通過區(qū)域空間不足時(shí)就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的蹲伏動(dòng)作，據(jù)此判斷是否滿足要求。見圖7。

圖7 空間檢查

通過對各模型進(jìn)行碰撞檢測，實(shí)現(xiàn)施工前的零碰撞和零問題目標(biāo)，達(dá)到避免返工、降低建造成本的目的，確保項(xiàng)目各專業(yè)的順利施工。

2.5 工程量管理

由于項(xiàng)目體量大，模型數(shù)量達(dá)到1 500個(gè)，各專業(yè)導(dǎo)出的工程量超出Excel的最大行數(shù)1 048 576，因此采用PowerBI對模型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)布為PowerBI在線數(shù)據(jù)，工程師僅需點(diǎn)開網(wǎng)頁即可對指定區(qū)域或指定類別的工程量進(jìn)行快速查詢與驗(yàn)證。

在線工程量檢查驗(yàn)證頁面左邊為數(shù)據(jù)顯示模塊，右邊為數(shù)據(jù)過濾設(shè)定模塊，可實(shí)現(xiàn)對特定區(qū)域、特定單體、特定工作包工程量的快速查詢。從模型快速導(dǎo)出工程量可以輔助各專業(yè)工程師對設(shè)計(jì)院提交的工程量進(jìn)行審核及材料采購。見圖8。

圖8 工程量在線管理系統(tǒng)

2.6 混合AR使用

利用BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)并結(jié)合AR技術(shù)，將模型通過特定格式上傳云端并下載到移動(dòng)端，在施工現(xiàn)場通過定位將模型和建設(shè)實(shí)物1∶1有效重合，讓設(shè)計(jì)管理人員融入模型中，結(jié)合標(biāo)注、隱藏、透明度等功能，有效實(shí)現(xiàn)協(xié)同，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題。例如，在13.8 kV變電站中，運(yùn)用混合AR技術(shù)，通過3D模型與建筑物對比，能快速看出現(xiàn)場主體與模型及圖紙的對比關(guān)系，從而快速查找位置及解決問題。此類應(yīng)用在建筑物的機(jī)電安裝、精裝修工程等專業(yè)應(yīng)用比較廣泛。見圖9。

圖9 建筑實(shí)物與3D模型對比

3 主要存在的問題及解決措施

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)管理過程中面臨的主要問題是模型與圖紙不匹配。這是因?yàn)椋簣D紙和模型均是分批次、分階段提交審核或下發(fā)現(xiàn)場，審核或施工過程中會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)輸入變化或者收到現(xiàn)場變更，設(shè)計(jì)院據(jù)此對圖紙和模型進(jìn)行更新，但圖紙、模型更新不匹配。建模時(shí)，可以給模型設(shè)置版本參數(shù)（M00,M0A1,M0A2等）；對一個(gè)版本模型內(nèi)可能包含數(shù)張圖紙，圖紙可能因更新次數(shù)不同而包含不同版本號(hào)（例如00，0A1，0A2等）的情況；可以在模型中添加一個(gè)圖紙清冊，導(dǎo)出此圖紙清單后可與項(xiàng)目部收到的施工圖紙清冊進(jìn)行核對，確認(rèn)此模型是否為最新版本。

4 結(jié)語

文章重點(diǎn)介紹了BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)管理過程中的應(yīng)用，通過使用BIM技術(shù)可以有效提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少工程變更，更好傳遞設(shè)計(jì)意圖，更好為后續(xù)的采購和施工服務(wù)。