BIM在建筑機電安裝中的應(yīng)用

謝超，向潘，王洋，楊帆

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

BIM 技術(shù)原理就是將建筑建設(shè)從地勘、設(shè)計、施工安裝至竣工驗收各階段的信息輸入系統(tǒng)，自動搭建參數(shù)模型。根據(jù)參數(shù)模型的三維立體展示功能，以及對建筑施工的過程模擬功能，不僅可以指導(dǎo)現(xiàn)場實際施工，還可以對施工過程及方案進行校核優(yōu)化，提高工程建設(shè)質(zhì)量[1-4]。

2 BIM 技術(shù)的特點

2.1 可視性

傳統(tǒng)的設(shè)計和施工圖紙采用二維平面圖紙，主要依靠設(shè)計技術(shù)人員采用相應(yīng)繪圖軟件進行繪制，由于建筑項目越來越大，結(jié)構(gòu)設(shè)計等逐步復(fù)雜化，繪圖的工作量及難度不斷增加，傳統(tǒng)的繪制方法已經(jīng)無法滿足工程進度和精度的要求。BIM技術(shù)主要根據(jù)建筑項目的參數(shù)模型，以三維立體可視化的形式進行展示，并對設(shè)計不合理的地方進行更正。

2.2 模擬性

BIM 技術(shù)通過建立的立體模型實現(xiàn)對機電安裝施工過程的模擬演示，檢查施工過程是否存在工序碰撞，判斷工程設(shè)計的科學(xué)性和合理性以及方案可行性。

2.3 協(xié)調(diào)性

為了保證工期，經(jīng)常多個專業(yè)施工隊伍同時進行施工，這些施工隊伍的協(xié)調(diào)一致、相互配合給建筑施工管理帶來壓力。BIM 技術(shù)通過對建模參數(shù)和數(shù)據(jù)進行分析，可把握工程的整體施工環(huán)節(jié)和內(nèi)容，并對施工順序進行合理設(shè)計，確保整個施工過程的協(xié)調(diào)性和高效性。

2.4 信息全面性

在機電安裝施工中，各種參數(shù)和數(shù)據(jù)非常多，采用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一管理和調(diào)配。各參建方可以在各自權(quán)限范圍內(nèi)對數(shù)據(jù)進行修訂和查閱，通過數(shù)據(jù)流的共享及時檢查工程質(zhì)量、掌握工程進度，加強工程的質(zhì)量管理。

2.5 周期全面性

機電安裝工程涉及工序和環(huán)節(jié)較多，采用BIM技術(shù)可以對施工進度、物料計劃等進行查詢，便于提高工程質(zhì)量。

3 BIM 技術(shù)應(yīng)用在建筑機電安裝工程的重要意義

3.1 模擬整個工程項目，為施工提供有效指導(dǎo)

基于BIM 技術(shù)可以實現(xiàn)對建筑機電安裝整個施工過程的模擬，結(jié)合工程參數(shù)進行模型精準(zhǔn)設(shè)計，通過對模型分析及時發(fā)現(xiàn)工程項目中存在問題，并及時調(diào)整。同時，BIM技術(shù)還可以實現(xiàn)對施工全過程的跟蹤管控，有效指導(dǎo)整個施工過程。

3.2 確保工程質(zhì)量，節(jié)約施工成本

BIM 技術(shù)在設(shè)計前期和工程施工中不斷采集和整理數(shù)據(jù)，參照項目模型并結(jié)合現(xiàn)場實際情況可以提高工程施工效率。

同時，BIM技術(shù)可以對工程施工進度進行管控，結(jié)合工程進度可以更加精細地計算物資采購和材料倉儲，提高材料設(shè)備的使用效率，降低工程成本。

3.3 優(yōu)化項目管理流程

建筑機電安裝工程的周期較長、工程量較大，項目的管理質(zhì)量將直接影響整個工程的質(zhì)量和效率。在工程管理全過程引入BIM 技術(shù)，通過BIM 技術(shù)的強大數(shù)據(jù)采集和分析優(yōu)勢可以實現(xiàn)對整個管理流程的最優(yōu)化設(shè)計，提高項目管理質(zhì)量。

4 BIM 技術(shù)在建筑機電安裝工程中的應(yīng)用

4.1 BIM 技術(shù)在前期設(shè)計中的應(yīng)用

在項目前期設(shè)計中采用BIM 技術(shù)可以提高設(shè)計的質(zhì)量和效率，使設(shè)計方案更加科學(xué)合理。機電安裝工程立項后，工程技術(shù)人員通過對現(xiàn)場勘察進行數(shù)據(jù)采集，并結(jié)合項目的實際情況進行施工圖紙繪制。傳統(tǒng)的二維平面圖紙不能很好地表達復(fù)雜程度較高的機電安裝工程，基于BIM 技術(shù)不僅可以更加直觀的檢驗施工圖紙的正確性，還可以借助其模擬預(yù)演功能對施工過程進行碰撞檢測，對不同施工工序、設(shè)備安裝之間的碰撞和沖突部分及時進行調(diào)整和優(yōu)化，使施工方案更合理。

4.2 BIM 技術(shù)在成本控制中的應(yīng)用

工程項目的造價預(yù)算直接影響工程的物資計劃、資金計劃和工程效益，傳統(tǒng)的人工計算不僅效率低，而且預(yù)算的準(zhǔn)確性無法保障。基于BIM 技術(shù)進行工程項目的預(yù)算，一方面可以參照施工方案對工程項目進行成本預(yù)測，分析并降低影響施工成本的因素；另一方面，通過BIM 技術(shù)的數(shù)據(jù)分析可以更加精確地制定和執(zhí)行物資計劃，優(yōu)化物料倉儲和領(lǐng)用的管理模式，確保物料使用的科學(xué)合理性，更好地控制工程施工成本。

4.3 BIM 技術(shù)在物料管理中的應(yīng)用

設(shè)備材料的支出費用是建筑機電安裝工程的主要成本，因此，材料物資管理的科學(xué)性對提高材料使用率避免浪費至關(guān)重要?；贐IM 技術(shù)強大數(shù)據(jù)分析和處理功能可以實現(xiàn)對設(shè)備材料的集中管控，在開工前制定工程物料計劃和物資進場計劃，一方面有利于減少工程造價時間，另一方面，有利于提高物料的使用效率，降低物料運輸、倉儲各環(huán)節(jié)的成本費用。

4.4 BIM 技術(shù)在三維可視化技術(shù)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的建筑機電安裝工程中參照二維施工圖紙，在竣工驗收時總會出現(xiàn)與設(shè)計圖紙不符的地方，甚至有些部位偏差較大。BIM 技術(shù)通過建筑工程的詳細參數(shù)進行建模，將工程的整體框架和具體施工方案采用三維立體方式進行展示，并對施工過程進行模擬預(yù)演，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中的矛盾和沖突，及時調(diào)整施工工序，保證了機電安裝過程的流暢性。

4.5 BIM 技術(shù)在協(xié)調(diào)管道安裝中的應(yīng)用

建筑機電需要進行各種管道和線路布置，管網(wǎng)工程是機電安裝工程的主要內(nèi)容，管網(wǎng)施工的進度和質(zhì)量直接影響著整個機電安裝的進度和質(zhì)量。采用BIM 技術(shù)進行管網(wǎng)施工管理，有利于實現(xiàn)管網(wǎng)施工的精細化管理，解決管網(wǎng)安裝中的問題。一方面，BIM技術(shù)通過對管網(wǎng)安裝過程的模擬（見圖1），對管網(wǎng)線路進行程序化檢查，并確保施工設(shè)計的合理性；另一方面，基于BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)采集和分析技術(shù)，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)與管網(wǎng)施工模型相結(jié)合，實現(xiàn)對管網(wǎng)安裝進度的全過程監(jiān)控。

圖1 BIM管道三維模型

5 BIM 應(yīng)用實例分析

結(jié)合某廠房的機電安裝，對BIM技術(shù)在機電安裝工程中的應(yīng)用進行論述。廠房占地面積5000m2，機電安裝包括生產(chǎn)區(qū)的生產(chǎn)設(shè)備、廠房照明、空調(diào)系統(tǒng)等。本工程機電安裝分項工程較多，需要多個系統(tǒng)的布線施工，普通的二維圖紙無法精準(zhǔn)描述各系統(tǒng)的管線布置，BIM技術(shù)可以通過三維立體多角度全方位進行布線設(shè)計。

5.1 碰撞檢查

基于BIM 技術(shù)對機電工程的布線系統(tǒng)進行設(shè)計，參照工程現(xiàn)場勘測采集布線管網(wǎng)的標(biāo)高、管線走向等參數(shù)，然后對機電安裝工程的土建模型和管網(wǎng)布線進行碰撞測試，通過檢查共計發(fā)現(xiàn)120 處施工沖突的碰撞點，通過采取相關(guān)措施，對布線施工方案進行優(yōu)化修改。

5.2 深化設(shè)計

①通過對管線施工中的碰撞沖突進行檢測和優(yōu)化，專業(yè)技術(shù)人員對碰撞點進行修改并論證后，使管線安裝施工方案更加科學(xué)合理。

②基于BIM技術(shù)搭建的參數(shù)化模型，可以全方位多角度地檢查設(shè)計圖形，對復(fù)雜的細節(jié)部位，還可以自動生成剖面圖，進一步提高設(shè)計精度。

③機電安裝工程的布線施工需要進行大量的打孔施工，通過BIM技術(shù)可以更加精確地定位孔洞尺寸和位置，指導(dǎo)現(xiàn)場打孔施工，提高布線施工精確性。

5.3 BIM 技術(shù)應(yīng)用效果

基于BIM技術(shù)的高精度設(shè)計模型，不僅可以更加直觀地表述管線的各個參數(shù)，還可以通過對施工方案進行模擬測試，事前對各碰撞點進行更正，確保整個施工過程順利進行，避免后期返工增加工程的成本和工期。

6 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到建筑施工領(lǐng)域，通過對其在機電安裝階段的模型搭建和預(yù)演，為機電安裝工程提供了技術(shù)支撐。三維模型的設(shè)計提高了工程設(shè)計的科學(xué)性和合理性；同時，基于BIM 技術(shù)各種強大功能有效提高了工程的施工質(zhì)量和效率，對于降低工程施工成本和縮短施工周期具有積極意義，推動機電安裝施工的高質(zhì)量發(fā)展。