面向全生命周期的BIM技術(shù)在地鐵供電系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要

近年來，地鐵建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。BIM技術(shù)因其可視化和參數(shù)化等特點(diǎn)，在項(xiàng)目建設(shè)方面有巨大的優(yōu)勢(shì)。本文探討了BIM技術(shù)在地鐵供電系統(tǒng)全生命周期的應(yīng)用，針對(duì)項(xiàng)目的不同階段，提出相應(yīng)的目標(biāo)和實(shí)施方案，為地鐵供電系統(tǒng)的項(xiàng)目管理提供借鑒。

關(guān)鍵詞

全生命周期;BIM技術(shù);供電系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： ?TU17;TU71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.07.072

0 引言

隨著BIM（建筑信息模型）技術(shù)的引進(jìn)，建筑工程項(xiàng)目管理模式有了重大革新。傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理將設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)分割成獨(dú)立部分，各階段信息無法共享[1]，在工期控制、質(zhì)量控制、成本控制上有明顯的短板。面向全生命周期的BIM技術(shù)，通過對(duì)各類數(shù)據(jù)集成和關(guān)聯(lián)，將各階段的子模型綜合形成完整的BIM[2]。該技術(shù)使不同參建方既能在各自的領(lǐng)域有所側(cè)重，又能通過統(tǒng)一的模型實(shí)現(xiàn)信息互通，全方位指導(dǎo)工程建設(shè)。地鐵供電系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，面向全生命周期的BIM技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用，有著重要意義。

1 BIM技術(shù)在地鐵供電系統(tǒng)全生命周期的應(yīng)用價(jià)值和意義

面向全生命周期的BIM技術(shù)，通過集成地鐵供電系統(tǒng)各階段相關(guān)信息，保證在供電系統(tǒng)生命期內(nèi)工程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、一致性和連續(xù)性。其應(yīng)用價(jià)值和意義主要包括：

（1）模型可視化。從設(shè)計(jì)源頭建立可視化的三維模型，能夠直觀發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

（2）參數(shù)化管理。通過模型與實(shí)際物料的參數(shù)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)全過程精細(xì)化管理。

（3）信息一致性。基于統(tǒng)一的工程模型，項(xiàng)目各參建方能夠進(jìn)行全方位信息交互，保證工程信息與實(shí)際情況一致。

（4）數(shù)字化移交。建立全過程管理機(jī)制，使工程建設(shè)數(shù)據(jù)完整傳遞和記錄，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化移交。

2 面向全生命周期的BIM技術(shù)各階段應(yīng)用目標(biāo)

BIM技術(shù)不僅解決方法的問題，更解決過程的問題，從根本上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等階段的信息連通。項(xiàng)目參建各方通過共享的信息模型，做出相關(guān)決策。各階段應(yīng)用目標(biāo)如下：

2.1 設(shè)計(jì)階段

（1）基于中心模型進(jìn)行供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì);

（2）通過參數(shù)化建模優(yōu)化方案，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和出圖效率;

（3）與其他專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，例如三維碰撞檢測(cè)等;

（4）通過BIM模型進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)交底。

2.2 施工階段

（1）通過參數(shù)化模型和虛擬建造技術(shù)，關(guān)聯(lián)施工進(jìn)度;

（2）通過可視化模擬，改進(jìn)施工方案，指導(dǎo)工藝流程;

（3）通過BIM編碼，實(shí)現(xiàn)模型與物資的映射，方便物資管理和跟蹤;

（4）通過跟進(jìn)修改BIM模型，統(tǒng)計(jì)工程量，實(shí)現(xiàn)施工成本控制;

（5）借助可視化手段進(jìn)行技術(shù)交底，直觀展示施工要點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理。

2.3 運(yùn)維階段

（1）以參數(shù)化、可視化實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)管理、空間管理和運(yùn)維狀態(tài)管理;

（2）將模型與實(shí)際關(guān)聯(lián)，對(duì)運(yùn)營(yíng)資產(chǎn)進(jìn)行跟蹤，實(shí)現(xiàn)物料管理;

（3）通過數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，對(duì)運(yùn)維事件等相關(guān)信息進(jìn)行記錄和分析。

3 全生命周期下BIM技術(shù)的實(shí)施方案

3.1 設(shè)計(jì)階段

3.1.1 軟件平臺(tái)

目前，主流的BIM平臺(tái)主要由Autodesk、Bentley和Dassault三家公司提供。由于Autodesk系列軟件側(cè)重建筑領(lǐng)域，且該平臺(tái)在二維設(shè)計(jì)上有不可替代的優(yōu)勢(shì)，因此，地鐵供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)推薦選取Autodesk平臺(tái)。

3.1.2 設(shè)計(jì)方案

基于BIM技術(shù)的地鐵供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

其中，設(shè)計(jì)管理平臺(tái)為核心部分。通過與中心模型管理平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，調(diào)用知識(shí)庫(kù)[3]（包括設(shè)備族庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和圖庫(kù)等），完成模型設(shè)計(jì)、專業(yè)設(shè)計(jì)和分析處理等，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果的發(fā)布。

地鐵建設(shè)涉及多專業(yè)、多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)存在著數(shù)據(jù)交換不充分、信息不通暢等問題。BIM技術(shù)可同步實(shí)現(xiàn)專業(yè)內(nèi)容設(shè)計(jì)和專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)。通過訪問統(tǒng)一的中心模型，各專業(yè)人員在各自的工作集內(nèi)完成相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)，并及時(shí)同步，保證信息互通，提高設(shè)計(jì)效率。通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，打破原有設(shè)計(jì)模式下的“信息孤島”，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)。此外，利用三維模型進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)，相比人工統(tǒng)計(jì)，更加客觀準(zhǔn)確。

3.1.3 設(shè)計(jì)交付

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)以二維圖紙作為施工依據(jù)，不便于指導(dǎo)施工進(jìn)度、運(yùn)營(yíng)管理等[4]。通過發(fā)布二維與三維模型相結(jié)合的設(shè)計(jì)成果，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化移交，可以對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。

3.2 施工階段

3.2.1 基于BIM 的4D 虛擬建造

基于BIM 的4D 虛擬建造技術(shù)，指的是在3D 建筑信息模型加以時(shí)間維度，制作4D 模擬動(dòng)畫，并借助可視化設(shè)備對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行虛擬描述[5]。傳統(tǒng)方法由于自身缺陷，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃的優(yōu)化比較局限，很多問題往往在施工階段暴露。通過基于BIM的4D虛擬建造技術(shù)，對(duì)施工過程反復(fù)模擬，提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題，逐一制定應(yīng)對(duì)措施，從而優(yōu)化施工方案。

3.2.2 施工進(jìn)度管理

傳統(tǒng)的施工進(jìn)度計(jì)劃通過橫道圖、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖等純文本形式表達(dá)，不夠直觀，且不便于對(duì)項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)度跟蹤分析，實(shí)際操作往往會(huì)出現(xiàn)各種問題。基于BIM的施工進(jìn)度管理，充分利用可視化手段對(duì)實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行跟蹤管理，并與施工計(jì)劃對(duì)比，直觀掌握工程的施工情況和問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度和質(zhì)量的精確控制。

3.2.3 竣工移交

工程竣工后，施工單位將供電系統(tǒng)BIM模型進(jìn)行分類整理和數(shù)字化移交。施工單位需確保移交模型與實(shí)際情況吻合，為數(shù)字化運(yùn)維提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

3.3 運(yùn)維階段

通過建立運(yùn)維管理平臺(tái)，結(jié)合設(shè)備的屬性信息、空間信息、狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化運(yùn)維管理。

3.3.1 設(shè)備信息管理

（1）設(shè)備參數(shù)信息

建立供電系統(tǒng)設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù)，包括模型信息、編碼信息等。將三維模型和靜態(tài)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，能夠直觀、全面地查看不同設(shè)備的參數(shù)。

（2）設(shè)備空間信息

傳統(tǒng)的運(yùn)維系統(tǒng)中，不同設(shè)備的位置信息和參數(shù)信息是非關(guān)聯(lián)的，通過二維圖紙進(jìn)行信息展示，難以直接對(duì)應(yīng)[6]。BIM模型對(duì)設(shè)備的定位管理和參數(shù)驅(qū)動(dòng)，便于運(yùn)營(yíng)人員及時(shí)掌握系統(tǒng)的動(dòng)向，為供電系統(tǒng)提供更加便捷的維護(hù)方案。

（3）設(shè)備狀態(tài)信息

通過與監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，及時(shí)獲取供電系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和事件記錄，如設(shè)備運(yùn)行工況、能耗情況、故障信息等，在模型中實(shí)時(shí)更新和統(tǒng)一管理。

3.3.2 運(yùn)維信息管理平臺(tái)

基于BIM的運(yùn)維信息管理平臺(tái)（見圖2），包括設(shè)備信息管理、工程管理、資料管理、運(yùn)維信息管理以及相應(yīng)的通訊接口和數(shù)據(jù)處理單元等。

運(yùn)維階段通過BIM數(shù)字化管理，全面提升信息集成度和信息化管理能力。在BIM模型上可以看到整個(gè)供電系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，如設(shè)備建設(shè)信息、運(yùn)維信息等。還可查看系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，如設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、事件報(bào)警等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，還能進(jìn)一步提高運(yùn)維管理工作的自動(dòng)化和智能化水平。

4 存在的問題

BIM作為一種新型技術(shù)，對(duì)管理模式提出了更高的要求。對(duì)于地鐵供電系統(tǒng)工程建設(shè)，BIM技術(shù)的應(yīng)用還不夠成熟，主要體現(xiàn)在：

（1）標(biāo)準(zhǔn)欠缺。目前缺乏完整的地鐵BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于各專業(yè)的協(xié)同缺乏指導(dǎo)，在各階段交付上沒有統(tǒng)一的技術(shù)要求，不利于正向設(shè)計(jì);

（2）軟件平臺(tái)。供電系統(tǒng)作為站后專業(yè)，其BIM設(shè)計(jì)需依托建筑模型來完成，因此軟件平臺(tái)的選擇往往比較被動(dòng)，基于不同平臺(tái)做二次開發(fā)還會(huì)消耗額外的人力物力;

（3）人才隊(duì)伍。BIM技術(shù)對(duì)各參建方都提出了新的要求，目前還不具備足夠的BIM技術(shù)人才，一定程度限制BIM技術(shù)的發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

地鐵供電系統(tǒng)的建設(shè)受建設(shè)流程和專業(yè)協(xié)調(diào)的約束，傳統(tǒng)的管理和移交方式信息難以貫通，不利于工程精細(xì)化管理。面向全生命周期的BIM技術(shù)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)工程管理方式的不足，實(shí)現(xiàn)各參建方、各階段的無縫銜接。該技術(shù)的應(yīng)用，為供電系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維提供了數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)保障，有利于實(shí)現(xiàn)工程在質(zhì)量、成本、周期等方面的控制目標(biāo)。

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