BIM 技術在建筑機電工程設計與施工中的應用

周曉云 青島理工大學

BIM 模型是建筑信息建模模型的英文縮寫，是數字建筑信息模型。通過三維信息仿真系統，可以實現三維民用信息系統的數字現實與仿真，實時在線遠程恢復建筑構件、工程進度曲線等各種幾何形狀信息和三維非實體建筑幾何形狀信息，以便對大型建設項目進行實時監控。

一、BIM 技術的特點與優勢分析

BIM 是一種全新的技術載體。它是一項應用廣泛的技術，在建筑工程領域有著顯著的影響。具體而言，是指在該技術的支持下，對具體工程項目進行建模和處理，并在此基礎上，通過視覺觀察分析工程項目信息，合理進行工程設計，合理優化具體施工方案。該技術能直觀地顯示與工程相關的參數信息，為施工設計人員準確掌握工程信息提供重要載體。根據實際參數信息和工程建設提出的具體要求，合理進行規劃設計，有效開展運營建設。與其他技術手段相比，該技術的功能價值非常顯著，更突出的是它具有很強的視覺功能特性。

二、BIM 技術在施工中的應用

（一）深化圖、局部優化及技術交底

通過對早期系統的數據建模和優化，實現了整個建設項目的三維動態可視化。根據建筑機電自動化安裝工程必須具備的許多復雜工藝特點，利用建筑BIM 以動態視頻模型的三維形式實現模擬施工，為進一步設計和指導模擬施工現場提供依據，保證施工的順利進行，整個機電聯動安裝系統有序、安全地進行。首先，基于建筑模型本身，BIM 具有豐富的建筑可視化應用功能，可以進一步幫助施工人員在實踐中更生動、直觀、有效地觀察和了解建筑設計現場的真實情況，并直觀地將理論模型分析與實際設計工程實例進行比較，找出建筑設計理論設計與建筑實際工作存在的明顯細微差距，以及設計不規范、不合理的現象，以便施工相關人員及時提出整改建議和調整。其次，BIM 施工技術還具有數據共享功能，可以進一步實現項目施工各方利益之間更好的實時溝通、協調和工作交流，更直觀、真實地了解、分析和綜合評價項目施工安裝的技術程序，全面吸收各方面專家的建議和意見，提高建筑機電設備安裝工程水平。

（二）BIM 技術在施工質量管理中的應用

基于現代BIM 三維建模與設計技術，即工程中常見的建筑質量過程數字化管理技術，我們知道它可以分為以下兩部分。第一，材料和部件質量的管理。為了確保我們在工程結構施工項目管理中有效地管理好工程材料和構件的三維質量檢驗，我們首先需要了解，我們的施工單位必須能夠確定工程構件安裝的具體施工項目位置。由于我國一些重大實際工程構件施工涉及的工程量相當大，質檢部門的專業人員通常難以直接確定工程構件在特定建筑物中的具體安裝位置。利用BIM 的三維定位技術，我們可以自動對項目中每個工程建筑構件的位置逐一編號，整個三維材料數據庫信息統一錄入平臺數據庫管理系統，實現軟件數據資源共享和集成管理。第二，技術質量精細化管理。BIM 軟件在現場設備的施工和制造過程中采用動態實時碰撞模擬、分析和檢測技術，以避免或出現現場施工管理人員的實際工程操作和工程項目計劃可能導致的一些細微的過程偏差。通過對在線過程模型建立后實施的過程動態實時碰撞仿真的分析和檢測，可以及時、有效、科學、快速地提前發現各種過程誤差，減少施工現場因設備與管道碰撞而完全不必要的部分自動拆除工程和自動返工，可以節約和降低大量施工和運營成本。

（三）應用于現場施工指導

在建設項目實施過程中，要注意借助BIM 技術對現場施工活動進行集中監督和指導，確保所有技術要點在實踐中得到充分落實，提高技術管理水平，促進工程施工質量的提高，并有效實現進度控制目標。具體來說，BIM 建筑技術體系在現場施工組織和指導過程中的主要應用領域如下：1.應用BIM 技術數字模型模擬設計和施工過程，直觀地展示各種工藝過程的設計和技術要點，借助該模型，能向各施工項目的參與組織人員清楚地說明技術設計的總體意圖、目標和各相應環節的施工技術要點，以提高其員工對施工過程所需內容的詳細理解和準確掌握，增強工程建設質量意識；2.注意如何及時、準確地調整、優化和更新項目中的BIM 和數字模型內容，尤其注意當模型中出現任何設計或變更錯誤時，及時對模型值進行相應的修正和調整，從而真正保證建筑樣板工程能夠真正恢復實際建筑工程設計的最新實際施工情況；3.應用現代三維BIM 可視化技術，可以及時對項目施工管理現場形成的相關記錄信息進行分類存儲，包括各種材料信息、施工及實施進度、設備施工及使用數據，并為后期分析提供一些必要的技術數據和數據支持，通過創建一套專門的獨立三維數據庫進行評估和實施管理；4.通過應用先進的BIM 等技術手段，實時動態跟蹤管理項目現場工程整體技術服務的實施質量，及時檢查發現可能存在的潛在問題、漏洞和質量缺陷，并督促相關管理和技術人員采取技術措施，隨時解決技術問題，彌補工程質量的不足，避免其對現場建設工程整體質量的嚴重負面影響。

（四）施工安全管理的應用

建設項目和建設活動往往具有自身強大而獨特的經濟綜合因素和系統復雜性特點，往往存在許多安全隱患。這就必然要求工程建設設計單位在工作實踐中注意加強工程安全綜合管理的協調，通過有效的安全生產管理，注意并有效控制和化解安全質量隱患，降低或盡量減少本工程事故和安全風險的潛在發生和概率，以有效控制和避免人員的意外死亡和潛在財產及人身損失，提高整個工程安全的工程經濟效益，同時確保各作業單位人員的生命安全。

（五）施工成本核算的應用

由于建設項目涉及多個運營項目，建設量大，需要消耗大量的人力、物力和財力。同時，施工實踐非常容易受到各種突發事件的影響，因此很難計算成本。由于成本核算的發展水平直接關系到項目的整體經濟效益，建設單位必須更加重視這項活動，并借助BIM 技術的數據分析和處理功能，努力高效地進行成本核算。利用BIM 技術，員工可以快速建立與項目相關的成本數據庫，實時更新與建設項目相關的成本數據信息，快速獲取與初始成本數據相關的拆分數據、匯總數據等各類統計數據。

（六）用于控制施工進度

與傳統的CAD 技術相比，BIM 技術由于其視覺特性，包含了更真實、豐滿的模型元素，能夠更直觀地還原建筑工程的實際情況。借助于BIM 軟件，我們可以快速獲得建筑工程中特定構件的實際參數。同時，我們還可以快速修改BIM 模型中的參數信息，使模型與建筑保持一致，從而提高設計效率和施工指導的有效性，有效降低返工概率，為進度控制提供有力支持。

三、BIM 技術在設計階段的應用

（一）協同不同專業之間的設計

建筑機電工程是一門系統性很強的學科。在一般工業設計領域的建筑設計實踐中，基于現代BIM 軟件的設計技術平臺可以非常方便、有效、快速地進行建筑機電工程系統中集成系統平面的布局規劃和設計，設計或生產工程師執行各種工作計劃。在部署規劃前，可根據項目所在地的具體實際設計工程條件，選擇使用一種或相應類型的專業設計軟件進行合理的規劃和布線設計，包括給排水、暖通空調、電氣、消防和建筑系統，當布線設計涉及整體工程施工和隱蔽施工等綜合環境施工方案時，電源監控設備的配置確保了本工程系統綜合布線的安全，提高整個機電工程環境布線設計的合理性和設計及工藝實施。在現場和實際施工現場的各種工作應用項目中，通過科學、全面、系統地收集和分析現場的各種關鍵技術數據信息，明確掌握各種工程設計和安裝施工的方案要素信息與各種相關工程內容的數據之間的關系，并綜合分析應用實例、操作特點、方法設計和信息處理實施，利用計算機三維或BIM 三維建模與仿真技術及時分析，調整優化各類機電結構及安裝設施施工的各項技術和設計實施技術方案，全面優化提高現場設計的系統科學水平和方案合理性，公司整體施工安裝技術工作及實施方案。

（二）管道碰撞檢測及布局優化

建筑機電工程結構往往具有一系列機電一體化運行的機械特性，結構復雜而明顯。對各種機械工程管道設備和各種混凝土橋梁系統安裝引起的各種安全和碰撞行為進行應急檢查或處理，一直是機電建設行業的一個重點任務領域和重要難點。在傳統道路上使用的各種管道碰撞風險的檢測設計方面，只有直接選擇和采用繪制二維圖的設計表達方法，才能檢查各系統部件的潛在碰撞風險，橋梁尺寸數據和其他檢測元件信息不能通過繪制二維圖的設計表達方法直接、完整地反映和呈現。很難直接、完整地反映和呈現所有可能導致車輛各部件碰撞的安全隱患數據和車輛碰撞的安全隱患，因此，管道主要系統和部件等關鍵要素的參數設計更容易發生重大設計技術沖突，這也大大提高了各種地下管線設計、施工和布置的難度。

（三）視覺披露技術

在機電工程運營和施工領域，BIM 在技術交底中的功能價值也十分突出，可以在工作環境中進行合理優化和改進。在視覺條件的支持下，有效完成技術交底，使各部門人員對具體工程設計信息形成更清晰、準確的理解。同時，在該模型的支持下，還可以完成對項目總體設計方案的進一步檢查，有效分析當前設計中存在的問題或潛在風險，并利用先進的技術載體進行標準化，從而確保工程設計更加合理，為機電工程的進一步發展提供重要的行動參考。

四、結語

隨著機械建筑行業的快速健康發展，傳統的機械二維繪圖系統在機電工程領域應用多年，已不能有效滿足現代建筑機電工程技術實施的客觀需要。依托現代BIM 新技術及其在工程建設細分領域的創新應用，更好、更全面地展示機電結構安裝布線工程實施的具體過程，合理制定和優化施工管理方案，尤其是避免了傳統施工工藝和方法，在施工初期難以發現管線碰撞損壞等突出問題，為后續工程建設各個施工環節的有序開展提供了切實有力的指導。