機(jī)電BIM模型集成在施工階段的應(yīng)用

林琦龍 陜西建工第十一建設(shè)集團(tuán)有限公司

1 前言

目前，建筑行業(yè)正在漸漸朝著信息化技術(shù)方向發(fā)展，研究BIM 技術(shù)在機(jī)電安裝施工中的應(yīng)用，在項(xiàng)目全過程管控中能更好的發(fā)揮參考作用。將BIM 技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢合理應(yīng)用到機(jī)電工程的建設(shè)中，是目前機(jī)電現(xiàn)場施工管理模式中一種，直接影響著現(xiàn)場施工管理的水平。目前，許多機(jī)電工程領(lǐng)域的建筑和制造企業(yè)已經(jīng)意識到BIM 技術(shù)在機(jī)電施工領(lǐng)域的重要性，改變了中國傳統(tǒng)的管理模式。利用BIM 核心技術(shù)管理機(jī)電設(shè)備工程施工過程中的日常工作，從電氣給水管道布置、各類給排水設(shè)施安裝到施工項(xiàng)目進(jìn)度控制、施工項(xiàng)目質(zhì)量和監(jiān)理等，形成統(tǒng)一的控制體系，使機(jī)電設(shè)備施工項(xiàng)目管理更加簡單、高效、合理、有序。BIM 技術(shù)在電力工程建設(shè)單位中取得了普遍使用，也為電力工程建設(shè)的進(jìn)步發(fā)揮關(guān)鍵價值。

2 BIM技術(shù)

2.1 BIM技術(shù)的基本概念

BIM技術(shù)指的是建筑信息模型，該項(xiàng)技術(shù)在建筑領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，在建筑機(jī)電工程中主要應(yīng)用于施工、工程設(shè)計等環(huán)節(jié)。建筑信息模型屬于一種數(shù)據(jù)化工具，具有可視性、模擬性、出圖性、優(yōu)化性等幾大特征。建筑信息模型可借助于三維數(shù)字技術(shù)注入建筑機(jī)電工程中，并可集中整合和處理建筑機(jī)電工程中所有環(huán)節(jié)的資料，并將整理完成的資料在3D 模型中體現(xiàn)出來，如此構(gòu)建出建筑生命周期模型，便可統(tǒng)一掌控建筑工程相關(guān)信息。借助于該模型工程人員還可獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，為后期制定施工決策方案提供數(shù)據(jù)支撐。

2.2 BIM技術(shù)的應(yīng)用技巧

2.2.1 結(jié)果可視化

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計方式是二維平面設(shè)計，設(shè)計人員通過繪制線條進(jìn)行表達(dá)，具體的構(gòu)造方式則需要參與人員自行想象，給施工階段帶來很大的不確定性。而利用BIM技術(shù)，可立體化顯示收集到的數(shù)據(jù)信息，使相關(guān)人員直接了解建筑的內(nèi)部構(gòu)造，從而保證施工進(jìn)度和質(zhì)量。

2.2.2 實(shí)施機(jī)電工程虛擬化

在設(shè)計期間，無法規(guī)避的會產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏差，要是通過2D 工程圖，需要設(shè)計師優(yōu)化升級整個工程圖這將拖慢施工進(jìn)度。在該環(huán)節(jié)，BIM技術(shù)能夠應(yīng)用到測試與監(jiān)督項(xiàng)目設(shè)計的整個環(huán)節(jié)，同時各個組件都能夠合理的關(guān)聯(lián)整個項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)高效修改部分區(qū)域，而其余部分不發(fā)生改動，進(jìn)一步合理提高設(shè)計效率。

2.2.3 設(shè)計中的協(xié)調(diào)和優(yōu)化管理

大多數(shù)建筑工程都需要各部門的人員配合工作，而傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計圖紙并不能準(zhǔn)確的展現(xiàn)數(shù)據(jù)信息，導(dǎo)致施工階段存在很多沖突。例如供暖部門人員需要布置管道，而給排水工程同樣需要布置管道，很容易導(dǎo)致兩個部門工作發(fā)生沖突。而通過BIM 技術(shù)，可以生成各項(xiàng)協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，有效解決各部門工作間的沖突問題。

2.2.4 數(shù)據(jù)定位全面性

在建筑工程中利用BIM技術(shù)，可真實(shí)模擬機(jī)電工程的各個管線以及施工路線，將真實(shí)的施工情況利用BIM技術(shù)再現(xiàn)，并通過反饋的數(shù)據(jù)信息確定問題出現(xiàn)的原因，有利于制定正確的解決方案。還可通過數(shù)據(jù)定位，及時找到出現(xiàn)問題的位置，并制定解決方案，有利于提高施工質(zhì)量和效率

3 機(jī)電工程的特點(diǎn)

機(jī)電工程重點(diǎn)涵蓋了建筑工程施工結(jié)束之后與電氣、通信、采暖、給排水等工程有關(guān)的項(xiàng)目，而在該部分施工操作期間，不管哪個環(huán)節(jié)不達(dá)標(biāo)都會直接影響建筑的成功實(shí)施。

3.1 技術(shù)要求高

要想增強(qiáng)機(jī)電安裝的施工水平，應(yīng)該采用更加先進(jìn)的安裝技術(shù)、設(shè)備與材料。在使用各種機(jī)械設(shè)備時，要達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)，其中包括設(shè)備吊裝與測試等；同時在驗(yàn)收各種類型的設(shè)備時，也會具有部分差異。另外，在電氣設(shè)備施工操作時，所應(yīng)用的關(guān)鍵材料十分廣泛，其安裝環(huán)節(jié)也相對繁瑣。

3.2 覆蓋范圍廣

機(jī)電安裝與多樣化的專業(yè)內(nèi)容相關(guān)，并且在安裝期間，還與設(shè)備的采購、安裝、調(diào)試等工作內(nèi)容息息相關(guān)。

4 在機(jī)電施工中應(yīng)用BIM集成模型

現(xiàn)階段，人們的日常生活與用電具有非常大的關(guān)聯(lián)，同時人們對機(jī)電工程的標(biāo)準(zhǔn)也變得更加嚴(yán)格。由于現(xiàn)代化的高層建筑、大規(guī)模建筑結(jié)構(gòu)非常繁瑣，二維的平面設(shè)計圖要想充分全面地表達(dá)設(shè)計意圖具有一定的困難；而施工企業(yè)在機(jī)電施工期間采取粗放式管理，不但花費(fèi)大量的人力、物力、財力，也常常使得管道與構(gòu)件、管道與管道相互出現(xiàn)碰撞，更嚴(yán)重的還會再次返工，造成施工企業(yè)出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)損失。將BIM集成模型應(yīng)用到機(jī)電安裝施工過程中，就能夠提高施工效率，并完善施工組織設(shè)計，防止管線、管管之間發(fā)生碰撞，達(dá)到精細(xì)化、數(shù)字化的施工管理，并確保施工質(zhì)量。

4.1 施工準(zhǔn)備

以往機(jī)電施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)該選擇和確定現(xiàn)場的運(yùn)輸線路，并優(yōu)化臨時的用電、用水、排水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時設(shè)置好材料放置的區(qū)域，所以務(wù)必實(shí)地勘測。操作人員通過BIM 技術(shù)只用實(shí)現(xiàn)BIM 參數(shù)化模型和GIS 系統(tǒng)的交互，并了解GIS 系統(tǒng)中的水源、電力、地理信息等數(shù)據(jù)，再整體考慮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、建筑地點(diǎn)、建筑面積、建筑高度、材料的應(yīng)用情況等，就能夠更高效地規(guī)劃布置施工現(xiàn)場，節(jié)省了實(shí)地勘測的環(huán)節(jié)，節(jié)約大量的人力、物力。

4.2 建立模型

在建筑物機(jī)電工程施工期間，存在兩種BIM模型構(gòu)建方式。（1）在取得設(shè)計單位所提交的2D 設(shè)計之后，再通過BIM 技術(shù)進(jìn)行3D 模型的創(chuàng)建。（2）在設(shè)計過程中，創(chuàng)建BIM的基本模型，在施工期間，就能夠把設(shè)計最開始的建模放置到和施工存在關(guān)聯(lián)的模型當(dāng)中，不用反復(fù)多次的建模。在應(yīng)用該種建模方法時，應(yīng)該將軟件對接，并且實(shí)現(xiàn)設(shè)計過程與構(gòu)造過程相互轉(zhuǎn)換，能夠得知，不管通過何種BIM建模的形式，都需要從建筑機(jī)電工程的規(guī)劃、設(shè)計以及施工的角度補(bǔ)充與更改模型數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵點(diǎn)，從而保證數(shù)據(jù)庫完整性。

4.3 碰撞試驗(yàn)

在建筑機(jī)電工程中，需要安裝大量的管線，包括供暖管線、供水管線等。傳統(tǒng)的平面設(shè)計技術(shù)只能標(biāo)注大概的位置，無法準(zhǔn)確描繪數(shù)據(jù)信息，常常會出現(xiàn)施工碰撞等情況，包括管線與設(shè)備碰撞、管線與管線碰撞等，對施工進(jìn)度和施工質(zhì)量造成了嚴(yán)重的影響。而將BIM技術(shù)應(yīng)用在機(jī)電工程施工中，可有效檢測碰撞，合理進(jìn)行管線布局，從而保證施工進(jìn)度和質(zhì)量。例如，技術(shù)人員需要收集施工現(xiàn)場各管線的分布數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)信息輸入計算機(jī)中。將管線的分布情況顯示在BIM建筑模型中，可及時發(fā)現(xiàn)各管線存在的碰撞問題，并結(jié)合與分析實(shí)際施工情況，重新規(guī)劃管線布局，從而實(shí)現(xiàn)最佳布局效果，可以有效避免碰撞問題的發(fā)生，避免對施工質(zhì)量和進(jìn)度造成影響而增加工程成本。

4.4 預(yù)留預(yù)埋

在進(jìn)行機(jī)電施工的后期階段，對設(shè)備和管件預(yù)留預(yù)埋也是十分重要的環(huán)節(jié)。預(yù)留主要涵蓋了對墻上、板上的各種管道預(yù)留空地，而預(yù)埋主要指的是預(yù)設(shè)埋線管、開關(guān)盒、過路盒、分線盒等線盒，要是提前預(yù)留在剪力墻上的洞孔或者預(yù)埋套管部位產(chǎn)生誤差，就會由于計算失誤導(dǎo)致返工，更嚴(yán)重的還會對建筑結(jié)構(gòu)的受力造成影響。以往的技術(shù)人員只能將預(yù)留預(yù)埋的計劃呈現(xiàn)在二維平面的設(shè)計圖上，不可避免地會發(fā)生漏、錯、缺、碰的情況，還不能了解機(jī)電系統(tǒng)管線能否發(fā)生交叉、拐彎現(xiàn)象。而在使用了BIM 技術(shù)之后，預(yù)留預(yù)埋操作能夠更多樣化地呈現(xiàn)建筑構(gòu)造三維可視化信息，精準(zhǔn)察覺孔洞預(yù)留需要的大小、規(guī)格、高度與地點(diǎn)，以及測算預(yù)留孔洞能夠承受建筑結(jié)構(gòu)的受力，進(jìn)一步防止不必要的返工操作，提升施工質(zhì)量。

4.5 虛擬施工，全面檢查

在建立模型、碰撞試驗(yàn)并對管線預(yù)留預(yù)埋之后，要想確保機(jī)電施工的可操作性，還可以通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，按照GIS 系統(tǒng)收集現(xiàn)場所有環(huán)境數(shù)據(jù)，包括季節(jié)、氣候等不可抗力因素實(shí)施動態(tài)預(yù)測，并將其模擬呈現(xiàn)在電腦上，演示機(jī)電施工的整個過程，并在虛擬的操作過程中發(fā)現(xiàn)問題并合理解決。通過虛擬操作的動態(tài)調(diào)整，也極大地增強(qiáng)了方案的可操作性和合理性。在虛擬施工完成之后，還應(yīng)該更加充分了解機(jī)電系統(tǒng)管線設(shè)備的空間整體效果、空間規(guī)劃等，達(dá)到美觀的目的。

4.6 幫助機(jī)電末端設(shè)備與裝飾定位

在整體的建筑機(jī)電施工過程，末端設(shè)備和裝飾的定位配合占據(jù)了重要地位，其和建造施工的美觀及可靠性有著緊密聯(lián)系。施工時，機(jī)電末端設(shè)備和裝飾的定位配合較難把控，同時，因?yàn)槭┕すと藢?shí)際水平的差異，常導(dǎo)致施工時機(jī)電末端設(shè)備和裝飾定位配合之間問題重重。在這樣的情況下，合理利用BIM技術(shù)，在施工前就對機(jī)電末端設(shè)備和裝飾的具體網(wǎng)格設(shè)計進(jìn)行建模并不斷修改，充分考慮不同零部件間的參數(shù)差異，可以有效幫助精準(zhǔn)定位的實(shí)施，對實(shí)際施工具有指導(dǎo)意義，提高工程美觀程度。

4.7 工廠化預(yù)制

經(jīng)過工廠化預(yù)制這一過程，即能夠幫助施工提前準(zhǔn)備，還可幫助施工進(jìn)度得到提升。最為關(guān)鍵的是，利用BIM 技術(shù)能有效延伸施工時間和空間，幫助縮短工期，降低施工危險性，最大程度的提高施工質(zhì)量，節(jié)約施工成本。比如，工期緊張時，在方案確認(rèn)后，即使土建還無法提供施工場地，也可以通過BIM技術(shù)虛擬建造，對某些大型、復(fù)雜構(gòu)件提前進(jìn)行工廠化預(yù)制。BIM 技術(shù)具備對構(gòu)件部件的具體形狀、尺寸，后續(xù)安裝全面模擬的能力，提前把數(shù)據(jù)和模型發(fā)送至預(yù)制工廠，提前預(yù)制模型和參數(shù)，施工時只需直接組裝，極大地縮短了工期。

4.8 模型云運(yùn)用

從建筑機(jī)電施工的角度出發(fā)，BIM技術(shù)能夠幫助模型的云運(yùn)用，具有重要意義。BIM模型包含了建筑構(gòu)件的一切信息，數(shù)據(jù)量龐大，對操作模型的硬件具有較高要求。而將模型存放在云端，即可在施工現(xiàn)場通過便攜設(shè)備查看、操作模型。以云端為平臺，可以幫助建筑機(jī)電工程中，設(shè)計模型、施工工序模型的溝通，并現(xiàn)場查看，實(shí)時、實(shí)地指導(dǎo)施工現(xiàn)場的工作人員、物資、安全等。

5 BIM技術(shù)在機(jī)電管理中的相關(guān)應(yīng)用

在機(jī)電工程項(xiàng)目開展的過程中，管理工作也是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用可以達(dá)到高效的管理水平，在構(gòu)建模型當(dāng)中可以模擬出施工的管理方法，對推進(jìn)項(xiàng)目的開展有著積極作用。

5.1 施工材料的統(tǒng)計

建筑信息模型在建筑機(jī)電工程中的應(yīng)用主要是通過以下流程，具體包括：首先，應(yīng)針對工程實(shí)施建模，而后以此為基礎(chǔ)與實(shí)際情況聯(lián)系，將系統(tǒng)所用的材料型號和規(guī)格等數(shù)據(jù)一并統(tǒng)計，以為項(xiàng)目的管理和策劃等提供一定的數(shù)據(jù)保障。因施工過程中不同施工階段對材料的要求有著一定的差異，因此，具體操作的過程中，務(wù)必要以各個施工階段確定的施工材料要求為準(zhǔn)，進(jìn)而在與建筑信息模型聯(lián)系的條件下獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)。此類技術(shù)在建筑機(jī)電工程的有效應(yīng)用，極大地保障數(shù)據(jù)模型在具體施工過程中的應(yīng)用價值，對材料的計劃安排、人力部署等都有著顯著的促進(jìn)作用。另外，對于建筑機(jī)電工程施工管理等高效率的推進(jìn)提供了切實(shí)保障。

5.2 施工進(jìn)度的管理

對于建筑機(jī)電工程來說，涉及的進(jìn)度模擬一般都是在特定軟件的應(yīng)用下進(jìn)行，這樣可提升工作效率。工程管理主要是對當(dāng)天的工作內(nèi)容做出明確，同時還包括一些特定的標(biāo)注。

工程施工的進(jìn)度監(jiān)督借助于特定的軟件即可進(jìn)行，而即便出現(xiàn)一些突發(fā)情況也能及時有效地處理和防控，對于保障機(jī)電施工穩(wěn)定高效地推進(jìn)有著極為重要的促進(jìn)作用，而這也是此類高效技術(shù)能夠廣泛應(yīng)用的重要原因。

5.3 對工程造價成本的控制

因BIM技術(shù)中有三維圖形模式，且還能呈現(xiàn)出框圖出價的效果，對于工程預(yù)算無疑是極為便捷的，且所達(dá)到的預(yù)算也會更為精確。與此同時，此類技術(shù)還能進(jìn)行資金的實(shí)時跟蹤，業(yè)主投入資金后即可完成相應(yīng)的追蹤和更新記錄，不管什么時間都可查閱以上記錄。另外，此類技術(shù)在計算變更部分造價以及提升資金利用率方面，也有著極為顯著的應(yīng)用價值，而這也是其能夠科學(xué)高效推進(jìn)的一個重要原因。

5.4 竣工結(jié)算

通過BIM 中央數(shù)據(jù)庫可將大量涉及項(xiàng)目的信息存儲進(jìn)來，比如變更簽證、合同、價格以及工期等，這樣可有利于很好地調(diào)用以及共享與項(xiàng)目相關(guān)的各項(xiàng)信息。結(jié)算人員可直接通過BIM 數(shù)據(jù)庫調(diào)取出結(jié)算費(fèi)用、審核工程量等相關(guān)資料信息，可防止由于圖紙缺失或者竣工結(jié)算資料完善性不足等問題，導(dǎo)致工程結(jié)算無法順利開展。另外，還能夠有效減少竣工結(jié)算所涉及的工作，比如涉及變更、工程簽證、竣工圖紙繪制等。借助于BIM 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)三維可視化核對工程量，從而有效提高工程計量的準(zhǔn)確性和效率以及工程結(jié)算速率，有助于后期結(jié)算工作順利展開。

6 結(jié)束語

建筑信息模型主要是以建筑工程相關(guān)的專業(yè)數(shù)據(jù)和建筑工程的整體框架為準(zhǔn)，構(gòu)建相應(yīng)的三維模型，顯然直觀性較之以往的二維模型更為顯著，且仿真性和模擬性方面也比較突出。因此，其在建筑機(jī)電工程中的應(yīng)用，確實(shí)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。利用BIM技術(shù)建模，施工階段的每個環(huán)節(jié)以及各個要素等都能處在精細(xì)的管控之下，而立足于三維模型進(jìn)行施工現(xiàn)場的指導(dǎo)也會更為高效科學(xué)，極大地保障了機(jī)電工程施工的便捷化和科學(xué)化。