基于BIM 的機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)應用研究

王 立

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000）

BIM 技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展，對于建筑行業(yè)來講，將BIM 技術(shù)與數(shù)字化建造結(jié)合已經(jīng)是未來的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)BIM 模型已經(jīng)不再能夠滿足建筑需求，其在制造、運維等方面存在嚴重不足，如何實現(xiàn)BIM 的數(shù)字化制造可以說是建筑行業(yè)的重點問題。對于建筑工作人員來講，需要充分了解到建筑的全生命周期，并在這一基礎(chǔ)上將BIM 與數(shù)字化建設(shè)進行融合，為未來建筑工作的開展奠定基礎(chǔ)。

1 BIM 與機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)融合的重要性

1.1 提高效率

通過使用BIM 技術(shù)，可以實現(xiàn)建筑信息的數(shù)字化和可視化，使設(shè)計師、工程師和施工人員能夠更好地理解和溝通設(shè)計意圖。同時機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)可以實現(xiàn)建筑部件的工廠化生產(chǎn)，大大提高施工效率，降低施工成本。最重要的是，BIM 與數(shù)字化技術(shù)之間的融合，可以幫助管理者更快地了解到工程建設(shè)問題，進而加以解決，該方式下工作效率有所提高，也有助于提高機電工程建設(shè)質(zhì)量。

1.2 優(yōu)化建設(shè)質(zhì)量

通過BIM 技術(shù)，可以實現(xiàn)建筑信息的全面管理和控制，避免設(shè)計錯誤和施工問題。而機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)可以實現(xiàn)建筑部件的精確生產(chǎn)和安裝，提高建筑的整體質(zhì)量。在實際施工中，工作人員可以利用該技術(shù)對工程設(shè)計進行優(yōu)化，同時可以盡快發(fā)現(xiàn)設(shè)計中所存在的問題，在這一基礎(chǔ)上，其工程風險將會有所降低，有助于后續(xù)建設(shè)的合理開展[1]。

1.3 促進機電工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展

通過BIM 技術(shù)，可以實現(xiàn)建筑信息的長期保存和更新，為建筑的運營和維護提供便利。而機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)可以實現(xiàn)建筑部件的循環(huán)利用，降低建筑的資源消耗和環(huán)境污染?？傮w來講，BIM 與機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)的融合，將推動我國建筑業(yè)的現(xiàn)代化和智能化，為建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

2 基于BIM 的機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)應用分析

2.1 信息管理

對于建筑項目而言，每個項目的實施都會涉及較多部門與工作人員，不同部門之間互相協(xié)作，才能夠保證最終項目可以順利完成。在實際建設(shè)過程中，工作人員大多會利用郵件或者是聊天工具等進行文件傳輸與修改，該方式下很容易出現(xiàn)版本混亂等問題，甚至會導致信息滯后。基于此，建設(shè)單位可以搭建更具有安全性的信息共享平臺，做好不同建設(shè)階段的銜接[2]。在這一平臺上，不同部門可以共同參與到BIM 方案的審核中，同時可以實時提取工程進度，完成成本把控等工作。此外，該平臺可以對各項數(shù)據(jù)進行分析總結(jié)，便于管理者的統(tǒng)一備份與管理，更具有便捷性與合理性。在實際平臺打造中，可以重點對以下模塊進行設(shè)計。

2.1.1 設(shè)計同步

在設(shè)計中要保證BIM 模型不僅支持在線同步，同時支持離線數(shù)據(jù)同步，該方式可以提高訪問速度。其設(shè)計流程可以設(shè)置為，圖審小組完成對圖紙的數(shù)字化審查，對其中的管線、方案等進行調(diào)整。在完成這一工作之后與設(shè)計人員、建筑人員等進行溝通，以便可以做好調(diào)整工作，保證施工的合理性。該方式可以有效提高圖紙審查效率，為后續(xù)建設(shè)工作奠定基礎(chǔ)。

2.1.2 施工協(xié)作

在施工協(xié)作模塊可以加入可視化交底內(nèi)容，工作人員可以將施工現(xiàn)場的具體狀況上傳到移動端，管理者據(jù)此可以對其進行二三維切換瀏覽，并對現(xiàn)場施工進行指導?，F(xiàn)場工作中，工作人員發(fā)現(xiàn)問題同樣可以上傳到平臺中，以此及時處理施工問題。在該方式下可以快速找到施工問題并加以解決。

2.1.3 進度控制

管理者可以利用BIM 系統(tǒng)完成進度控制，利用BIM模型記錄下施工進度，并進行實時更新。該方式可以讓管理者輕松的觀察到計劃與實際監(jiān)督之間的對比，同時有助于管理者了解項目進展，進而對施工節(jié)點進行有效控制。

2.1.4 質(zhì)量、安全管理

在質(zhì)量安全管理模塊中，需要對不同工作人員進行權(quán)限劃分，以此保證責任到人，可以隨時對施工問題進行管理。實際操作中，現(xiàn)場工作人員可以將所發(fā)現(xiàn)的問題記錄到平臺上，并將其連接到BIM 模型中。據(jù)此管理者可以找到相應的負責人，對問題進行追蹤，為后續(xù)維修提供依據(jù)[3]。

2.1.5 成本管理

成本管理中涉及審核、簽證、結(jié)算等，工作人員可以利用這一平臺對施工中所使用的材料等進行記錄，對成本進行整合計算。同時將相應數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到BIM 模型中，可以讓審核人員更清晰地了解到工程量成果等內(nèi)容，也有助于后續(xù)成本控制。

2.2 BIM 設(shè)計

在設(shè)計最初，工作人員需要先了解到企業(yè)內(nèi)部所制定的BIM 實施方案，并據(jù)此制定詳細的BIM 實施導則，對后續(xù)的管線排布等進行分析。該方式可以利用REVIT 等插件進行模型構(gòu)建，消除模型中的碰撞點等，初次建立模型。在后續(xù)對該模型進行優(yōu)化的過程中，可以將BIM 與3D 掃描技術(shù)相結(jié)合，以此捕捉建筑中的點云數(shù)據(jù)，并將其輸入配準軟件中，做好數(shù)據(jù)測量工作。其中所涉及的數(shù)據(jù)需要完成按照已訂貨設(shè)備等的尺寸進行記錄，保證數(shù)據(jù)的準確性。此外，可以將BIM技術(shù)與AR 等技術(shù)相結(jié)合，使得BIM 模型動態(tài)化，有助于提高人機交互效率，同時可以做好可視化處理，為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。在對綜合支吊架進行設(shè)計深化時，要了解到該支架本身多種多樣，且具有較強的荷載。工作人員需要先對其大小、位置等進行調(diào)整計算，完成一系列校核優(yōu)化之后，才能夠?qū)⑵淠Ｐ头湃胂到y(tǒng)中，保證其安全性及經(jīng)濟性[4]。另外，對預制圖進行設(shè)計深化時，需要按照實際狀況，將所選擇的管道材質(zhì)、長度等信息提取出來，建立編碼管理體系，以此生成較為詳細且準確的設(shè)計圖。其圖紙上同樣要標明項目名稱、出圖時間等，之后將其傳入平臺中做好共享。

2.3 預制生產(chǎn)，數(shù)字化智造

傳統(tǒng)機電安裝工程中，機械生產(chǎn)與施工技術(shù)之間向來處于獨立工作的狀態(tài)，但隨著數(shù)字化的不斷發(fā)展，這兩種工作方式逐漸有了融合跡象。建立機電數(shù)字化智造體系，并據(jù)此做好流水線制造對于提高機電工程建設(shè)效率來講是非常必要的。首先，在風管加工方面，其自動化生產(chǎn)線需要經(jīng)過開卷放料、送料、壓筋等多個階段，最后才會將風管制造完成。此外，這一過程中還需配備橢圓風管機等。這一自動化建設(shè)下可以保證設(shè)備誤差維持在0.2mm 之間。其次，在橋架預制加工方面，需要經(jīng)過送料、沖孔、成型等多個流程，其速度在10m/min 左右，工作效率急劇增加。在數(shù)字化預制生產(chǎn)背景下，各項流水線工作都可以利用先進工藝等完成制作，其最終所構(gòu)建出的成品本身精度高，且質(zhì)量較為可靠。

2.4 裝配施工，復檢驗收

從BIM 建模優(yōu)化管道進行分析，其施工處需盡量選用一體化預制加工，該方式可以保證支架與管道之間的同步裝配。在裝配過程中，工作人員需要先對裝配圖進行分析，之后再完成配件施工，同時要做好配件編號工作，不同編號的構(gòu)件都需要放置在相應的管道處，只有這樣才可以保證管道與配件之間的無縫連接。工作人員可以引入測量機器人，以此對構(gòu)件進行科學定位，做好支架固定工作。該方式可以盡可能地滿足施工要求，同時可以提高施工效率。該創(chuàng)新模式優(yōu)化了傳統(tǒng)施工工序，不需要過多工作人員介入，不僅降低了人力成本，同時提高了工程建設(shè)的精準度。

3 基于BIM 的機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)質(zhì)量的提升策略分析

3.1 加強技術(shù)研發(fā)

持續(xù)研究和開發(fā)BIM 與機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)的集成方法，優(yōu)化技術(shù)流程，提高技術(shù)融合的效率和質(zhì)量，有助于機電行業(yè)更順利的發(fā)展。在技術(shù)研發(fā)工作開展中，企業(yè)可以與相關(guān)大學、研究所的國家重點實驗室和研發(fā)團隊進行合作，組建一個專門負責BIM與機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)融合研發(fā)的團隊。在這一基礎(chǔ)上制定合理的研究目標及研究任務，保證后續(xù)研究順利進行。在技術(shù)研究過程中，要注重技術(shù)創(chuàng)新，努力突破關(guān)鍵核心技術(shù)，形成自主知識產(chǎn)權(quán)。同時要建立試驗基地，用于進行各類技術(shù)試驗和驗證，確保技術(shù)研發(fā)成果的實用性[5]。此外，企業(yè)內(nèi)相應技術(shù)人員要關(guān)注國際上BIM 與機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，及時了解新技術(shù)、新理念和新方法，為我國的技術(shù)研發(fā)提供參考。

3.2 重視人才培養(yǎng)

加強對建筑行業(yè)從業(yè)人員的培訓，提高他們對BIM與機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)的理解和應用能力，可以為技術(shù)融合提供人才保障。首先，人力資源培訓需圍繞組織的目標和戰(zhàn)略進行，讓員工明白他們所學的新技能與組織發(fā)展之間的聯(lián)系。通過目標激勵督促學員盡快運用所學培訓內(nèi)容產(chǎn)生效益，使培訓更加具有相關(guān)度，并讓每個人都更關(guān)注將其培訓所學應用工作的主要目標。其次，可以建立培訓制度，對學員及其直接主管進行組織管理。通過形成培訓制度、激勵機制等相關(guān)管理制度，使員工明白自己參加培訓后有了哪些方面的技能和特長，職位將有什么變動，薪酬待遇將會有什么變化，在充分了解到培訓的好處之后，員工會更積極地參與到培訓中。最后，可以為員工設(shè)定合理的培訓課程，以裝配式建筑與BIM 技術(shù)為核心進行課程體系重組，BIM 技術(shù)具有可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性特征，利用這些特征可實現(xiàn)教學改革，調(diào)整課程體系。在培訓過程中，同樣要加強實踐環(huán)節(jié)，使學員在實際操作中掌握新技能，增強培訓效果。企業(yè)可以聘請具有豐富實踐經(jīng)驗和教學能力的專業(yè)教師，提高培訓質(zhì)量。

3.3 促進產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同

推動建筑設(shè)計、施工、運營管理等環(huán)節(jié)的緊密協(xié)作，就可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈各方的信息共享和協(xié)同工作，提高該技術(shù)的應用效果。基于BIM 的機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)建設(shè)中，促進產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同可以通過以下方面進行。首先，要構(gòu)建一個集成BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的統(tǒng)一信息平臺，實現(xiàn)各參與方的信息共享與協(xié)同工作，提高溝通效率，降低信息傳遞誤差。同時要制定統(tǒng)一的協(xié)同工作標準與流程，明確各參與方的職責與任務，確保項目按照既定計劃與目標順利進行。其次，需做好供應鏈管理工作，通過BIM 技術(shù)實現(xiàn)建筑部品部件的數(shù)字化管理，提高供應鏈的透明度與效率，降低庫存成本，縮短采購周期。利用BIM 技術(shù)實現(xiàn)設(shè)計與施工的無縫銜接，提高設(shè)計方案的可行性與可施工性，降低施工中的變更與返工風險。此外，還可鼓勵產(chǎn)業(yè)鏈各參與方開展深度合作，形成戰(zhàn)略合作關(guān)系，共同推進項目進展，實現(xiàn)共贏發(fā)展。據(jù)此可以有效促進機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)的順利發(fā)展。

3.4 開展試點項目

實際操作中，企業(yè)可以選擇有代表性的項目開展BIM 與機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)融合的試點，總結(jié)經(jīng)驗，逐步推廣應用。首先，在項目選擇方面要考慮到項目的規(guī)模、復雜度、類型等因素，以確保試點項目具有一定的普遍性和參考價值。并結(jié)合試點項目的特點，制定詳細的BIM 與機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)融合實施方案，明確項目目標、技術(shù)路線、組織結(jié)構(gòu)、資源配置等方面的內(nèi)容[6]。在技術(shù)使用之前，企業(yè)要對參與試點項目的人員進行BIM、機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)等相關(guān)培訓，提高人員的專業(yè)素質(zhì)與技能水平，確保項目順利推進。在這一基礎(chǔ)上要對試點項目的實施過程進行實時監(jiān)測與評估，收集數(shù)據(jù)，分析問題，不斷優(yōu)化技術(shù)與流程，為全面推廣提供經(jīng)驗和依據(jù)。

4 結(jié)語

綜上所述，基于BIM 的機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)依然存在不足，尚在發(fā)展中，為了保證該技術(shù)的合理使用，企業(yè)需要對其技術(shù)進行深入鉆研，并找到其中的技術(shù)要點，為后續(xù)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。此外，還需從人員培訓、技術(shù)研發(fā)等多個角度對該技術(shù)進行優(yōu)化創(chuàng)新，提高技術(shù)應用水平，為后續(xù)機電數(shù)字化全裝配建造技術(shù)的使用奠定基礎(chǔ)。