BIM 技術(shù)在機(jī)電設(shè)備安裝及運(yùn)行管理中的應(yīng)用

魏 國(guó)，李 磊，任澤儉

（1.南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250109；2.山東潤(rùn)魯工程咨詢有限公司，山東 濟(jì)南 250109）

泵站工程廣泛應(yīng)用在調(diào)水、灌溉、防洪等方面，對(duì)水資源調(diào)配發(fā)揮著重要作用。針對(duì)大型泵站工程，機(jī)電設(shè)備安裝質(zhì)量的好壞及運(yùn)行管理水平的高低將直接關(guān)系到工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行。機(jī)電設(shè)備安裝階段，利用BIM 技術(shù)可以建立機(jī)電設(shè)備信息模型，提高施工安裝管理水平，減少返工，縮短工期，節(jié)省投資。機(jī)電設(shè)備運(yùn)行管理中，利用BIM 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)了解設(shè)備的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的問題，并針對(duì)問題制定相應(yīng)的解決方案，從而保障設(shè)備的安全及高效運(yùn)行。

1 BIM 技術(shù)概述

BIM 技術(shù)即為建筑信息模型建造技術(shù)，主要是通過三維數(shù)字建模軟件進(jìn)行數(shù)字化、信息化建模，可應(yīng)用于項(xiàng)目的全生命周期，將信息整合并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和共享，實(shí)現(xiàn)更快捷的信息傳遞。BIM 技術(shù)具有三維可視化管理、仿真模擬、多方參與等特點(diǎn)，并且支持多重?cái)?shù)據(jù)傳輸格式。同時(shí)，BIM 技術(shù)能夠?yàn)槎喾絼?chuàng)造價(jià)值，通過BIM 模型，管理單位也能夠?qū)崟r(shí)掌握收益數(shù)據(jù)信息，有效把控成本。BIM 技術(shù)是一場(chǎng)重要的信息技術(shù)變革，既能有利保證工程項(xiàng)目實(shí)施的高質(zhì)量、控制進(jìn)度、減少成本、提升工作效率，又能提高項(xiàng)目運(yùn)行管理水平。我國(guó)BIM 技術(shù)的應(yīng)用雖然起步較晚，但受到高度重視。目前，BIM 技術(shù)在船舶、建筑、市政、機(jī)械、核電等工程領(lǐng)域推廣較快，在水利、交通等行業(yè)推廣較慢。

2 BIM 技術(shù)在機(jī)電設(shè)備管理中的優(yōu)勢(shì)

2.1 施工安裝管理中的優(yōu)勢(shì)

一是模型屬性信息較完整全面，BIM 機(jī)電三維模型包含與設(shè)備有關(guān)的全部屬性信息，不僅可以顯示傳統(tǒng)平面圖紙中的材質(zhì)和型號(hào)，還能夠顯示設(shè)備的生產(chǎn)廠家、進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、安裝時(shí)間、驗(yàn)收時(shí)間和相應(yīng)責(zé)任人等所有相關(guān)屬性信息，便于建設(shè)單位和施工單位的查詢和管理，更有利于后期的維護(hù)。二是BIM 技術(shù)的可視化，是其蓬勃發(fā)展的重要優(yōu)勢(shì)之一，它不僅具有精準(zhǔn)的模型，還可在模型基礎(chǔ)上顯示設(shè)備管線的走向及空間位置。三是在傳統(tǒng)平面機(jī)電圖紙中，工程技術(shù)人員需要在腦海中想象管線的走向和空間位置，BIM 技術(shù)使管線的走向和空間位置變得立體直觀，幫助工程技術(shù)人員更輕松高效地讀圖。四是BIM 技術(shù)還能夠渲染出漫游視頻，可以幫助工作人員理清密集的管線排布和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)位置，有助于在讀圖時(shí)更加深入地了解和掌握該區(qū)域的布管情況。

2.2 運(yùn)行維護(hù)管理中的優(yōu)勢(shì)

在傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行管理中，主要是根據(jù)過往經(jīng)驗(yàn)，通過預(yù)防性維護(hù)或者是臨時(shí)維修來維持設(shè)備的良好運(yùn)行，但對(duì)于大型泵站機(jī)電設(shè)備來說，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，若不重視日常的維護(hù)或者定期進(jìn)行檢修，有可能造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。在大型泵站工程機(jī)電設(shè)備管理中，應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題，從而降低管理成本及維護(hù)成本，極大地縮短決策的時(shí)間，并為泵站后期設(shè)備管理提供數(shù)據(jù)支撐。

3 BIM 技術(shù)在機(jī)電設(shè)備管理中的應(yīng)用

3.1 構(gòu)建模型

BIM 技術(shù)構(gòu)建三維模型之前，要充分熟悉圖紙，了解設(shè)計(jì)原理和意圖。同時(shí)，要提前掌握管道的材質(zhì)、系統(tǒng)類型以及連接的方式，避免在模型構(gòu)建之后發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤修改返工。構(gòu)建模型的工作量相對(duì)較大，可以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分工繪制。在構(gòu)建模型時(shí)，還要加入施工過程所用參數(shù)或業(yè)主所需數(shù)據(jù)，如生產(chǎn)廠商和安裝日期等。三維模型是后續(xù)工作順利開展的基礎(chǔ)，所以，一定要確保模型的準(zhǔn)確度和精準(zhǔn)性。

3.2 管線布設(shè)優(yōu)化

在構(gòu)建完土建和機(jī)電模型之后，將其鏈接為一個(gè)模型并進(jìn)行碰撞檢測(cè)，在初步模型中可以檢測(cè)到很多個(gè)碰撞點(diǎn)，但是要對(duì)其類型進(jìn)行區(qū)分。最后進(jìn)行管線優(yōu)化，但在管線布設(shè)優(yōu)化之前，一是要再次檢查土建模型和機(jī)電模型是否正確，二是要熟悉管線排布的順序以及凈高要求。在進(jìn)行管線布設(shè)優(yōu)化時(shí)，要遵循以下幾個(gè)原則：無壓管優(yōu)先于有壓管、大管優(yōu)先于小管、風(fēng)管優(yōu)先于水管等。對(duì)于所檢測(cè)到的碰撞點(diǎn)要逐一進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化完成之后可以進(jìn)行二次碰撞檢測(cè)，若這時(shí)還存在碰撞點(diǎn)，那么就需要分析所進(jìn)行的碰撞檢測(cè)是否有效。

3.3 技術(shù)交底

傳統(tǒng)的技術(shù)交底只能展示管線的平面位置關(guān)系，無法展示其空間位置關(guān)系。但BIM 模型渲染出的泵房漫游視頻可以展示復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的三維圖，幫助工作人員立體直觀地了解設(shè)計(jì)意圖和施工要求。同時(shí)，通過對(duì)一些復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的施工流程提前進(jìn)行視頻模擬，便于為施工模擬提供更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，比如泵房中管道的管徑比較大，分布較為密集，在實(shí)際施工過程中不僅需要注意管道之間的距離，還要注意閥門附件的安裝間距要求，BIM 模型中的尺寸通常和管道、閥門的尺寸一致，通過對(duì)重要部位的模擬，有利于掌握安裝順序，進(jìn)而可以為優(yōu)化設(shè)備安裝方案提供技術(shù)支持。

3.4 監(jiān)測(cè)信息集成

機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測(cè)信息主要是由監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信息和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)組成，監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息是指整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中每一個(gè)子系統(tǒng)所屬的各種信息，比如位置信息、設(shè)備的類型以及所屬系統(tǒng)，同時(shí)還包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)類型、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度以及數(shù)值的范圍等，監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息在整個(gè)機(jī)電檢測(cè)系統(tǒng)中是以點(diǎn)表的形式存在。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括了機(jī)電設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)目前和以往的狀態(tài)數(shù)據(jù)，有模擬量和數(shù)字量?jī)煞N類型。

在已有的設(shè)備BIM 信息的基礎(chǔ)之上，通過BIM 監(jiān)測(cè)信息的擴(kuò)展，將機(jī)電設(shè)備監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行融合擴(kuò)展為面向監(jiān)測(cè)信息的信息模型，可以很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、查詢等。機(jī)電設(shè)備模型和監(jiān)測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)主要是通過監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)備層來實(shí)現(xiàn)其中的關(guān)聯(lián)，每一個(gè)設(shè)備都能夠在監(jiān)測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中與設(shè)備模型區(qū)域相對(duì)應(yīng)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通常包含有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的ID、報(bào)警值、類型等，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄相對(duì)應(yīng)。

在機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測(cè)集成系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，主要有兩種查詢方式，一種是根據(jù)已有的設(shè)備模型或區(qū)域信息查詢監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，另一種是先確定某一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，再查詢其相關(guān)的BIM 模型。通過這兩種方式能夠構(gòu)建出更為復(fù)雜的查詢方式，同時(shí)，根據(jù)BIM 技術(shù)的可視化特點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的相互查詢，從而使三維模型中每一個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得以展現(xiàn)。在三維實(shí)體模型中，一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備只需設(shè)置一個(gè)主監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并用不同顏色標(biāo)注監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)另外使用一種顏色單獨(dú)用來表示報(bào)警，在運(yùn)行過程中，若監(jiān)測(cè)值異常，可以立刻報(bào)警。

4 結(jié) 語

在大型泵站工程中應(yīng)BIM 技術(shù)可以有效地對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行管理，通過對(duì)BIM 三維模型與其可視化特點(diǎn)的合理運(yùn)用，極大地降低了施工過程中錯(cuò)誤概率，也為后續(xù)的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行管理打下良好基礎(chǔ)。通過BIM 技術(shù)對(duì)機(jī)電設(shè)備監(jiān)測(cè)信息的集成，有效解決了泵站工程機(jī)電設(shè)備管理中存在的問題，推動(dòng)了整體管理水平的提升。BIM 技術(shù)在大型泵站的機(jī)電設(shè)備工程項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工安全、故障查排、運(yùn)行維護(hù)、降低成本等方面發(fā)揮了巨大貢獻(xiàn)，今后要在與智能化、大數(shù)據(jù)等技術(shù)結(jié)合上進(jìn)一步研究提高。