BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目建設(shè)全過程中的應(yīng)用

■ 中信工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司 宋燕舞

BIM技術(shù)作為建筑行業(yè)數(shù)字化運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)，承載著建筑工程全過程信息，是建筑行業(yè)信息化的重要基石。作為工程全過程信息載體，BIM技術(shù)集成了建筑工程項(xiàng)目全生命周期（包括設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)等）的工程數(shù)據(jù)，與工程項(xiàng)目建設(shè)全過程的結(jié)合十分密切，應(yīng)用日益廣泛。BIM的核心優(yōu)勢(shì)在于建筑信息的可視化以及BIM工程全過程信息集聚，以數(shù)字化的方式表達(dá)工程項(xiàng)目的實(shí)施實(shí)體與功能特性，高效整合工程項(xiàng)目全生命周期的實(shí)施流程，確保設(shè)計(jì)理念得到有效執(zhí)行并系統(tǒng)化解各類風(fēng)險(xiǎn)，日益成為建筑行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和信息化提升的重要突破口。

基于BIM技術(shù)的上述優(yōu)勢(shì)，2020年7月，住建部、國家發(fā)改委等13部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出在建造全過程加大建筑信息模型（BIM）、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的集成與創(chuàng)新應(yīng)用。同年底，住建部和市場(chǎng)監(jiān)管總局發(fā)布的《建設(shè)項(xiàng)目工程總承包合同（示范文本）》（GF-2020-0216）明確工程總承包項(xiàng)目要應(yīng)用BIM技術(shù)。本文以某EPC項(xiàng)目為例，就BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目建設(shè)全過程中的應(yīng)用進(jìn)行分析與探討。

圖1 Navisworks碰撞檢測(cè)

設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)的運(yùn)用

某地區(qū)備用水源EPC項(xiàng)目是當(dāng)?shù)刂匾拿裆こ獭ｍ?xiàng)目總投資3億多元，項(xiàng)目設(shè)計(jì)日供水能力為5.5萬噸，建設(shè)內(nèi)容包括取水口、原水管道、450萬方調(diào)蓄水池、凈水廠輸水管道和化驗(yàn)室五部分，共計(jì)規(guī)劃用地約71.5萬平方米。該項(xiàng)目于2019年10月開工建設(shè)，2021年初完成通水。該項(xiàng)目涉及水利、市政工程，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)差異大、參建各方多、管控難度大。項(xiàng)目采用“BIM+EPC”模式進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)，并開發(fā)了基于BIM技術(shù)的施工運(yùn)維平臺(tái)，通過設(shè)計(jì)管理和進(jìn)度、質(zhì)量管控等功能實(shí)現(xiàn)建設(shè)全過程管控。

設(shè)計(jì)階段通過平臺(tái)開發(fā)的參數(shù)化設(shè)計(jì)工具、出圖工具集和設(shè)計(jì)插件，實(shí)現(xiàn)全專業(yè)BIM設(shè)計(jì)出圖，其中，結(jié)構(gòu)專業(yè)通過盈建科插件及自主開發(fā)的出圖工具，實(shí)現(xiàn)了90%以上的結(jié)構(gòu)出圖率并達(dá)到了鋼筋級(jí)別深度，不僅輸出平面施工圖，還同步生成三維鋼筋模型，并實(shí)現(xiàn)二三維聯(lián)動(dòng)。此外，該工程還有針對(duì)性地開發(fā)了自動(dòng)校審及人工校審雙重校審的設(shè)計(jì)管控機(jī)制，通過BIM平臺(tái)二三維校審功能，完成設(shè)計(jì)會(huì)審37次，三維校審及時(shí)排查出二維圖紙中不易暴露的問題11處，進(jìn)一步提升了設(shè)計(jì)質(zhì)量。

考慮到項(xiàng)目廠區(qū)管線復(fù)雜、多專業(yè)間存在設(shè)計(jì)沖突情況，設(shè)計(jì)人員還引入碰撞檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)校審，將凈水廠管道BIM模型導(dǎo)入Navisworks軟件中進(jìn)行碰撞檢測(cè)。該軟件不僅可以支持硬碰撞檢測(cè)，還可以設(shè)置管線與管線、管線與建構(gòu)筑物之間的最小間距，進(jìn)行軟碰撞和最小設(shè)計(jì)間距檢測(cè)。通過Navisworks自動(dòng)排查，共發(fā)現(xiàn)56處碰撞問題，設(shè)計(jì)人員及時(shí)進(jìn)行方案調(diào)整及設(shè)計(jì)優(yōu)化，將項(xiàng)目實(shí)施階段可能存在的變更風(fēng)險(xiǎn)前置到設(shè)計(jì)階段解決。

針對(duì)人工校審，該工程基于平臺(tái)開發(fā)了支持對(duì)BIM設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行多維度校審的模塊，完成設(shè)計(jì)會(huì)審37次，結(jié)合三維校審排查出11處二維圖紙中不易暴露的問題，實(shí)現(xiàn)多維度精細(xì)化校審，進(jìn)一步提升了設(shè)計(jì)質(zhì)量。

施工階段BIM技術(shù)的運(yùn)用

施工階段主要是通過平臺(tái)施工管理模塊，進(jìn)行基于BIM模型的場(chǎng)地布置模擬、協(xié)同辦公、采購管理、投資、進(jìn)度及質(zhì)量、安全管控等。通過實(shí)時(shí)查看工程項(xiàng)目建筑模型、現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度照片及工程數(shù)據(jù)資料，結(jié)合可視化管理功能，不僅可以節(jié)約人力和時(shí)間成本，還可以解決傳統(tǒng)分節(jié)點(diǎn)檢查，工期進(jìn)度和費(fèi)用成本管控粗放管理等問題。同時(shí)，能對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)可能存在的質(zhì)量、安全隱患進(jìn)行及時(shí)梳理,事前就明確需要重點(diǎn)把控的關(guān)鍵質(zhì)量細(xì)節(jié)和安全控制點(diǎn)，利用BIM技術(shù)采取施工模擬和防災(zāi)模擬等，避免出現(xiàn)因質(zhì)量導(dǎo)致的后期返工修補(bǔ)，增加項(xiàng)目成本或產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)事故。該項(xiàng)目基于BIM設(shè)計(jì)成果開發(fā)了以下兩種BIM算量方式，提升了全過程管控中項(xiàng)目算量的精細(xì)度和準(zhǔn)確性，及時(shí)核量，避免項(xiàng)目超概算等問題。一是通過Revit明細(xì)表功能、Dynamo構(gòu)件參數(shù)提取功能，抓取模型中混凝土及鋼筋信息。該做法不需要算量軟件重復(fù)建模計(jì)算，即可精準(zhǔn)獲取工程量信息；二是在設(shè)計(jì)階段參考《Revit導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)建模交互規(guī)范》中廣聯(lián)達(dá)模型構(gòu)件分類要求進(jìn)行建模規(guī)則制定，形成BIM設(shè)計(jì)導(dǎo)則，并將通識(shí)性標(biāo)準(zhǔn)封裝在Revit樣板文件中，構(gòu)建通用的建模環(huán)境，規(guī)范建模。輸出的BIM模型可較好地兼容廣聯(lián)達(dá)GTJ軟件，通過插件可將BIM模型信息直接導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)算量軟件中計(jì)算，節(jié)省了重復(fù)建模的工作量。

圖2 Revit模型與廣聯(lián)達(dá)算量數(shù)據(jù)互通

對(duì)比上述兩種方法輸出工程算量驗(yàn)證，算量數(shù)據(jù)誤差在3%左右，其主要原因在于方法二中部分鋼筋信數(shù)據(jù)傳輸過程的信息丟失。通過對(duì)比驗(yàn)證，上述兩種方法均可作為工程算量方法，降低重復(fù)建模計(jì)算的工作量，但與此同時(shí)，兩種方法均存在一些問題：方法一存在的主要問題是可視化編程的學(xué)習(xí)成本較高；方法二存在建模需規(guī)范、數(shù)據(jù)傳輸存在丟失風(fēng)險(xiǎn)問題。由此可見，BIM技術(shù)需要設(shè)計(jì)人員不斷學(xué)習(xí)并規(guī)范建模，才能達(dá)到精細(xì)化設(shè)計(jì)和過程管控的目的。

施工過程造價(jià)審計(jì)管理中的工程量計(jì)算和核對(duì)，可在施工圖設(shè)計(jì)模型和施工圖預(yù)算模型的基礎(chǔ)上，按照合同規(guī)定深化設(shè)計(jì)和工程量計(jì)算要求深化模型，依據(jù)設(shè)計(jì)變更、簽證單、技術(shù)核定單、工程聯(lián)系函等相關(guān)資料，及時(shí)調(diào)整模型，進(jìn)行變更工程量快速計(jì)算和計(jì)價(jià)，同時(shí)附加進(jìn)度與造價(jià)管理相關(guān)信息，結(jié)合時(shí)間和成本信息實(shí)現(xiàn)施工過程造價(jià)動(dòng)態(tài)成本的管理與應(yīng)用、資源計(jì)劃制定中相關(guān)量的精準(zhǔn)確定、招采管理的材料與設(shè)備數(shù)量計(jì)算與統(tǒng)計(jì)應(yīng)用、用料數(shù)量統(tǒng)計(jì)與管理應(yīng)用，提高施工實(shí)施階段工程量計(jì)算效率和準(zhǔn)確性。

運(yùn)維階段BIM技術(shù)的運(yùn)用

項(xiàng)目建設(shè)完成后，基于前期設(shè)計(jì)、施工階段的大數(shù)據(jù)和云數(shù)據(jù)庫與計(jì)算機(jī)“互聯(lián)網(wǎng)+”的有機(jī)結(jié)合，利用BIM技術(shù)的云管理平臺(tái)，可以在電腦端、網(wǎng)頁端、手機(jī)客戶端使用，運(yùn)用BIM技術(shù)結(jié)合仿真分析技術(shù)，可直觀可視化呈現(xiàn)項(xiàng)目運(yùn)營情況。不僅可以進(jìn)行供水調(diào)度模擬，實(shí)時(shí)管網(wǎng)壓力、流量實(shí)時(shí)監(jiān)管和數(shù)據(jù)的提取，通過各子項(xiàng)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行自動(dòng)排查、預(yù)警運(yùn)行故障，生成缺陷工單、巡檢工單等，便于項(xiàng)目管理人員快速定位維護(hù)維修的關(guān)鍵部位及維護(hù)成本，還可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廠區(qū)電耗量、藥耗量等，進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)和營收統(tǒng)計(jì)，有效精準(zhǔn)核算運(yùn)維成本。

通過BIM技術(shù)形成的數(shù)字孿生數(shù)據(jù)資源，可構(gòu)建項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)多維數(shù)據(jù)空間，利用BIM模型構(gòu)建項(xiàng)目區(qū)域的三維數(shù)據(jù)畫像，并數(shù)字化標(biāo)識(shí)項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的每一個(gè)智能終端的身份信息，便于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、反饋以及終端的遠(yuǎn)程操控。基于BIM技術(shù)的施工運(yùn)維平臺(tái)，集中可視化呈現(xiàn)全域建筑信息、環(huán)境信息、智能終端信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息和實(shí)體之間的精準(zhǔn)匹配，建立連接和管理控制，遠(yuǎn)程控制運(yùn)行狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)整個(gè)項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的智慧場(chǎng)景服務(wù)。

在項(xiàng)目前期考慮到運(yùn)維需求的前提下，設(shè)計(jì)BIM模型包含了詳細(xì)的機(jī)電設(shè)備信息、弱電點(diǎn)位信息等，施工階段的深化BIM模型更新了各機(jī)電設(shè)備和傳感器的協(xié)議信息。通過“BIM+BAS”的應(yīng)用模式，形成虛擬可視化技術(shù)在建筑自動(dòng)化領(lǐng)域的深度應(yīng)用，利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，將數(shù)字化模型與控制策略銜接，實(shí)現(xiàn)模型與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)與流程、流程與策略、平臺(tái)與用戶的實(shí)時(shí)交互。通過虛擬現(xiàn)實(shí)可視化的方式，還可以實(shí)時(shí)展示視頻監(jiān)控、空調(diào)照明等控制各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控與設(shè)施維護(hù)情況。