智能化結合BIM 在工程中的全過程運用

常紅波

（中通服咨詢設計研究院有限公司）

1 引言

智能化結合BIM 建筑信息模型(Building Information Modeling)，可應用于建設全過程，基于三維可視化場景，通過計算機協同工作，將建設工程全生命周期中產生的相關信息和數據添加在三維模型中，進行控制和管理。

建設全過程主要包括：前期咨詢、規劃、設計、招投標、施工、結算、運維等，智能化結合BIM 運用，一般是通過智能化集成系統（IBMS）[1]，結合設計協同平臺、各方交互平臺、運維管理平臺等，在建設全過程中輔助決策、管理。BIM 模型貫穿整個項目流程，將模型變為管理工具，指導施工作業及運行維護，及時發現并解決各類問題，下面就工程中設計、施工、運維三個主要過程的運用做詳細介紹。

2 設計階段的運用

智能化結合BIM 在設計階段實施的主要目標有：展示各種設備（如大屏）尺寸及安裝位置與周邊環境布局是否合理[2]；建立完整的管線模型，對設計圖紙進行校核，發現設計問題，減少施工中的設計變更；對管線模型進行碰撞檢查，出分析報告，解決管線之間的碰撞，減少施工中的調改、返工；合理優化管線模型，充分考慮安裝及檢修空間，盡量提高設計凈高；對管線進行優化，出具管線穿梁、結構板預留洞圖紙，避免后期開洞；對機房管線、管井等復雜區域合理優化，出具深化圖紙，保證機房內凈高及管道排布整齊美觀；通過模型導出平面、剖面及三維圖紙，對管線準確定位，指導現場施工，加快施工進度；運用VR 技術進行精裝樣板間展示，直觀感受現場實際情況；通過云平臺協作，確保施工模型與設計模型保持一致，保證BIM 竣工模型與現場安裝的一致度。

圖1 設備-結構碰撞檢查報告

圖2 設備-設備碰撞檢查報告

如下圖（見圖1、圖2），進行碰撞檢查，找出各專業的各項碰撞。對碰撞報告進行分析、排除，并針對性地調整，在設計階段預先解決大部分問題，避免施工時不必要的變更與返工。

綜合專業圖紙、模型，根據管線排布、各區域標高、整潔美觀、操作空間等要求，分別對專業設計進行優化，出具設計問題反饋表。如下兩圖（見圖3），分別為優化前后的凈高對比，對管線進行優化，提高車道、車位及房間等的凈高，差距明顯。

3 施工階段的運用

設計與施工階段容易存在銜接不緊密的問題，設計階段的數據成果難以實時、無縫流轉到施工階段。通過基于云端的BIM 交互平臺，可無縫對接業主、監理、設計、施工等項目參與單位，共同參與到項目的全生命周期的管理中，讓各方集中在統一的BIM 云平臺上協同工作，形成設計、施工資料的閉環管理。根據現場施工情況及設計變更，完成模型的深化、調整、施工模擬、安裝模擬及節點詳圖深化等工作，按業主要求及時、有效指導現場施工，及時記錄和處理各類問題，保障信息的及時 準確。

1）圖紙和模型統一、交互

項目設計圖紙、模型可以全部整合至云端BIM 交互平臺進行統一管理，并將圖紙、模型相互關聯，二維三維聯動查看，使得查閱更便利，表達更 清晰。

2）輕量化及移動端

BIM 交互平臺上的模型已經進行了輕量化轉換，降低了BIM 設備需求。施工現場發現工程問題及時通過移動端批注，并實時上傳到云端平臺，讓各參與單位責任人及時追蹤和整改發現的工程問題。

圖3 運貨通道凈高比較圖

圖4 客戶端、移動端施工管理圖

3）記錄、追蹤并解決問題

各參與單位人員通過各自賬號登錄BIM 交互平臺，可在云端方便的查看跟自己相關的BIM 項目及相關問題，及時進行記錄、追蹤并解決。

4）施工階段BIM 技術運用的主要優勢體現在三維技術交底，深化方案比選、三維模擬及優化，進行施工模擬，施工資料的管理；對施工現場進行預先的規劃建模，合理安排運輸車道，明確塔吊位置及控制范圍，對各類區域進行詳細劃分；將施工進度計劃與具體構件相關聯，可自動生成隨著時間推移而變化的施工進度模擬動畫；將相應的資金投入使用情況添加進施工進度計劃中后，可生成附帶時間軸和資金流的5D 施工模擬動畫，讓建設單位對現場施工方案和資金投入使用情況進行了解和優化，從而節約成本，合理安排工期。

利用客戶端軟件、移動端APP 程序，與BIM 施工管理平臺相對接，全過程管控項目的施工建設。如下圖所示（見 圖4）：

4 運維階段的運用

運維階段BIM 技術運用，主要是結合建筑設備監控、智能照明、電梯監控等系統，對空調系統、新風系統、室內空氣質量監測系統、電梯系統、建筑照明系統等進行監測、控制、調節、計量，從而實現最優化運行，達到集中管理、節約能源的目的[1]。另外，可與安全防范、人員定位、公共廣播、火災報警等系統結合，實現火災等緊急情況下的自動播報、應急響應以及立體直觀的疏散指 引等。

BIM 運維管理平臺，結合各子系統的數據流，完成對建筑設備的集中監控和管理，將運行情況歸納、分析、共享，該部分能與大樓智能機電設備進行聯網通信。所有的重要設備都可在BIM 模型上，顯示其狀態信息，并可基于彈框面板的形式，實現現場設備的控制。可將BIM 模型與系統原理模型進行頁面切換，可快速實現設備監控與現場定位。可在BIM 模型的對應設備進行實時狀態的反饋，點擊相應的設備模型，可直接顯示該設備的相關狀態及基本信息。

通過BIM 運維管理平臺，可以監視現場機電設備如冷熱源、新風機組、空調機組、各類水泵的運行狀態、故障報警、手自動狀態、開關啟停等數據。BIM 運維管理平臺通過接口以實時方式與智能化集成系統或建筑設備監控系統連接，BIM 運維管理工作站可以進行設備運行的集中監控管理。

電梯運行狀態監視，能夠直觀顯示當前電梯所在的位置，能夠實現電梯故障、報警信息的采集，并能夠通過平臺的報警服務第一時間通知相關管理人員。在BIM 模型中，直梯實體模型可基于建筑整體進行展示，扶梯實體模型可基于局部進行展示。

通過智能照明管理系統提供的接口，對各區域的照明系統做監測和控制，包含公共區域、景觀照明等。根據當前分區占用情況來控制照明，并能從遠程監控各區域的場景照明。通過時間計劃進行定時開啟、關閉，可以通過信息模塊進行遠程控制。在BIM 運維管理平臺上，通過照明子系統獲取對應的燈光控制與狀態信息，通過平臺中的燈光實時渲染，模擬建筑現場實際的燈光開關，可在平臺中由使用人員根據實際需要自由組合各種控制策略。

圖5 監控攝像頭示意圖

圖6 火災應急預案管理示意圖

BIM 運維管理平臺可以實時顯示各子系統關鍵數據信息、工單信息、報警/ 消息信息列表、能效實時統計數據等。基于BIM 模型漫游時可360°自由查看，當點擊攝像頭時，可以彈出實時畫面，并且右下角可以附漫游時的小地圖，整體觀看所處的位置[2]（見圖5）。

發生危險事故時，可以選擇災害類型，進行逃生路徑設置，自動生成應急預案庫。譬如發生火災時，BIM 運維管理平臺聯動各子系統動作：應急廣播系統自動進行播報，消控室、指揮中心信息大屏自動彈出火警信息和現場監控畫面，并可實時調取相關場所監控畫面，BIM 模型中直觀顯示火災路徑自動規劃，并標識消防設備的具體位置及詳細參數信息（見圖6）。

5 結語

智能化結合BIM 技術的使用，通過建立三維信息模型，利用軟件的可視化、參數化等功能，可直觀地展示各類信息。在設計過程中，形象化表述設計思路，通過對整體模型進行分析推敲、反復對比、更新深化，實現精確設計。在施工過程中，可提升樓層凈高、優化管道布置，解決管道碰撞問題，減少變更返工，進一步提高施工質量、進度、安全，合理控制造價。在運維過程中，根據現場實際施工、維修更換情況，完成對模型的校對、屬性信息導入等完善工作，確保最終提供的模型數據與現場實際情況一致，以便使用單位、物業進行維護 管理。