BIM技術(shù)在建筑機(jī)電設(shè)備安裝與管理的應(yīng)用

曾龍煒

(福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 福建永安 366000)

0 引言

建筑信息化的高速發(fā)展，顛覆了傳統(tǒng)建筑機(jī)電安裝工程管理模式。特別是在安裝工程的施工和設(shè)計過程中，BIM技術(shù)的優(yōu)勢十分突出。通過三維可視化的方式，將傳統(tǒng)的二維模式，以三維的形式更直觀地呈現(xiàn)在技術(shù)和管理人員的面前，使之更好地對機(jī)電安裝工程中的各類管線、設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)的把握。通過管線綜合排布，還能夠減少交叉碰撞的情況出現(xiàn)，對于縮短工期節(jié)約成本提高效率等方面，均有著積極的作用[1]。

1 BIM技術(shù)概念界定

1.1 BIM技術(shù)介紹

BIM技術(shù)，是利用工程數(shù)字信息，對建筑進(jìn)行充分完善的描述。作為一種多維模型信息集成技術(shù)，其興起應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣泛。目前在全國已普遍應(yīng)用，為工程項目建設(shè)創(chuàng)設(shè)出了完善的協(xié)作平臺。在有效控制成本、把握工程質(zhì)量等方面也有著積極的作用[2]。利用BIM技術(shù)構(gòu)建的信息模型，能夠?qū)崿F(xiàn)直觀的模型觀察，特別是對于機(jī)電安裝中一些含有大量管線網(wǎng)線等方面，可以做到清晰明確定位，還能夠?qū)υS多信息關(guān)系加以精準(zhǔn)剖析。對提高機(jī)電安裝效率、實(shí)現(xiàn)各個項目的管理業(yè)務(wù)流程優(yōu)化等方面，有著積極作用。

1.2 施工模擬分析

在傳統(tǒng)機(jī)電安裝工程管理中，經(jīng)常會出現(xiàn)銜接過渡不順暢和沖突矛盾等問題。主要是因?yàn)槭┕と藛T對于工種工序的認(rèn)知不夠、無法更加清晰直觀地了解建筑施工環(huán)節(jié)和需求。發(fā)生沖突使方案會受到施工現(xiàn)場的影響，甚至?xí)右愿暮妥兏?，甚至造成返工等情況，加劇管理成本、影響工期。但是，在應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行機(jī)電安裝施工時，通過機(jī)電設(shè)備管線進(jìn)行三維建模能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部信息的可視化，也能夠按照實(shí)際要求進(jìn)行管線布置。對于信息模型中碰撞問題檢查還能夠及時協(xié)調(diào)，提高一次安裝的成功率[3]。

1.3 BIM技術(shù)在機(jī)電安裝工程管理中的價值分析

隨著我國建筑質(zhì)量的不斷提高，智能化發(fā)展趨勢愈加明顯。如空調(diào)系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、高速報警系統(tǒng)等越來越多的系統(tǒng)逐漸出現(xiàn)，為人們生活帶來更大的便利，無形中為機(jī)電安裝提出了更高的要求。而現(xiàn)階段機(jī)電安裝工程中，對技術(shù)水平要求更高，其系統(tǒng)設(shè)計也更加復(fù)雜，傳統(tǒng)的二維軟件繪制的機(jī)電綜合圖紙已經(jīng)無法滿足管線布置的需求。因此，尤其需要引入BIM技術(shù)，對于現(xiàn)有的機(jī)電安裝所涉及到的管線進(jìn)行重新的模擬，針對其碰撞情況采取有效的優(yōu)化措施。BIM技術(shù)在機(jī)電安裝施工管理時，也需要充分發(fā)揮出三維數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，在諸多信息可視化模型構(gòu)建中，為機(jī)電安裝提供更加清晰直觀的協(xié)作憑條，使之更加真實(shí)客觀地展現(xiàn)在施工人員面前，方便其對內(nèi)部情況隨時查看，并作出調(diào)整改動，以保障管線施工工序進(jìn)度以及安裝等施工正常進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)全過程的動態(tài)跟蹤管理，避免出現(xiàn)施工拆除和后續(xù)返工情況[4]。

2 基于BIM技術(shù)機(jī)電安裝工程各個階段應(yīng)用情況

2.1 設(shè)計階段

設(shè)計階段一般由設(shè)計院全權(quán)負(fù)責(zé)。一種是設(shè)計人員根據(jù)自身的應(yīng)用和以往的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行BIM建模設(shè)計，分別針對給排水、暖通、電氣等多個專業(yè)加以協(xié)同，如圖1所示。設(shè)計完成后，要進(jìn)行管線綜合布線。這種方法直接簡便且安全高效，但對于設(shè)計人員的業(yè)務(wù)能力和以往工作經(jīng)驗(yàn)有著較高的要求。它需要工作人員能夠熟練掌握BIM的相關(guān)軟件，且軟件之間數(shù)據(jù)接口良好可以導(dǎo)入[5]。另一種是機(jī)電工程各個專業(yè)的設(shè)計人員在設(shè)計完成后，再尋求專業(yè)BIM人員展開系統(tǒng)建模。這種方式建模速度更快，但需要雙方的對接協(xié)調(diào)。而設(shè)計階段和深化設(shè)計階段BIM技術(shù)應(yīng)用涉及建模和碰撞檢查，可提前修改和了解，從而避免后期施工時出現(xiàn)太多變動，致使預(yù)算金額增加[6]。設(shè)計單位可以運(yùn)用BIM平臺直接設(shè)計三維圖紙，為設(shè)計進(jìn)行交流和修改提供了便利。如業(yè)主也可很方便地識讀三維模型。設(shè)計師不需要為與業(yè)主進(jìn)行溝通交流而將三維模型翻譯成二維的平面圖，業(yè)主也無需耗費(fèi)過多精力去識讀二維圖紙。

圖1 基于BIM機(jī)電設(shè)計

2.2 施工階段

施工階段經(jīng)過授權(quán)后，施工企業(yè)可以從BIM平臺，利用設(shè)計階段建立的項目綜合信息模型數(shù)據(jù)庫再提取需要的信息，構(gòu)建工程項目綜合信息管理平臺。其優(yōu)點(diǎn)為：首先，方便不同階段參與進(jìn)來的不同參與方獲取全面系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)，為工程施工的目標(biāo)控制，提供數(shù)據(jù)支撐。其次，能夠節(jié)約成本，不斷優(yōu)化施工方案和施工安全管理計劃。不會出現(xiàn)圖紙丟失的情況，也不會出現(xiàn)設(shè)計變更后，通知各相關(guān)單位這種事情，大大減輕工作量。在施工過程中，應(yīng)用BIM技術(shù)，需要提前了解施工現(xiàn)場的具體尺寸，針對尺寸進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)的模型修整，并根據(jù)投標(biāo)以及業(yè)主最終確認(rèn)結(jié)果綜合施工。例如，在對風(fēng)機(jī)、盤管等設(shè)備進(jìn)行模型替代與真實(shí)的項目一致，而在這種符合實(shí)際情況的三維模型指導(dǎo)下，會與施工過程中所涉及到的進(jìn)度成本質(zhì)量等方面信息相關(guān)聯(lián)，在進(jìn)行施工現(xiàn)場模擬和進(jìn)度模擬時，也能夠?qū)崿F(xiàn)工程項目的決策精確，減少不必要的變更并縮短工期。具體施工時，需要在工廠做好現(xiàn)場管道設(shè)備等方面的布置。

2.3 維護(hù)階段

在機(jī)電安裝工程處于運(yùn)行維護(hù)階段時，需要將竣工交付時與實(shí)際項目一致的機(jī)電工程BIM模型與樓宇的自動控制系統(tǒng)相結(jié)合。在BIM技術(shù)的前期運(yùn)用過程中，各個構(gòu)件的信息建立完成，并且與實(shí)際信息相一致，這是運(yùn)營維護(hù)階段通過BIM模型進(jìn)行維護(hù)的基礎(chǔ)。項目的使用方或管理人員可通過BIM模型，對項目進(jìn)行構(gòu)件的維護(hù)。BIM技術(shù)可以利用前期在構(gòu)建中植入的RFID芯片，檢測建筑物的能耗情況，并對其進(jìn)行分析，找出建筑高能耗的地方，從而實(shí)現(xiàn)維護(hù)裝配式建筑綠色運(yùn)營的目的。還要及時考察設(shè)備開關(guān)運(yùn)行閥門開啟度，以及管線的水溫、流量等多方面的參數(shù)，進(jìn)行綜合策略的分析。在此基礎(chǔ)上，致力于節(jié)約能耗，方便能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計。還要在設(shè)備端設(shè)置二維碼，通過掃描二維碼的方式，取得其相關(guān)設(shè)備參數(shù)顯示與設(shè)備相關(guān)管道的實(shí)際運(yùn)行情況。在后續(xù)的運(yùn)行維護(hù)階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用也需進(jìn)一步挖掘。

3 基于BIM技術(shù)機(jī)電安裝工程管理案例分析

3.1 施工概況

本建筑位于某地區(qū)商業(yè)街，總建筑面積9867.83 m2，建筑高度65.32 m。負(fù)一層為汽車庫、設(shè)備用房和儲藏室；一、二層為商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，三層～頂層均為住宅。在該大樓中央設(shè)有完善的給水排水衛(wèi)生設(shè)備。確保給水安全可靠，設(shè)置獨(dú)立消防栓系統(tǒng)與自動噴水系統(tǒng)。該高層建筑中給水方式由市政外圍提供，常年使用水頭為0.25 MPa，但遠(yuǎn)不能滿足高層建筑內(nèi)部用水要求。因此，要對其進(jìn)行二次加壓?？紤]到技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件有限，室內(nèi)給水系統(tǒng)應(yīng)采用分區(qū)減壓。由于該建筑共為23層，地下室有兩層，因此所選用的衛(wèi)生器具和給水配件的最大靜水壓力，均為330 kPa左右。

3.2 碰撞檢查

在對基建工程進(jìn)行碰撞檢查的過程中，若遇到碰撞問題，需根據(jù)管路特性加以修改，如圖2所示。修改時，要遵循先大后小的原則，即先布置較大的管徑、造價較高的管道，后布置管徑小且造價低的管道。在不影響正常功能使用下，也需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整其管道和橋路的規(guī)格，再由冷凝排水考慮。排氣管在考慮上翻或下翻時，也要兼顧其管路的高度，更有利于排水。

圖2 碰撞檢查

3.3 凈高分析

在應(yīng)用BIM技術(shù)過程中，應(yīng)用三維模型也會給出一個具體的剖面圖。工作人員可以通過剖面圖進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，最大化減少施工過程中出現(xiàn)浪費(fèi)。采用過濾器的方式對標(biāo)高加以檢測，根據(jù)相應(yīng)要求，將最低的管線標(biāo)高加以設(shè)置，并對過濾器所設(shè)計的顏色進(jìn)行展示。若是管線標(biāo)高無法滿足相關(guān)要求時，過濾器會將設(shè)計好的顏色展現(xiàn)出來，有利于技術(shù)人員了解標(biāo)高的實(shí)際情況，并做出有針對性的解決措施。

3.4 管理優(yōu)化

該機(jī)電工程項目相關(guān)負(fù)責(zé)人結(jié)合實(shí)際情況，加大人力和物力投入，招聘更多優(yōu)秀計算機(jī)專業(yè)人才對其進(jìn)行建筑知識的培訓(xùn)。結(jié)合所招聘技術(shù)人才的實(shí)際情況，為其安排恰當(dāng)?shù)膷徫唤M成高質(zhì)量技術(shù)隊伍，更好應(yīng)對建筑工程團(tuán)隊未來的任何項目。對于現(xiàn)有不合理技術(shù)的弊端加以改進(jìn)，并對新技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充，同時還注意汲取國外BIM技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)語

總而言之，在傳統(tǒng)建筑機(jī)電安裝工程過程中，更加側(cè)重于供水、供電等基本需求而施工。隨著現(xiàn)代化的施工成熟發(fā)展，以往傳統(tǒng)機(jī)電安裝模式和理念已經(jīng)無法滿足建筑實(shí)際需求，現(xiàn)代化機(jī)電安裝工程應(yīng)運(yùn)而生。因此，基于BIM技術(shù)的機(jī)電安裝工程管理，今后需要朝向科學(xué)化、現(xiàn)代化、信息化的方向發(fā)展。一方面要兼顧BIM模型的直觀性方便施工，另一方面也需在引入先進(jìn)技術(shù)后，減少施工難點(diǎn)和不必要的成本開支。在引入BIM技術(shù)后，其施工邏輯和技術(shù)方法得到進(jìn)一步的突破，在未來也有著廣闊的上升空間。