BIM技術(shù)在燃?xì)鈴S站的應(yīng)用

呂健豪，王一君，黃復(fù)攙

(1.北京市煤氣熱力工程設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100032；2.北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100035；3.北京德源福星教育科技有限公司，北京 100083)

1 概述

當(dāng)前，我國(guó)正處于天然氣輸配管網(wǎng)建設(shè)的高峰期，尤其是隨著國(guó)家天然氣“十三五”發(fā)展規(guī)劃的提出與實(shí)施，我國(guó)城鎮(zhèn)天然氣輸配管網(wǎng)的規(guī)模迅速擴(kuò)大，與之配套的燃?xì)鈴S站數(shù)量也在快速增加。以河北省唐山市為例，經(jīng)過近幾年的快速建設(shè)，截至2018年底，唐山市已建成各類規(guī)格的天然氣管道約560 km、天然氣輸配廠站21座、CNG加氣站2座、LNG儲(chǔ)備站1座[1]。

為了安全生產(chǎn)，燃?xì)夤驹趶S站運(yùn)行管理中投入大量人力、物力及財(cái)力。由于燃?xì)鈴S站具有資產(chǎn)龐大、操作專業(yè)性強(qiáng)、安全性要求高的特點(diǎn)，且廠站運(yùn)行管理層級(jí)多、流程長(zhǎng)，信息技術(shù)手段不完善，導(dǎo)致燃?xì)鈴S站無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、可視化的監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、預(yù)警與調(diào)度。如何借助信息化手段科學(xué)、合理優(yōu)化燃?xì)鈴S站運(yùn)行管理及安全監(jiān)管，成為燃?xì)馄髽I(yè)的一個(gè)重要研究方向。在此背景下，本文提出并探討將BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)技術(shù)應(yīng)用于燃?xì)鈴S站運(yùn)行管理中，以期為燃?xì)鈴S站的綜合化管理提供參考。

2 BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)將數(shù)據(jù)信息作為模型基礎(chǔ)，利用數(shù)字信息技術(shù)建立完整的、與實(shí)際情況一致的建筑信息模型，廣泛應(yīng)用于建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程。BIM技術(shù)不是簡(jiǎn)單的數(shù)字信息集成，而是通過數(shù)字化設(shè)計(jì)，在模型上對(duì)建筑項(xiàng)目的實(shí)體與功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，使管理人員、技術(shù)人員可以對(duì)不同的信息作出正確理解和高效應(yīng)對(duì)，是建筑信息可視化管理的一種有效方法，目前已在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。BIM技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)。

① 可視化

在基于BIM技術(shù)構(gòu)建的三維立體化的建筑信息模型中，可以全面、精確地展示建筑的詳細(xì)信息，涵蓋了空間、屬性及狀態(tài)信息，如建設(shè)情況、成本、構(gòu)件尺寸、顏色、工藝、運(yùn)行狀態(tài)、人員行為等，使得工程或建筑的運(yùn)營(yíng)及管理更加直觀，且所有的溝通、討論、決策都在可視化狀態(tài)下進(jìn)行。

② 可模擬性

BIM技術(shù)不僅能展示建筑信息，還可以模擬不能夠在真實(shí)世界中進(jìn)行操作的事物，如：能耗情況、熱能傳導(dǎo)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、運(yùn)維管理、緊急疏散、升級(jí)改造等各種動(dòng)態(tài)過程的模擬與演練，便于對(duì)建筑的日常運(yùn)營(yíng)管理與應(yīng)急預(yù)案制定提出科學(xué)合理的建議。

③ 信息共享

BIM技術(shù)可對(duì)建筑進(jìn)行3D幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的完整信息描述，可直接輸出建筑設(shè)計(jì)圖、設(shè)備設(shè)施圖、廠站機(jī)電圖、結(jié)構(gòu)圖、構(gòu)件加工及效果圖等，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)等不同機(jī)構(gòu)和組織間的信息共享，方便項(xiàng)目各方溝通決策。

3 燃?xì)鈴S站特點(diǎn)

燃?xì)馄髽I(yè)屬于資本和技術(shù)相結(jié)合的雙密集型企業(yè)，一般的燃?xì)鈴S站具有投資額大、設(shè)備設(shè)施多等特點(diǎn)，廠站的形成、使用和運(yùn)維周期較長(zhǎng)。

① 投資額大

燃?xì)鈴S站絕大多數(shù)都屬于固定資產(chǎn)，在總資產(chǎn)中所占份額很高。為保障安全，廠站內(nèi)的設(shè)備設(shè)施普遍較為先進(jìn)、高端，價(jià)值總額很大。

② 設(shè)備設(shè)施多

燃?xì)鈴S站涵蓋了多種設(shè)備設(shè)施，除工藝、公用、消防等設(shè)備設(shè)施外，還包括廠站運(yùn)維所需的維檢修裝置及工具、電氣設(shè)備、儀器儀表、起重及搬運(yùn)設(shè)備，以及日常辦公所需的通信設(shè)備、其他各類設(shè)備、工具，甚至房屋及構(gòu)筑物等，具有量多面廣的特點(diǎn)。

③ 形成、使用和運(yùn)維周期較長(zhǎng)

燃?xì)鈴S站的各類設(shè)備設(shè)施，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、購(gòu)買、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)、修整直到報(bào)廢，整個(gè)運(yùn)行周期長(zhǎng)、時(shí)間跨度大，這些特點(diǎn)加大了燃?xì)鈴S站管理的難度，對(duì)于燃?xì)鈴S站的運(yùn)營(yíng)也是一種考驗(yàn)。

4 燃?xì)鈴S站運(yùn)行管理現(xiàn)狀

① 管理層級(jí)多、流程長(zhǎng)

燃?xì)鈴S站管理層級(jí)涉及從燃?xì)饧瘓F(tuán)公司到各分公司，再到運(yùn)行所的多個(gè)層級(jí)，管理流程過長(zhǎng)、管理成本較高。同時(shí)，燃?xì)鈴S站的設(shè)備設(shè)施運(yùn)維、安裝、調(diào)度和資產(chǎn)管理等分別屬于不同部門的管理職責(zé)，各部門之間缺乏有效的信息整合，在一定程度上造成信息不對(duì)等和資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

② 信息技術(shù)手段不完善

目前，燃?xì)鈴S站以各類基礎(chǔ)信息記錄為主，且大多為手工臺(tái)賬錄入，缺乏對(duì)相關(guān)設(shè)備設(shè)施信息(包括施工單位、施工人員、生產(chǎn)日期、投產(chǎn)日期以及維修情況等信息)的全面采集與管理。同時(shí)，設(shè)備和資產(chǎn)缺乏對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而無法實(shí)現(xiàn)從設(shè)備采購(gòu)到使用、報(bào)廢的全生命周期管理，也不利于質(zhì)量跟蹤和責(zé)任到人。

③ 缺乏動(dòng)態(tài)追蹤機(jī)制

由于缺乏對(duì)燃?xì)鈴S站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)預(yù)警，無法實(shí)時(shí)反映設(shè)備的運(yùn)行狀況。同時(shí)，由于對(duì)專業(yè)人員缺乏有效的管理手段，無法確定運(yùn)行維護(hù)人員是否嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行操作，存在一定的安全隱患。

④ 專業(yè)性強(qiáng)

一方面受專業(yè)知識(shí)所限，資產(chǎn)管理人員可能對(duì)燃?xì)庠O(shè)備了解不足，資產(chǎn)評(píng)估不準(zhǔn)確。另一方面，由于設(shè)備運(yùn)維具有很強(qiáng)的專業(yè)性，新員工入職后，需要較長(zhǎng)周期的培訓(xùn)，無法快速勝任相關(guān)工作。

5 BIM技術(shù)在燃?xì)鈴S站的應(yīng)用

通過引入BIM技術(shù)，可以搭建燃?xì)鈴S站建筑信息模型(簡(jiǎn)稱廠站BIM模型)，能夠高效、可視化地模擬現(xiàn)實(shí)燃?xì)鈴S站實(shí)際運(yùn)行情況，便于對(duì)廠站進(jìn)行科學(xué)、高效、全面的管理。BIM技術(shù)在燃?xì)鈴S站運(yùn)行管理中，可以應(yīng)用在人員行為監(jiān)管、物資管理、日常運(yùn)營(yíng)管理、應(yīng)急管理和廠站改造等方面。

5.1 人員行為監(jiān)管

① 日常管理

將廠站BIM模型與廠站工作人員的門禁安保系統(tǒng)結(jié)合，既可以進(jìn)行考勤管理，也可以對(duì)廠站人員、車輛等進(jìn)行身份自動(dòng)識(shí)別，非燃?xì)鈴S站的工作人員或車輛進(jìn)入時(shí)，在廠站中控室屏幕的BIM模型上同步顯示提示和警示信息，保障廠站運(yùn)行安全。

② 人員培訓(xùn)

針對(duì)燃?xì)鈴S站一般管理人員，借助廠站BIM模型，可以全面展示廠站，任一層級(jí)的管理人員入職，都可以全方位了解廠站信息，快速熟悉廠區(qū)信息、設(shè)備設(shè)施運(yùn)行情況，從而更快地進(jìn)入工作角色，更好地履行工作職責(zé)。

針對(duì)燃?xì)鈴S站運(yùn)維人員，基于廠站BIM模型可以建立考評(píng)系統(tǒng)進(jìn)行崗位綜合評(píng)估。經(jīng)過一系列的評(píng)估與測(cè)試，如：考察培訓(xùn)人員是否能在廠站BIM模型迅速找到需要維修的設(shè)備的空間位置、技術(shù)參數(shù)，是否能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的維檢修工作，可以準(zhǔn)確判斷相關(guān)人員是否具備合格上崗的資質(zhì)，從而有效節(jié)省培訓(xùn)時(shí)間，降低培訓(xùn)難度。

5.2 物資管理

基于廠站BIM模型中的數(shù)據(jù)標(biāo)簽，可以知道每個(gè)設(shè)備設(shè)施、管材管件、零部件的生產(chǎn)廠家、出廠日期以及進(jìn)出庫(kù)日期，實(shí)現(xiàn)廠站物資的高效管理。管理人員通過定期檢查BIM模型中物資的信息標(biāo)簽，可確認(rèn)廠站物資整體情況并進(jìn)行綜合評(píng)估。

5.3 日常運(yùn)營(yíng)管理

廠站BIM模型儲(chǔ)存了大量的廠站空間資料，通過將溫度計(jì)、壓力表、流量計(jì)、可燃?xì)怏w探測(cè)器、報(bào)警控制設(shè)備等合理安裝覆蓋于廠站，并將相關(guān)信息逐一對(duì)應(yīng)至廠站BIM模型，便可精準(zhǔn)獲取各個(gè)傳感器或探測(cè)器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過標(biāo)準(zhǔn)化整合，可形成完整的廠站信息通路，實(shí)現(xiàn)對(duì)廠站的實(shí)時(shí)監(jiān)控監(jiān)測(cè)，方便各級(jí)管理人員隨時(shí)掌握廠站運(yùn)行情況。

5.4 應(yīng)急管理

BIM模型具有可模擬的特性，一旦遇到突發(fā)狀況，危險(xiǎn)源的位置信息可第一時(shí)間同步至廠站BIM模型，便于管理人員及時(shí)、準(zhǔn)確地鎖定危險(xiǎn)源，并給出相應(yīng)的解決方案。可在廠站BIM模型中進(jìn)行災(zāi)害時(shí)的疏散模擬演練，減少災(zāi)害損失。同時(shí)，基于其信息共享與可視化的特性，也可加強(qiáng)多層級(jí)管理機(jī)構(gòu)及各部門之間的聯(lián)系，從而提高溝通效率，更加方便快捷地進(jìn)行應(yīng)急決策，確保廠站安全。

5.5 廠站改造

如果燃?xì)鈴S站進(jìn)行改建、擴(kuò)建或拆除，基于廠站BIM模型所積累的各類數(shù)據(jù)，可高效配合設(shè)計(jì)、施工單位對(duì)廠站的重新規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀、施工配套等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和全面分析。在論證改建、拆除的可行性及確定詳細(xì)的設(shè)計(jì)、施工、拆除方案等方面，均可提供數(shù)據(jù)信息。通過施工模擬，也可直觀地展示各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從而提高決策的科學(xué)性。同時(shí)，通過對(duì)設(shè)備設(shè)施、零部件的安全性、耐久性、剩余壽命等進(jìn)行綜合評(píng)估，可以選出可回收利用的設(shè)備設(shè)施、零部件，實(shí)現(xiàn)廠站資源的再利用。

6 結(jié)語

通過將BIM技術(shù)綜合應(yīng)用于燃?xì)鈴S站運(yùn)營(yíng)管理中，在一定程度上能夠提高燃?xì)鈴S站管理、運(yùn)維、應(yīng)急、決策的科學(xué)性與安全性。燃?xì)馄髽I(yè)可根據(jù)自身需求，從人員行為監(jiān)管、物資管理、日常運(yùn)營(yíng)管理、應(yīng)急管理和廠站改造等應(yīng)用場(chǎng)景入手，綜合考慮BIM技術(shù)在燃?xì)鈴S站的實(shí)施與應(yīng)用，助力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與效益提升。