BIM 技術(shù)在煉油化工項(xiàng)目管理中的應(yīng)用展望

張 偉

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

引言

建筑信息模型（building information modeling，BIM）是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建設(shè)工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對(duì)建設(shè)工程項(xiàng)目物理特性和功能特性的數(shù)字化表達(dá)。國際標(biāo)準(zhǔn)組織設(shè)施信息委員會(huì)的相關(guān)定義：BIM 是在開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)設(shè)施的物理和功能特性及其相關(guān)的項(xiàng)目全壽命周期信息的可計(jì)算、可運(yùn)算的形式表現(xiàn)，從而為決策提供支持，以更好地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的價(jià)值[1-2]。

1 BIM 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM 理念自問世以來就得到了行業(yè)的高度關(guān)注，美國作為BIM 技術(shù)的發(fā)源地，在實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的研究上處于世界領(lǐng)先，其國家標(biāo)準(zhǔn)NBIMS（national building information modeling standard）已經(jīng)更新三個(gè)版本[3]。國內(nèi)BIM 標(biāo)準(zhǔn)的制定起步較晚，目前《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51269—2017）、《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51212—2016）及《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51235—2017）三部國家標(biāo)準(zhǔn)相繼頒布實(shí)施，《制造工業(yè)工程設(shè)計(jì)信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑信息模型設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)》等仍然在報(bào)批中。標(biāo)準(zhǔn)的建立已滿足不了國內(nèi)BIM 市場(chǎng)的需求，在實(shí)際項(xiàng)目中，如上海世博會(huì)中國館、上海中心大廈、南京火車南站都應(yīng)用了BIM 技術(shù)[4-5]。但是，當(dāng)前的BIM 技術(shù)仍主要應(yīng)用于設(shè)計(jì)階段，主要是解決各專業(yè)的碰撞檢查，減少圖紙錯(cuò)誤，在施工中的應(yīng)用較少。應(yīng)用模式為基本為設(shè)計(jì)方驅(qū)動(dòng)模式，而不是業(yè)主方驅(qū)動(dòng)模式[6-7]。

在石油化工領(lǐng)域，國內(nèi)的大型石油化工設(shè)計(jì)院以工藝管道專業(yè)為牽引，應(yīng)用PDS、PDMS、SP3D 等專業(yè)設(shè)計(jì)軟件，構(gòu)建廠區(qū)三維模型，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目設(shè)計(jì)各階段的模型審查需要，從三維模型方面來說，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，模型的碰撞審查以及工藝改進(jìn)等符合BIM 概念，但是從業(yè)主方的管理或項(xiàng)目全生命周期角度看，更希望在此基礎(chǔ)上同其它先進(jìn)技術(shù)、系統(tǒng)進(jìn)行集成，提升設(shè)計(jì)管理、投資控制、安全質(zhì)量管理等項(xiàng)目控制能力[8]。石油化工項(xiàng)目技術(shù)密集、流程復(fù)雜，項(xiàng)目規(guī)模普遍較大，但是由此帶來人員流動(dòng)性差、技術(shù)更新創(chuàng)新慢，與建筑業(yè)相比存在較多劣勢(shì)，施工企業(yè)的人才隊(duì)伍和培養(yǎng)也面臨較大困難，難以推動(dòng)較大的變革和創(chuàng)新。本文意在探討通過業(yè)主方對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用推廣，增強(qiáng)項(xiàng)目各項(xiàng)控制手段和能力，同時(shí)推動(dòng)設(shè)計(jì)方進(jìn)一步強(qiáng)化當(dāng)前設(shè)計(jì)軟件和BIM 應(yīng)用的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)完全的數(shù)字化交付，帶動(dòng)施工企業(yè)培養(yǎng)和建立BIM 人才庫，提升項(xiàng)目施工管理水平和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力[9-10]。

2 設(shè)計(jì)管理方面

在設(shè)計(jì)階段實(shí)施BIM 管理，首先通過可視化的效果，促進(jìn)各方參與度提高對(duì)設(shè)計(jì)方案的把控能力，得到更可靠的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，另外也是提高設(shè)計(jì)各方的協(xié)作程度，加快設(shè)計(jì)進(jìn)度的手段。石油化工項(xiàng)目往往投資巨大，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)完成后即開始項(xiàng)目的招標(biāo)和施工，邊設(shè)計(jì)邊施工往往會(huì)導(dǎo)致大量的設(shè)計(jì)變更及費(fèi)用的不可控局面，運(yùn)用BIM 平臺(tái)對(duì)前期設(shè)計(jì)進(jìn)行管控具有重要意義。

2.1 BIM 模型和平臺(tái)建立

當(dāng)前石油化工項(xiàng)目基本都建立了合適的工廠模型，而管道設(shè)計(jì)作為工藝設(shè)計(jì)的核心，在BIM 三維模型的建立中發(fā)揮著主導(dǎo)作用，各階段的模型審查解決了工藝管線的布局和碰撞問題，但是大量的設(shè)備、閥門、電氣儀表信息并沒有反饋到模型中。因此有必要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行模型的細(xì)化工作，可以利用專業(yè)的BIM 團(tuán)隊(duì)或公司進(jìn)行協(xié)助，建立項(xiàng)目的BIM管理平臺(tái)，以IFC（Industry Foundation Classes）標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行各參與方的信息編輯和共享，如將設(shè)備信息通過平臺(tái)共享至各方，將會(huì)減少信息反饋的不一致及界面不清問題，也會(huì)提高后期設(shè)備安裝效率[11]。典型的工廠三維模型，如圖1 所示。

圖1 典型的工廠三維模型

2.2 BIM 設(shè)計(jì)管理的應(yīng)用構(gòu)想

BIM 的可視化審查是應(yīng)用的重要一面，除傳統(tǒng)的碰撞檢查外，BIM 平臺(tái)的應(yīng)用將有更多的參與方從不同角度提出設(shè)計(jì)修改意見，有效控制設(shè)計(jì)變更，業(yè)主生產(chǎn)方更早的提出有關(guān)可操作性和可維修性問題，及時(shí)的整改可以節(jié)約后期“三查四定”周期。另外利用BIM 平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)交底，可以提高交底效率和效果，實(shí)現(xiàn)施工方意見的有效反饋。在鋼結(jié)構(gòu)等需二次設(shè)計(jì)，利用基于BIM 平臺(tái)Tekla 等軟件，可以及時(shí)將二次設(shè)計(jì)成果反饋至模型中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)深化后的可施工性和碰撞問題。

3 進(jìn)度和費(fèi)用協(xié)同管理方面

BIM 三維模型包含了設(shè)備材料構(gòu)件的所有信息，可以真實(shí)地提供造價(jià)和工程量的準(zhǔn)確信息，大大減少人工操作和潛在錯(cuò)誤。在BIM 的3D 模型基礎(chǔ)上增加時(shí)間維度，將項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃通過3D 的構(gòu)件在進(jìn)度計(jì)劃中表現(xiàn)出來，即發(fā)展出4D 的建造模擬功能。通過可視化形象的構(gòu)件虛擬建造過程來顯示施工進(jìn)度，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工問題，采取糾偏措施，同時(shí)可視化的設(shè)備材料信息的到貨狀態(tài)，可以有助于業(yè)主方控制采辦節(jié)奏，降低交貨風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也利于項(xiàng)目庫存的最大化利用[12-13]。BIM 平臺(tái)通過各方數(shù)據(jù)集成，可以將總進(jìn)度計(jì)劃、月進(jìn)度計(jì)劃、周進(jìn)度計(jì)劃、日常工作進(jìn)行有效梳理，并反饋至項(xiàng)目各參與方，便于進(jìn)度計(jì)劃的具體實(shí)施和檢驗(yàn)。

石油化工項(xiàng)目的特殊性，基于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的招標(biāo)往往與詳細(xì)設(shè)計(jì)存在諸多差異，如何加強(qiáng)對(duì)投資的管控和有效推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)逐漸成為不可調(diào)和的矛盾。費(fèi)用的前期控制和施工過程管控顯得尤為重要，在BIM4D 的基礎(chǔ)上進(jìn)一步集成造價(jià)管理部分，在共同的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)工程量計(jì)算模型和規(guī)則的一致性，在詳細(xì)設(shè)計(jì)發(fā)布后第一時(shí)間篩查與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)清單的差異性，在施工過程中及時(shí)更新工程聯(lián)絡(luò)單、工作聯(lián)系單等變更數(shù)據(jù)，在進(jìn)度款支付時(shí)依據(jù)4D 的進(jìn)度控制模型核查工程量，這些功能的實(shí)現(xiàn)將大大提高費(fèi)用控制水平，實(shí)現(xiàn)BIM 的5D 協(xié)同功能和項(xiàng)目的精細(xì)化管控，真正做到隨著工程進(jìn)度結(jié)算，清晰掌握項(xiàng)目的費(fèi)用使用情況[14-15]。

4 安全質(zhì)量管理

BIM 應(yīng)用于安全管理方面，目前主要是利用BIM 模型，進(jìn)行施工方案動(dòng)畫預(yù)演和施工過程模擬，并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建立危險(xiǎn)源自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，排除危險(xiǎn)源，編制工程施工安全管理計(jì)劃和應(yīng)急預(yù)案[16]。另外，基于RFID（無線射頻識(shí)別技術(shù)）和PT（定位技術(shù)）的與BIM 集成，構(gòu)建施工現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)和人員不安全行為預(yù)警系統(tǒng)?；谑突ろ?xiàng)目的特點(diǎn)，利用VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)和BIM 模型結(jié)合，將會(huì)極大提高安全交底和培訓(xùn)效果[17]。在大型項(xiàng)目管控中，利用上面技術(shù)和BIM 平臺(tái)結(jié)合，在可視化模型中可以有效監(jiān)控作業(yè)人員的狀態(tài)，查看高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)范圍，了解現(xiàn)場(chǎng)各移動(dòng)端檢查的問題銷項(xiàng)情況，及場(chǎng)地內(nèi)車輛、機(jī)械等行走、占路情況，全面實(shí)行施工現(xiàn)場(chǎng)智慧化管控[18-19]。

在質(zhì)量管理方面，BIM 模型作為直觀有效的載體，可以將質(zhì)量情況呈現(xiàn)在模型中，對(duì)于不同的參建主體，將各自側(cè)重的質(zhì)量信息記錄在BIM 模型中，可以有效提高質(zhì)量管理效率[20]。在石油化工項(xiàng)目中，業(yè)主方的質(zhì)量管理是全方位的，設(shè)備材料檢查驗(yàn)收、焊接質(zhì)量控制、無損檢測(cè)管理等等都需要大量的人力物力，特別是項(xiàng)目進(jìn)入中后期，多專業(yè)的交叉施工往往造成質(zhì)量管控力不從心，質(zhì)量管理水平的下降。利用移動(dòng)端和BIM 平臺(tái)相結(jié)合，將信息準(zhǔn)確記錄到BIM 平臺(tái)中，可以提升各方對(duì)質(zhì)量問題的反饋效率，另外利用質(zhì)量檢試驗(yàn)計(jì)劃（ITP）和BIM 相結(jié)合，并關(guān)聯(lián)國家/行業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)表格，利用移動(dòng)端進(jìn)行各部位的檢查驗(yàn)收，一方面可以確保質(zhì)量管理體系的良好運(yùn)行，另一方面可以實(shí)現(xiàn)驗(yàn)收程序無紙化，驗(yàn)收資料數(shù)字化，真正實(shí)現(xiàn)驗(yàn)收資料與實(shí)體施工相同步。

5 結(jié)語

BIM 是共享化的數(shù)字化表達(dá)，它不是基于單一軟件的建模工作，而是利用多種建模軟件、協(xié)同平臺(tái)和物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度、安全、成本、質(zhì)量進(jìn)行有效管控。石油化工項(xiàng)目在BIM 技術(shù)應(yīng)用上仍然處于三維建模階段，如何建立有效的協(xié)同BIM 平臺(tái)，以及利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理水平的提升，同時(shí)將相關(guān)信息應(yīng)用到工廠的運(yùn)維管理中，實(shí)現(xiàn)全生命周期的管控，仍是巨大的挑戰(zhàn)。業(yè)主方的理念決定了項(xiàng)目建設(shè)水平的高度，只有通過建設(shè)方的有效帶動(dòng)，才能使得設(shè)計(jì)、施工及相關(guān)供應(yīng)商投入到BIM 技術(shù)發(fā)展中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)石油化工建設(shè)項(xiàng)目的高質(zhì)量發(fā)展。