BIM技術在某大型國際水電項目中的運用

孫正華，徐 林，況 淵，黃 潔，王正清

(中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

1 概述

國內水電市場競爭日趨激烈，我國大部分企業開始角逐于國際市場，不僅要與法國科因貝利公司、美國美華集團、英國邁克丹納公司、澳大利亞雪山公司、德國拉美爾公司等國際頂級設計咨詢公司競爭，更需要與國內諸多著名咨詢公司較量[1- 2]。如何在此激烈的競爭中取得優勢，實現彎道超車，是國內企業面臨的考驗。特別是因為設計理念的不同，對國際工程實踐缺乏經驗是國內企業中標率不高的根本原因[3- 4]，那么我們就必須依靠新設計技術，以彌補這方面的不足。

BIM(Building Information Modeling)技術是由Autodesk公司在2002年率先提出，經過10多年的發展，已經開始大量運用于水電項目設計及施工中，并且取得了一定技術優勢[5- 8]。國內外的BIM技術設計也基本處于同一起步階段，想要實現在國際項目競爭中取得優勢，就要求國內企業在BIM技術運用方面有所突破[9- 12]。某院在大型國際水電市場業務中運用BIM技術運用積累了一些經驗，現將其在某大型國際水電項目投標及基本設計過程中運用BIM實踐經驗[12- 14]與大家進行分享，以期國內企業在國際水電項目中的BIM技術運用有所突破。

2 BIM技術應用情況

2.1 項目簡介

某大型國際水電站的工程任務為發電、防洪和環境供水。工程擋水建筑物由1座碾壓混凝土主壩和4座土石副壩組成，擋水主壩最大壩高為131.00m，4座副壩總長16.7km，其正常蓄水位為184.00m，水庫總庫容超過300億m3，電站總裝機容量2115MW，年發電量6307GWh，工程建成后將使坦桑尼亞全國電力裝機容量增加1倍以上。中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司在該項目投標中使用BIM技術，并成功中標，在基本設計階段(相當于國內水電項目的預可研和可研階段)系統性運用BIM技術進行設計，在短短2個多月的時間內，按合同要求完成基本設計階段工作。

2.2 采用BIM技術的原因

為了在該大型國際水電項目投標中突出亮點及技術優勢，以及分析總結項目特點，經過深入討論，基于以下原因，項目部決定開展BIM技術運用于該項目的投標及基本設計工作中。

(1)本項目為大型國際總包項目，投標單位眾多，中標難度極大，業主及總包要求高。

(2)項目涉及專業眾多，方案比選多，參與單位和人員多。

(3)項目投標及基本設計階段周期短，需打破傳統設計流程和溝通壁壘。

(4)以數字工程信息模型為載體，打破語言溝通障礙。

2.3 項目BIM應用情況

在項目投標階段，利用BIM技術進行了多方案比選，并以BIM模型為基礎開展了效果圖和三維動畫應用，提升了投標文件質量，促成了總包簽約，加快了項目落地；在基本設計階段系統應用BIM技術，借助無人機和GIS技術快速完成測繪工作并復核業主資料，多專業同步協調開展設計工作，隨著勘測設計的深入，同步優化調整水工設計，打破了傳統設計流程和溝通障礙；設計人員自主開展三維設計、研發中心提供軟件，高效應用二次開發技術支持的生產模式，既保證了設計的意圖的真實表達，也確保了設計成果的輸出效率；應用我院數字工程生產管理系統(PDM)，在線質量控制，確保二、三維設計成果經過嚴格校審，確保成果質量；在國際審查中，以BIM模型為載體，提升了匯報效果和設計品質，尤其是有效的提升了第三方(國外)工程師審圖的效率，減少工期風險，解決了語言溝通中的聽不懂、聽不清、理解不了的痛點，使工程師之間能夠使用簡單詞匯進行交流，避免了溝通中的理解偏差，能夠快速應對專家的評審意見，全方面提升應對的時效性；以數字工程平臺為基礎，打造設計數據安全管理平臺，集數字模型、報告和圖紙為一體，實現項目文件在線管理。

2.4 項目BIM應用特點及應用價值

(1)系統應用BIM技術，實現多專業同步協調設計，提升了設計效率和成果輸出質量，如圖1所示。

(2)充分發揮BIM技術優勢，突破設計瓶頸，打破傳統設計流程和溝通障礙，快速驗證方案可實施性，提升設計成果品質，如圖2所示。

(3)以BIM模型為載體，解決國際項目語言溝通中的聽不懂、聽不清、理解不了的痛點，使工程師之間能夠使用簡單詞匯進行交流，避免了溝通中的理解偏差，如圖3所示。

(4)二、三維設計成果經過在線數字工程管理平臺(PDM)校審，保證設計成果質量，如圖4所示。

(5)運用先進的BIM設計技術，為中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司贏得此次標段，開拓了國際市場，提升了國際競爭力。

2.5 主要成果

(1)投標階段，多方案設計比選，快速驗證方案的可行性，如圖5所示。

(2)投標階段，BIM設計成果輸出，提升設計品質，如圖6所示。

(3)基本設計階段，無人機航拍+GIS運用，快速復核業主資料，如圖7所示。

(4)基本設計階段，隨著地質勘測深入，不斷調整地質模型，同步更新水工模型，如圖8所示。

(5)基本設計階段，借助我院自主開發軟件，快速進行工程量計算和更新，如圖9所示。

(6)數字工程生產管理平臺(PDM)，在線管理校審流程，嚴控設計質量，如圖10所示。

(7)打造設計數據安全管理平臺，集數字模型、報告和圖紙為一體，實現項目文件在線管理，如圖11所示。

圖1 多專業在線協同設計

圖2 突破設計瓶頸

圖3 打破語言溝通障礙

圖4 保證設計成果質量

圖5 項目特點

圖6 項目三維彩圖

圖7 測繪專業BIM運用

圖8 地質專業BIM運用

圖9 水工專業工程量累積曲線提取

圖10 PDM平臺質量管控

圖11 BIM數據安全管理平臺

2.6 BIM技術應用效益及創新

2.6.1應用效益

開拓國際市場——BIM技術的運用，展示中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司設計水平，提升在國際項目中影響力，開拓了國際市場，促進了總包協議的簽訂，并贏得此標段。

提高設計效率——多專業協同設計節約了專業間配合和溝通時間，利用無人機航拍和GIS技術，快速復核了業主提供的設計資料，以及設備及元器件庫、自主開發軟件的應用，提高綜合設計效率40%。

提高產品質量——多專業協同設計、碰撞檢查和三維校審減少設計錯誤80%，BIM模型的直觀性促進了設計方案的最優解。

提高服務質量——BIM模型、效果圖、三維動畫、數字展示、審查匯報等方面得到了各方的贊譽，促進了設計方案的快速落地實施。

提高核心競爭力——本項目的BIM技術應用，進一步增強了設計院的綜合競爭力，為國際水電業務提供了BIM設計解決方案。

2.6.2應用創新

摸索出一套完整的大型國際項目BIM設計流程管理模式，以及積累了BIM模型標準化運用經驗，能快速提升設計效率和質量，為國際項目溝通順暢提供了強有力的支持。

3 結語

(1)BIM技術在工程設計中的角色，不是簡單的創建三維模型，而是要踐行將設計師從重復性勞動中解放出來、提升設計效率和質量的理念。要將BIM的技術研發和BIM技術應用緊密結合，在項目應用中發現需求，在開發中不斷完善BIM解決方案、提高設計效率和質量。

(2)建模方案的標準化、規范化提升設計效率的重要途徑之一，凡事預則立，不預則廢。項目開展三維設計之前，執行統一的建模方法、建模精度，無論對設計建模效率，還是校核審模效率，以及最終的用模效率，均可做到有效提升。

(3)與國內設計項目對比，國際項目由于認知觀念上的不一致，設計審批更為嚴苛，以及非母語交流環境的偏差，更需要設計對多個方案進行全面、直觀呈現，進而促進設計方案通過評審。BIM技術正是能夠有效解決國際項目設計存在的這些痛點，解放生產力，減少溝通障礙。