BIM技術(shù)在實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目中的應(yīng)用

陸 媛，劉元芳

(黑龍江東方學(xué)院，哈爾濱 150001)

2021年度黑龍江東方學(xué)院科研項(xiàng)目“BIM技術(shù)在實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目全壽命期綜合應(yīng)用”(HDFKY200120)；2019年第二批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“智能建造技術(shù)在工程造價(jià)專業(yè)人才培養(yǎng)中的應(yīng)用研究”(201902102001)

我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逐步復(fù)雜，工期要求更短，藝術(shù)性要求更強(qiáng)。為滿足這些要求，BIM技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目作為一個(gè)大型的、綜合的、復(fù)雜的建筑項(xiàng)目，需緊跟時(shí)代步伐，故有效應(yīng)用了BIM技術(shù)。BIM技術(shù)即Building Information Modeling，其將先進(jìn)的信息技術(shù)應(yīng)用于建筑領(lǐng)域中，形成數(shù)字化建造理念，具有可視化、虛擬模型等功能。實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目的建造比較復(fù)雜，不僅要滿足建筑安全、使用、美觀等基本要求，還要滿足多專業(yè)的教學(xué)、見習(xí)、實(shí)訓(xùn)、研究等需求。

1 BIM技術(shù)在實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景

BIM技術(shù)是近年來(lái)建筑行業(yè)的一大熱點(diǎn)，已有許多建筑設(shè)計(jì)院、建筑公司投入使用BIM技術(shù)，其在日常生活中也應(yīng)用廣泛。我國(guó)教育部頒布了《關(guān)于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知》，BIM技術(shù)在許多實(shí)訓(xùn)中心開始投入使用。BIM技術(shù)是科學(xué)技術(shù)和專業(yè)學(xué)科融合的產(chǎn)物，其可以實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)室的精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化，可以總結(jié)項(xiàng)目成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)，進(jìn)行記錄和分析，對(duì)項(xiàng)目做出正確判斷。我國(guó)大部分高校已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了BIM技術(shù)在實(shí)訓(xùn)中心的重要作用，尤其是一些高校的建筑類專業(yè)。如清華大學(xué)，非常注重BIM技術(shù)及BIM產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)；黑龍江東方學(xué)院也將BIM技術(shù)與校區(qū)管網(wǎng)運(yùn)維相結(jié)合。部分高校將BIM技術(shù)應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)室中，其應(yīng)用前景廣闊。

2 傳統(tǒng)模式下實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目建設(shè)存在的不足

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際參數(shù)差異較大，導(dǎo)致資源浪費(fèi)

設(shè)計(jì)方案是整個(gè)建造項(xiàng)目的基石，優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案需要考慮整個(gè)建筑項(xiàng)目的方方面面，從而給出參照與指導(dǎo)。目前，建筑行業(yè)最常使用的是以CAD技術(shù)為支撐的應(yīng)用平臺(tái)，通常由設(shè)計(jì)者或規(guī)劃者在平臺(tái)上完成整個(gè)2D規(guī)劃圖紙，由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)計(jì)工程師互相協(xié)調(diào)進(jìn)行建模，再交由建筑工程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行建造。然而，人腦中的設(shè)計(jì)圖像是3D甚至是4D模式的，呈現(xiàn)出來(lái)的圖紙是2D的，加上各個(gè)部門之間的溝通、協(xié)調(diào)存在問(wèn)題，導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際參數(shù)存在較大差異，需要不斷進(jìn)行調(diào)整，甚至是重新設(shè)計(jì)。尤其是實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)本身是比較復(fù)雜的，需要規(guī)劃不同的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地。如醫(yī)學(xué)類實(shí)驗(yàn)室對(duì)建筑房間的防水、防毒、防漏氣性都有較高要求；體育類實(shí)訓(xùn)對(duì)場(chǎng)地的寬闊性、抗打擊性也有一定要求?，F(xiàn)行的2D設(shè)計(jì)真實(shí)性不足，只局限于平面狀態(tài)的設(shè)計(jì)，在排水、電氣、供暖等建造中，容易出現(xiàn)返工問(wèn)題，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，對(duì)資源造成了極大的浪費(fèi)。

2.2 信息集成共享度不夠，風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力不強(qiáng)

實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到建造環(huán)節(jié)涉及各類信息溝通，設(shè)計(jì)師需要將腦海中的信息落實(shí)到圖紙上，傳遞給工程師，反復(fù)修改形成最終方案，再與施工團(tuán)隊(duì)進(jìn)行溝通，施工團(tuán)隊(duì)根據(jù)方案建造工程。想要確保項(xiàng)目順利進(jìn)行，各階段、各環(huán)節(jié)信息應(yīng)及時(shí)共享，保證一定的信息集成。各環(huán)節(jié)信息溝通不能是零散的，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目集成的高質(zhì)量信息，協(xié)助決策，令團(tuán)隊(duì)能夠考慮到各個(gè)方面的問(wèn)題，避免發(fā)生意外情況。但是，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在完成圖紙方案后，無(wú)法跟進(jìn)后續(xù)環(huán)節(jié)，只能對(duì)設(shè)計(jì)方向進(jìn)行把握，因?yàn)楣て诰o張，施工團(tuán)隊(duì)遇到問(wèn)題主要憑經(jīng)驗(yàn)解決，無(wú)法與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和專家進(jìn)行及時(shí)溝通。整個(gè)項(xiàng)目參與單位眾多，信息傳遞途徑不一致，可能會(huì)出現(xiàn)信息偏差，導(dǎo)致建造過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題，如果補(bǔ)救措施不及時(shí)，將造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。雖然對(duì)實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，制定了各類應(yīng)急方案和應(yīng)對(duì)措施，但對(duì)于突發(fā)事件的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力不強(qiáng)。

3 BIM技術(shù)在實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 降低工程造價(jià)

BIM技術(shù)的信息模擬技術(shù)具有可參數(shù)化、數(shù)據(jù)化的優(yōu)點(diǎn)。其可以在項(xiàng)目建造前，虛擬整個(gè)實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、施工環(huán)境、施工進(jìn)度、施工成本，通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬，對(duì)可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)電氣、供暖、排水等容易出現(xiàn)返工問(wèn)題的部分進(jìn)行模擬測(cè)試。對(duì)建筑的穩(wěn)定性、抗打擊性，構(gòu)件間的差異性，工程造價(jià)及成本進(jìn)行參數(shù)化。如實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目中某一個(gè)區(qū)域的尺寸修改，建筑剖面數(shù)據(jù)等相關(guān)聯(lián)參數(shù)也會(huì)自動(dòng)變化，某一個(gè)建筑材料變換，工程成本、造價(jià)等相關(guān)參數(shù)都會(huì)相應(yīng)地增減。工作人員在計(jì)算工程造價(jià)成本時(shí)，不必再費(fèi)時(shí)費(fèi)力計(jì)算因人工、材料、施工機(jī)械等變化引起的工程造價(jià)變化。BIM技術(shù)的自動(dòng)計(jì)量功能可以直接將所有對(duì)象參數(shù)化，并進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)整合、資源安排，模擬出最佳經(jīng)濟(jì)性參考指標(biāo)。在實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目中應(yīng)用BIM技術(shù)，只需納入工程造價(jià)、成本控制、工程量計(jì)算等相關(guān)參數(shù)，就可以達(dá)到控制建造成本、提升管理質(zhì)效、減輕人工負(fù)擔(dān)、縮短工期的目的。

3.2 提升設(shè)計(jì)質(zhì)量

BIM技術(shù)可以將整個(gè)建筑設(shè)計(jì)圖紙可視化、具現(xiàn)化，能夠在建造工程開始前直觀呈現(xiàn)工程狀態(tài)。設(shè)計(jì)師可以直接在已經(jīng)形成的3D甚至4D 虛擬模型基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)與修改。實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目對(duì)空間及功能的設(shè)計(jì)要求較高，部分預(yù)算較高的實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目還需設(shè)計(jì)滑雪場(chǎng)地等需要極端功能控制的空間，而滑雪場(chǎng)地對(duì)溫度、濕度有著極高的要求，這與周圍功能空間的布設(shè)具有直接聯(lián)系。如果溫度控制或排水管線出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)對(duì)周圍的功能區(qū)域造成不可逆的影響。BIM技術(shù)可以對(duì)力學(xué)結(jié)構(gòu)、溫度控制、設(shè)備管線、雪壓受力等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)模擬，在建造完成之前，可以直觀明確地檢查材料選擇是否合適、空間分布設(shè)計(jì)是否合理，各部分功能區(qū)域是否能夠正常運(yùn)行，包括人員動(dòng)線分布的流暢度，消防安全通道的合理性。設(shè)計(jì)師可以進(jìn)行有效的建筑設(shè)計(jì)，從實(shí)用性和審美性角度進(jìn)行全面考量，大幅度提升實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少建造返工率。

3.3 充分達(dá)成建造目的

實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目的建造具有社會(huì)效益，與其他以經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)的商業(yè)工程相比，它體現(xiàn)了以人為本的原則，能夠培養(yǎng)實(shí)干人才，緩解社會(huì)就業(yè)壓力，因此，實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目設(shè)計(jì)需達(dá)到教育、實(shí)訓(xùn)的目的。BIM 技術(shù)可以對(duì)實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目需要的專業(yè)類目進(jìn)行分析與整合，可將機(jī)電工程實(shí)訓(xùn)室、汽車實(shí)訓(xùn)室及其他輔助用房歸集到一起，將環(huán)境、藝術(shù)、人文類實(shí)訓(xùn)室及其他輔助用房如畫室、雕塑室、影音室等歸集到一起，輸入基本課程相關(guān)參數(shù)，根據(jù)課程時(shí)間及人流量合理設(shè)計(jì)電梯數(shù)量及動(dòng)線。BIM技術(shù)不僅可以對(duì)實(shí)訓(xùn)中心整體項(xiàng)目進(jìn)行模擬分析，還可以對(duì)實(shí)訓(xùn)過(guò)程需要使用的機(jī)器設(shè)備及其他基礎(chǔ)性硬件進(jìn)行功能模擬及測(cè)試。與其他學(xué)歷類教育不同，實(shí)訓(xùn)中心更側(cè)重于對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，因此要選擇打造質(zhì)量高、利用率高、使用性強(qiáng)的基礎(chǔ)設(shè)施。尤其是一些高技術(shù)、高性能實(shí)訓(xùn)室的建造，BIM 技術(shù)能夠提供最優(yōu)選擇，用有限的投入、最省時(shí)省力的方式，建造最符合學(xué)生實(shí)訓(xùn)需求的建筑項(xiàng)目，令學(xué)生盡快掌握專業(yè)技能，踐行工匠精神，實(shí)現(xiàn)社會(huì)價(jià)值。

4 BIM技術(shù)在實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目中的應(yīng)用途徑

4.1 選擇專業(yè)的成熟團(tuán)隊(duì)

BIM技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中要考慮建筑行業(yè)背景，因?yàn)槠湓陂L(zhǎng)期的經(jīng)營(yíng)施工過(guò)程中，建立了一套固定的、工業(yè)化的、公認(rèn)度強(qiáng)的業(yè)務(wù)流程。BIM 技術(shù)在我國(guó)發(fā)展時(shí)間較短，部分建筑公司并沒(méi)有完全掌握這項(xiàng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)量大、專業(yè)性強(qiáng)的先進(jìn)技術(shù)。因此，實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目在應(yīng)用時(shí)一定要選擇已經(jīng)掌握BIM 技術(shù)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，能夠利用此技術(shù)設(shè)計(jì)相關(guān)運(yùn)行軟件，充分利用BIM技術(shù)中的創(chuàng)造與分析功能，開展各類虛擬模型和動(dòng)態(tài)模擬工作。如果技術(shù)使用不熟練，將導(dǎo)致返工率上升，成本造價(jià)上漲，甚至出現(xiàn)意外事件。

4.2 與數(shù)字化通信技術(shù)相結(jié)合

BIM 技術(shù)應(yīng)用不是單一的，它需要與其他數(shù)字化通信技術(shù)，如云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、VR/AR技、3D打印、LBS等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，才能發(fā)揮出最大的功效，形成智慧建造模式。在構(gòu)建出實(shí)訓(xùn)中心虛擬模型后，可以利用VR/AR技術(shù)，使設(shè)計(jì)者感受整個(gè)空間功能運(yùn)用情況，使其掌握更加全面的信息，消除工程風(fēng)險(xiǎn)，提升空間使用度及功能的體驗(yàn)度；將BIM技術(shù)與LBS技術(shù)相結(jié)合，在進(jìn)行工程建造動(dòng)態(tài)模擬時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)定位人員及材料的具體位置，使動(dòng)態(tài)模擬更加精確，強(qiáng)化施工現(xiàn)場(chǎng)管理，優(yōu)化建造及運(yùn)輸管理流程，節(jié)省成本，縮短工期。

4.3 將BIM技術(shù)應(yīng)用作為實(shí)訓(xùn)中心的一部分

實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)過(guò)程中，BIM技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、可視化技術(shù)等技術(shù)的應(yīng)用，可構(gòu)建出數(shù)字化的智慧工地，不僅能用于工程管理，還可將其作為實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目的一部分，達(dá)到全新的教學(xué)效果。BIM技術(shù)在實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)中的應(yīng)用，可結(jié)合本校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)需求，合理設(shè)計(jì)BIM服務(wù)軟件、BIM后臺(tái)管理軟件、BIM云服務(wù)軟件和移動(dòng)客戶端軟件，積極構(gòu)建出本院校的BIM數(shù)據(jù)庫(kù)，在BIM后臺(tái)進(jìn)行版本管理，借助后臺(tái)控制方法，動(dòng)態(tài)化掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，結(jié)合社會(huì)實(shí)際需求，構(gòu)建出各個(gè)專業(yè)、各個(gè)行業(yè)的實(shí)用模型。做好數(shù)據(jù)庫(kù)共享、信息協(xié)同共享，構(gòu)建出共享集成化平臺(tái)，讓使用者無(wú)論何時(shí)何地都可以在PC客戶端和手機(jī)客戶端查閱資料，有效強(qiáng)化BIM技術(shù)在實(shí)訓(xùn)中心的現(xiàn)場(chǎng)管理?？梢栽贐IM技術(shù)實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)中引入VR技術(shù)，讓體驗(yàn)者在虛擬仿真場(chǎng)景中感受真實(shí)的建筑模型，實(shí)現(xiàn)情境在線、自主漫游。應(yīng)搭建人與建筑信息交互、信息交流模式，讓學(xué)生能夠全方位、多視角了解復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的重要構(gòu)件。引入可視化技術(shù)，將工地現(xiàn)場(chǎng)信息等內(nèi)容進(jìn)行全方位采集，做到隨時(shí)隨地處理現(xiàn)場(chǎng)3D模型，將多樣化模型進(jìn)行對(duì)比，讓學(xué)生模擬施工現(xiàn)場(chǎng)的勘察。優(yōu)化BIM技術(shù)在實(shí)訓(xùn)中心的結(jié)構(gòu)，無(wú)論是基礎(chǔ)教學(xué)還是案例教學(xué)，都可以通過(guò)實(shí)訓(xùn)模塊實(shí)施組合，實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的靈活運(yùn)用，節(jié)省實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入，強(qiáng)化BIM技術(shù)在實(shí)訓(xùn)中心的應(yīng)用效果。按照實(shí)驗(yàn)室實(shí)際需求，引入相關(guān)信息化軟件，引進(jìn)土建鋼筋建模軟件、機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)軟件、土建鋼筋算量軟件、工程計(jì)價(jià)軟件、工程審核軟件、BIM5D施工軟件、鋼筋施工翻樣軟件、腳手架模板三維設(shè)計(jì)軟件等軟件，完善BIM技術(shù)在實(shí)訓(xùn)中心的各項(xiàng)功能，為人才培養(yǎng)奠定良好基礎(chǔ)。