BIM技術(shù)在石油工業(yè)建筑中的應(yīng)用研究

陳玉新

大慶油田消防支隊

近幾年來，建筑業(yè)的發(fā)展越來越智能化和數(shù)據(jù)化，尤其我國新開發(fā)開采的油田在建設(shè)過程中，對石油工業(yè)建筑的需求量越來越大。石油工業(yè)建筑在發(fā)展的過程中，建筑信息的表達和在各個專業(yè)以及建筑物生命周期內(nèi)的傳遞問題引起學(xué)者的關(guān)注，良好的信息有利于維護建筑物在使用周期內(nèi)的安全性和穩(wěn)定性。為此，對建筑信息傳遞過程進行了研究，提出了建筑信息化模型（BIM）的概念，用以解決在整個建筑生命周期內(nèi)的信息化管理?；诂F(xiàn)階段計算機計算能力的增強和數(shù)據(jù)處理能力的提高，用BIM軟件可實現(xiàn)對石油工業(yè)建筑物全生命周期進行管理。目前石油工業(yè)建筑的BIM應(yīng)用研究工作也得到了越來越多學(xué)者的關(guān)注[1-2]。

1 建筑業(yè)數(shù)據(jù)存在的問題和解決方法

建筑業(yè)經(jīng)過長期的發(fā)展，建筑技術(shù)已有了很大的進步，現(xiàn)階段資源越來越少和環(huán)境的變化所引起的矛盾已經(jīng)制約了我國建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，目前我國建筑行業(yè)仍然存在著資料管理相對混亂、信息傳遞不夠及時、施工管理不盡人意、技術(shù)交底不夠徹底、進度周期計劃不周、圖紙問題不明確等問題，造成了施工質(zhì)量的檢查流于表面走形式，沒有起到真正的檢查監(jiān)督作用，后期建筑物的運營維護也存在一定的問題[3-4]。

1.1 傳統(tǒng)管理不完善

一個建設(shè)項目建設(shè)過程中將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，這些信息往往眾多，難以分門別類地儲存，這就導(dǎo)致工程信息混亂。在整個施工過程中通過人員一級一級的信息傳遞，直接導(dǎo)致信息傳遞不流暢。目前部分施工項目對“人材機”都沒有很好的規(guī)劃，導(dǎo)致工期不確定。傳統(tǒng)二維圖紙很難將復(fù)雜節(jié)點部位描述清楚，導(dǎo)致施工人員無法快速進行施工，或者施工錯誤，造成建筑物生命周期內(nèi)信息遺失。

1.2 傳統(tǒng)管理與BIM技術(shù)對比

針對建筑業(yè)管理領(lǐng)域信息流動傳遞困難，建筑信息遺失等問題，建筑業(yè)專家學(xué)者進行了研究工作，在理論和技術(shù)方面取得了一定的研究成果。傳統(tǒng)的二維圖紙能對建筑物中的信息數(shù)據(jù)進行整合，但各個建筑物的參與方不能得到建筑構(gòu)件的原有信息數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)管理松散，傳遞容易遺漏。利用BIM技術(shù)對建筑物進行管理的過程中，建筑物中的每一個數(shù)據(jù)模型都能儲存自身的相應(yīng)物理量，還能對其內(nèi)在屬性（如材質(zhì)、價格、工程量、時間等）進行保存。這些信息將可以在多方流動而不遺失其數(shù)據(jù)，做到高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳遞。對比傳統(tǒng)的圖紙信息傳遞和BIM技術(shù)信息傳遞，可以直觀觀察到二者的信息傳遞的差異性和BIM技術(shù)傳遞的優(yōu)越性，具體對比見圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)圖形和BIM模型對信息數(shù)據(jù)的不同傳遞Fig.1 Different transmission of traditional graphics and BIM models for information data

2 BIM的含義與特點

BIM 是Building Information Modeling 的縮寫，BIM 技術(shù)涵蓋建筑技術(shù)、計算機技術(shù)、管理技術(shù)等，通過這些技術(shù)將建筑工程相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行整合，形成附有參數(shù)的三維建筑模型。BIM技術(shù)不僅是對建筑信息的集成，更是將這些信息在規(guī)劃、設(shè)計、施工、交付、運維各個階段進行應(yīng)用，借助集成管理不斷提高建筑工程的生產(chǎn)效率[5]。

BIM可以實現(xiàn)建筑構(gòu)件三維顯示，不再是傳統(tǒng)的二維圖形形式。傳統(tǒng)二維圖形僅僅是將構(gòu)件水平投影描繪出來，不能將構(gòu)件實物外觀直接展現(xiàn)給施工人員，完全靠施工人員進行想象，這就易造成技術(shù)指導(dǎo)和施工困難等問題。而BIM模型能夠呈現(xiàn)一個三維真實的視覺效果，對各個構(gòu)件都可進行各個角度的觀察[6]。設(shè)計階段構(gòu)件的大小、構(gòu)件的位置和構(gòu)件的顏色，構(gòu)件與構(gòu)件之間的互動性和反饋性尺寸問題也可通過BIM模型反映出來，由于BIM技術(shù)貫穿設(shè)計和施工全過程，所以整個建筑階段都是可視化的，有助于建筑信息調(diào)整和方案修改。

利用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)專業(yè)間、單位間、人員間的協(xié)調(diào)合作，工程在設(shè)計施工過程中會涉及到工程變更等問題，設(shè)計初期各專業(yè)設(shè)計人員如果不能及時進行交流，可能造成各專業(yè)設(shè)計圖紙發(fā)生碰撞，安裝工程與土建工程的碰撞以及安裝工程與安裝工程的碰撞等。BIM的三維觀察碰撞檢查可將這些碰撞點反饋出來，設(shè)計師們通過BIM共享平臺進行協(xié)調(diào)修改[7]。

利用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)建筑三維模型的建立過程模擬，模型建立完成進行施工過程模擬，加入時間和資金的關(guān)系可進行整個施工過程的模擬，掌握時間進度，資金投入效果，對模擬中發(fā)現(xiàn)的不合理關(guān)系進行優(yōu)化，既節(jié)省工期，又節(jié)省造價。

3 BIM技術(shù)工程實例驗證

3.1 BIM建模

3.1.1 各專業(yè)整體建模

通過石油工業(yè)建筑各專業(yè)建模后效果來說明BIM技術(shù)的實際應(yīng)用。利用魯班軟件進行石油工業(yè)建筑的建模，對石油工業(yè)建筑的建筑結(jié)構(gòu)和安裝專業(yè)進行單獨建模后整合到一起。各專業(yè)樓層構(gòu)建布置完成后將樓層進行組合，形成三維模型圖效果如圖2所示。

圖2 整體模型效果Fig.2 Overall model effect

3.1.2 細部建模

為了更好地應(yīng)用BIM技術(shù)對建筑信息數(shù)據(jù)的處理，利用軟件對建筑物細部進行建模處理，建立單層的建筑模型和室內(nèi)模型。室內(nèi)建模設(shè)計需要結(jié)合色彩學(xué)等其他相關(guān)學(xué)科進行，細部建模完成后可以更好地表達建筑的效果，體現(xiàn)建筑物的具體信息。

3.2 利用BIM技術(shù)后期管理

3.2.1 碰撞檢查

為了檢查各個專業(yè)在建設(shè)過程中可能發(fā)生沖突的位置，提前預(yù)知建筑構(gòu)件和安裝構(gòu)件的不合理布置情況，利用BIM技術(shù)將各個專業(yè)的模型進行合并處理，利用軟件進行構(gòu)件的碰撞檢查，模型合并是碰撞檢查的前提。

對合并之后的模型進行碰撞檢查，以發(fā)現(xiàn)各專業(yè)構(gòu)件不合理的位置。針對各專業(yè)間的沖突碰撞問題，本文對碰撞檢查、凈高檢查、漫游的應(yīng)用進行研究。在進行檢查前，管線和梁有沖突，經(jīng)過圖紙修改后，調(diào)整圖紙模型，再次進行碰撞檢查，顯示不再沖突。

對生成的碰撞點進行篩查，與實際施工不發(fā)生矛盾的碰撞點忽略不計，發(fā)生實質(zhì)性錯誤和影響施工的做成表反饋設(shè)計單位等待批復(fù)。通過這樣的方式，設(shè)計方和施工方溝通更為便捷，設(shè)計方也能通過碰撞點截圖快速進行方案整改。局部碰撞點對比如圖3所示。

圖3 碰撞處理前后對比Fig.3 Comparison before and after collision treatment

由于安裝工程和土建工程非同一專業(yè)人員設(shè)計，往往土建工程凈高都滿足要求，但是安裝工程可能會出現(xiàn)安裝過低的情況。將模型合并后，軟件自動通過設(shè)置的允許凈高和實際模型各個點凈高對比，檢查出不符合規(guī)定的位置，為方案調(diào)整提供支持[8-14]。

漫游不僅可以動態(tài)觀察模型外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還可將前兩項檢查結(jié)果在動態(tài)觀察中展示出來，更直觀地觀察到問題所在。

3.2.2 進度控制與場地布置

利用BIM軟件可以對各專業(yè)模型與進度計劃關(guān)聯(lián)，通過對每一個或者一類構(gòu)件進行時間的設(shè)定來模擬施工進度，并與實際的施工進度做對比，得出整個項目的施工進度情況。決策者在室內(nèi)也能掌控工程進度，做出決策，省去中間過程，提高決策效率。

該軟件可建立基礎(chǔ)施工階段場地布置模型、主體施工階段場地布置模型、裝飾工程階段場地布置模型。合理布置場地將場地利用最大化，營造安全、舒適的施工環(huán)境[15-20]

4 結(jié)論

近年隨著BIM技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國建筑模型信息化也受到了重視，制定相關(guān)的BIM技術(shù)行業(yè)標(biāo)準，在未來的建筑行業(yè)中一定會越來越受到人們的認可和普及。油田在發(fā)展建設(shè)的過程中，對石油工業(yè)建筑的需求也日益增多，石油工業(yè)建筑中合理使用BIM 技術(shù)參與設(shè)計和施工及后期運維的管理工作，能夠節(jié)省工程造價，節(jié)省人力、物力、財力。合理化地使用BIM技術(shù)，能夠提高建筑業(yè)領(lǐng)域的盈利能力，達到優(yōu)化管理水平，管控企業(yè)運營成本，提高項目實施效率的目的。