建筑全生命周期的小船不翻的秘密
——基于自主BIM平臺的建筑機電安裝工程模塊化生產、集成交付及運維技術

文｜劉芳青

智能手機掃描二維碼應用

“頭痛醫頭，腳痛醫腳。”由于行業的“割裂”特性，哪個環節出問題就在那個環節想辦法，是建筑行業常見的解決問題方式。而這，讓我們和甲方友誼的小船可能一不小心說翻就翻。

近年來，計算機技術已經廣泛用于設計和施工等單項生產任務，但幾乎還未用于建設過程中的全過程信息管理，這一方面導致了信息的扭曲和丟失；另一方面使面向全過程的工程分析和管理難以實現。這也是我們不能像醫院治病一樣給出全面的診斷分析報告的原因所在。

那么，我們是否可以嘗試搭建一個通用的建筑機電安裝工程信息管理平臺，對建筑機電安裝工程施工及運維階段的信息進行共享和充分利用呢？

“我們長期以來從事的基于BIM技術的研究使這個設想成為可能”，來自中建三局一公司安裝公司技術中心的BIM課題研究員王興坡說道，“一個貫穿建筑全生命周期的建筑機電BIM模型，可以為建筑各階段、各參與方之間的信息共享和協同工作等問題提供有效解決方案。”

一個打破“信息孤島”的平臺

自主BIM平臺是由中建三局一公司和清華大學聯合研發的BIM應用平臺。利用BIM應用平臺在項目建設過程中可以進行實時修改、補充建造信息，至竣工驗收時，形成與實際建筑一致的BIM模型集成交付給業主，實現了數字化集成交付。

“我們采用一種類似白描的手法來建立模型，模型反映實體的外觀、形態，實現理解模型的用意，并重點通過這個模型實現工程信息的管理。自主BIM平臺利用通用的IFC文件，采用BIM實體模型與包圍表面模型兩種技術，簡化了系統，使存儲、移交成為可能。與實體模型相比，表面模型非常適合計算機處理，可以大大提高IFC文件的讀取速度。與建立實體模型的軟件平臺對比，我們的做法優化了圖形顯示和模型表達技術。”課題負責人尹奎向筆者介紹了這個平臺所使用的獨特建模方式。

自主BIM平臺包涵4個系統：基于C/S架構的預制構件深化設計系統、基于B/S架構的輔助施工管理系統、移動平臺信息管理系統和基于C/S架構的機電設備運維管理系統，分別應用于機電安裝工程施工的不同階段。

“BIM模型中關鍵構件均關聯了圖紙、建造、設備操作、維護維修等信息，形成了龐大的數據庫。構件信息與構件三維圖形關聯集成。關聯信息主要通過模型中構件的編號實現建筑構件、設備的上下游關聯，以便設備邏輯查詢、追溯，實現快速協調、控制。就像針對一個人建立海量的數據庫，通過此人的身份證即可查詢到一連串的信息。”王興坡打了個比方。

一種先進的模塊化生產自動設計技術

有了BIM平臺以后，預制構件的模塊化自動設計變得非常容易。

當我們拿到一堆樂高積木，準備快速拼裝成一個房子，我們會怎么辦呢？按圖索驥是最便捷也是最有效的方法。先按照設計圖找到房子的每一個小塊，然后進行組合。

同樣的道理，基于自主BIM平臺的機電管線模塊化的自動設計的優勢在于，我們已經在平臺中高效出色的完成了設計工作，根據建立的初步BIM模型，快速識別并設計出管組模塊，并通過模型中已有的設計單元選擇最優方案形成設計圖。

集成交付IFC模型并讀取模型中數據

建筑機電工程集成交付平臺

機電安裝施工過程中機電管線的深化設計是非常重要的。自動模塊化設計的主要思路是將橫截面內管道放置在一個平面直角坐標系內。在平面直角坐標系內x,y方向上尋找可以劃分的點形成網格，然后保留整個管道都在網格內，尋找最合適的網格集合，最后形成合理的模塊化設計方案。

深圳機場T3航站樓集成交付整體模型

武漢宜家項目預制加工模塊設計

建立BIM模型后，給定任意一組管道的橫截面，首先從x方向由小到大遍歷管道，如果管道的某側跟其它管道在x方向上不重疊，則記錄該位置，繼續尋找下一位置，若兩個相鄰的位置間隔小于某個固定值，則跳過（表示中間不能放一根立柱）；如果該位置與某跟管道在x方向有重疊，則以該管道的右側為起始點，繼續遍歷，如果相鄰的位置間隔大于固定值，則在位置中間插入一根立柱。同理，y方向也是如此，最后添加管道的外邊框，這樣就形成了若干個格子，若某個格子中不包含管道，則去除該格子下方的橫梁，最終形成一個合理的外框架。

這種算法可以快速設計管線綜合剖面，設計一種基于BIM的管組，泵組。項目上將組合管道按固定的長度（一般為6-8米）分為一節，每一節采用一個框架進行固定，該框架跟其內組合管道即構成一個管組單元。

一個高效的運維信息管理系統

工程竣工后，客戶發現有地方出了問題，半夜打電話要求維修，然后我們火速趕往現場進行檢修，以前往現場的速度凸顯“工匠精神”？拒絕這樣的低級套路。我們的初衷是“多點真誠，少點套路”；出現這樣的問題，客戶只需要一個二維碼。

運維信息瑣碎，經年累月的資料多，日常工作重復性大，運維信息管理工作亟待提高效率。結合我們自主的BIM平臺可簡化運維工作業務流程，實現重復工作提醒功能，利用現在的手機掃一掃二維碼就可以實現信息的流通處理。

利用互聯網技術，實現了多種存儲和訪問機制，用戶可以通過電腦或智能手機讀取記錄在BIM中的重要信息，或者直接下載項目BIM模型，為客戶保留、查找工程竣工資料，記錄維護數據提供了多渠道的可靠保障，是實現工程檔案全生命周期信息化的最佳方法。

BIM應用平臺還有物業管理功能，物業維護人員可通過系統，直觀快捷地獲取設備關聯的全套工程圖紙信息及運營維護統計信息、記錄設備運行參數，還可以使用智能手機隨時掃描粘貼于設備、部件上的二維碼，在現場即可完成相關信息的查找，為維護維修管理提供了全面、高效的數據支撐。結合物業管理流程，隨時通過智能手機發起和處理設備采購、維護指令等。

這套神奇的系統在中建三局一公司承建的武漢及北京英特宜家購物中心、深圳嘉里建設廣場二期工程、深圳T3航站樓、上海虹口SOHO項目等工程中成功應用。使用共同的BIM數據中心，運行在不同的終端之上，在建筑管道工廠化全過程信息管理的不同階段實現特定的功能。實現了基于BIM模型的樣板化施工、基于BIM模型的技術交底、基于BIM模型的溝通協調，實現了建筑機電施工過程和物業運行維護階段等信息的共享，為物業人員提供了高效的運維手段和平臺，保障了機電設備及其各子系統的安全運行。

從立項至今，基于自主BIM平臺的建筑機電安裝工程模塊化生產、集成交付及運維技術的綜合實施，有效保障焊接質量、安裝質量，確保整體管道施工質量，滿足設計及施工規范要求。較之傳統做法安裝質量顯著提高，工廠焊縫無損探傷100%合格，一次驗收合格率100%。較之傳統做法提高工效40%～45%，節約機械及措施費用33%～35%，節省材料費用8%～10%，取得了良好的經濟和社會效益。

運用了這個系統以后，你還怕你和業主友誼的小船說翻就翻么？