EPC項目中BIM數字化具體應用實踐

時開青　徐斌　王凱旋

摘 要：結合實際案例，系統闡述BIM數字化在EPC項目全過程開展的總體思路，從項目數字化的3個途徑：全過程BIM技術應用、智慧工地數據集成、信息化智慧項目管理，分別介紹在該項目的具體應用實踐，采用案例分析的方法，為建筑行業數字化轉型升級提供一個可落地的參考案例，有效助力建筑企業、建筑行業轉型升級，實現高效可持續發展。

關鍵詞：BIM數字化;數字建造;智慧工地;信息化管理

中圖分類號：TU712文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2022）08-0037-03

0 引言

建筑業作為勞動密集型產業，屬于我國的重要支柱性產業，關系著國家產業轉型升級、穩定發展和就業安置。為了實現建筑行業的轉型升級，國家近年來大力推行工程總承包模式和建筑行業信息化升級。

隨著信息時代、數據時代的來臨和技術發展，BIM、物聯網、大數據、云計算和人工智能等已經成為各行業提升生產力、競爭力和優化創新管理結構的必然選擇，是建筑產業信息化下的重大戰略性機遇。

近年來，在項目管理BIM信息化建設方面，已經取得了一定的成績，并形成了相對完善的BIM應用實施體系，用以指導項目實施。然而，這種特色業務能力亟待進一步開拓穩固，形成差異化競爭優勢。

1 工程概況

年組裝2萬套數字設備工程總承包項目總建筑面積460 000 m²，總工期780日歷天，由中國聯合工程有限公司EPC總承包。項目作為浙江省重點項目“中國杭州算力小鎮”，依托4.0 產業園功能內核，植根豐收湖天然景觀，打造長三角地區算力產業樞紐中心。在項目管理過程中全面引入BIM、大數據、物聯網等新型技術，構建“BIM+信息化管理+物聯網集成”智慧工地管控系統，建立項目信息互聯互通、多方高效協同的管理體系。

2BIM數字化開展總體思路

2.1 BIM數字化技術路徑

整個項目的數字化開展主要分為3個方面（如圖1所示），一是建筑實體數字化，就是將傳統的二維圖紙通過BIM等技術轉化為可承載更多信息的三維模型，直觀地呈現設計意圖和建筑效果[1]。二是生產要素數字化，可以簡單地理解為智慧工地的數據集成，就是通過物聯網等技術將“人機料法環”五大要素的數據進行實時采集，方便管理者實時全方面地了解項目動態。三是管理過程數字化，就是通過信息技術、平臺軟件等，開展數字化管理協同，提高協同效率。

2.2 BIM數字化基本特征

2.2.12個工地

2個工地意味著2個戰場，分別是建筑工人作戰的實體工地戰場，以及腦力勞動者作戰的數字工地戰場，2個戰場共同推進著項目逐步建成。

2.2.22個關系

分別是“先試和后造”的關系，通過“先試”環節發現潛在問題并及時解決，大大提高施工現場“后造”的效率。還有就是“后臺支持與前臺操作”的關系，數字建造正是以“后臺”的知識和智慧驅動“前臺”的運行和操作。

2.2.32個原則

在整個項目數字化推進的過程中要始終堅持2個原則：一個是“一次創建，多次使用”的原則，另一個是“一個平臺，貫穿始終”的原則，只有這樣才能最大化地實現BIM數字化全生命周期的價值。

2.2.42個產品

在項目竣工交付的時候，為業主方提供2個產品，一個是質量品質優秀的工程實體建筑，另一個是富含建造過程信息的數字孿生建筑。

2.3 BIM數字化開展目標

技術層面目標：通過開展全過程BIM數字化應用（如圖2所示），降低各階段的信息損失，在建造的過程中不斷地創建、補充和完善新的信息，不斷地為建筑物增加附加值[2]。在交付運營階段之后，這些信息能夠更好地服務于設施的運行維護，建造過程中的附加價值得以在建筑物正式運行階段重現。

管理層面目標：BIM數字化既是工具，也是一種管理模式，根本目的是更好地管理項目，希望通過將BIM數字化技術融入管理人員的日常工作中（如圖3所示），有效地提高各參建方管理協同的效率，為管理者的決策和工作開展提供數據支撐。

2.4 BIM數字化組織架構

該項目BIM數字化應用組織架構如圖4所示，是由EPC單位建立BIM總協調方，統籌規劃整個項目全過程BIM數字化實施，所有參建單位共同參與，設計部門成立設計BIM工作組，施工單位成立施工BIM工作組，建設單位、監理跟審單位、施工單位還有EPC管理人員共同組成管理應用組，各參建方結合自身分工職責，在項目BIM總協調方的統一協調下，開展BIM數字化工作。

其中BIM總協調方由誰來建立，不管是從涉及的項目多階段還是從BIM數字化落地實施的效果考慮，BIM總協調方由EPC或全過程咨詢單位建立最為合適。BIM總協調方的工作職責，有以下6點：

①主導項目BIM數字化總體策劃與實施;

②統一各單位BIM數字化應用標準、規則;

③整體把控BIM數字化進度與計劃安排;

④負責各單位各部門的溝通協調;

⑤監督落實BIM數字化應用情況;

⑥技術創新和應用模式探索。

3 BIM數字化具體應用

從項目數字化的3個方面，分別講述全過程BIM技術應用、智慧工地數據集成、信息化智慧項目管理在該案例項目的具體應用實踐。

3.1 全過程BIM技術應用

3.1.1 在方案設計階段應用

主要是利用BIM技術進行各種模擬分析和計算，比如：基于周邊環境模型進行規劃條件分析;基于項目空間模型進行場地策略和功能布局分析[3];建立項目方案模型直觀呈現項目設計理念;從不同的角度呈現項目景觀效果;基于BIM模型渲染效果圖，方便業主直觀地比選不同的方案效果，最終確定項目方案。通過BIM模型進行日照分析，受力分析等計算。

3.1.2 施工圖設計階段應用

主要是通過BIM技術應用解決2個問題，首先解決設計內部各專業的協同問題，各個專業的模型都可以整合到一起，提前發現各專業間的碰撞沖突，從而提升設計成果質量[4]。其次，解決設計與施工的協同問題，在EPC模式下，施工單位可以更早地介入設計過程中，提出施工合理化建議，優化設計圖紙，保障深化設計的成果質量，通過虛擬仿真漫游視頻向業主直觀呈現設計成果。

3.1.3 施工實施階段應用

此階段BIM技術應用主要分為3個類型，專業深化與加工、虛擬建造和交底以及場地部署策劃。

首先是專業深化與加工，這個環節是銜接深化設計與現場施工的中間環節，專業深化設計主要涵蓋了土建、鋼結構、幕墻、機電、精裝修專業等，基于專業深化BIM模型開展施工節點深化，并形成綜合平面圖、剖面圖、支吊架加工圖等直接指導施工，保障各專業分包的施工質量。其次虛擬建造和交底相關的應用，基于BIM虛擬建造對施工方案進行模擬，發現施工過程中可能出現的問題，進而優化施工方案和計劃。最后是場地部署策劃應用，通過BIM模型提前對施工場地進行布置優化，合理布置加工區、材料堆放區，提高場地利用率，減少材料的2次搬運。

3.2 智慧工地數據集成

項目智慧工地設備主要采用了勞務實名制、視頻監控、揚塵監測、塔機檢測、智能水電、Wi-Fi安全教育、VR體驗館、無人機等。整體部署與集成的考慮因素主要為以下3個方面：

項目整體網絡環境的搭設，根據使用要求，可能覆蓋施工區、辦公區和生活區，網絡傳輸速率能夠有效支持智慧工地設備數據傳輸。

外部環境對于智慧工地設備的要求與限制，包括但不限于政府相關部門的對接要求，自然社會環境的限制條件等。

BIM+智慧工地系統平臺對于智慧工地設備型號的兼容性，對于數據集成和數據分析影響較大。

3.3 信息化智慧項目管理

各參建方充分利用BIM信息技術融入日常質量、安全、進度、技術、資料等管理中，提高管理協同效率。

設計管理方面：建立項目圖紙問題閉合流程，跟蹤問題處理狀態和責任人，確保現場圖紙問題及時有效閉合，歸檔留存。

技術管理方面：施工圖紙、技術方案、交底資料以及設計聯系單等依托于平臺進行狀態跟蹤管理，并建立規范資料庫，便于項目技術資料共享和便捷獲取[5]。

生產管理方面：將BIM模型和生產任務相結合，以模型可視化方式表達現場生產任務的進度完成情況，并將每日現場進度照片上傳，做到對項目現場進度的虛擬跟蹤和有效把控。

質量、安全管理方面：施工單位基于平臺開展問題自查自糾和隱蔽工程驗收;安全管理方面，施工單位基于平臺開展管理動作記錄和重大危險源巡檢。EPC總包和監理單位對現場巡查問題發起整改流程并跟蹤閉環，通過大數據進行問題類別、整改效率和發展趨勢分析，強化質量安全管控的針對性。同時，建立重大危險源二維碼信息庫，規范化管理項目特種設備、特種作業人員和危大工程。

資料管理方面：各參建方基于協筑平臺，負責各自范圍的資料上傳，確保更新及時準確，實現資料內部互通共享。建立蓋章審批、聯系單下發等項目部審批流程，規范流程管理。

4 結語

該項目通過BIM數字化建設，提升了整體工作效率，節約了大量成本費用，項目BIM數字化建設贏得了業主單位及所在地方主管部門的一致認可。在團隊建設方面形成一支具有BIM數字化策劃、部署、實施和管理的專業化團隊。在管理制度方面，總結形成一套可推廣、可復制的標準化BIM數字化部署解決方案，為后續項目提供了參考范式。

基于該案例項目的BIM數字化具體實踐，基本形成了BIM數字化部署實施解決方案，并獲得了一系列獎項，為同行業其他項目BIM數字化開展提供了一定的借鑒價值。

參考文獻

[1] 唐峻峰，汪潔.BIM技術在成都環球貿易廣場超高層建筑施工中的應用[J].施工技術，2017，46（11）：151-153.

[2] 王瑞，何春雋，劉智榮，等.超高層項目機電安裝BIM+應用[J].土木建筑工程信息技術，2016（3）：6-13.

[3] 石韻，劉軍生，韓大富，等.BIM技術在某超高層項目施工中的應用研究[J].土木建筑工程信息技術，2015（3）：67-70.

[4] 李豐會，張超，楊林忠，等.BIM模擬安裝技術在建筑機電圖紙深化階段中的應用[J].建筑施工，2015，37（2）：240-241.

[5] 張小琳，魏立明.BIM技術在機電安裝工程中的應用：以某藥業固體制劑車間GMP建設凈化工程為例[J].吉林建筑大學學報， 2017（6）：63-65.