BIM技術在海外變電站施工履約應用研究

1 國家政策及相關行業發展

近年來，國務院、建設部等相關單位，頻繁頒發強制應用BIM技術的文件。2011年住建部下發《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》，綱要中第一次直接提到了BIM技術。2016年國務院辦公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見指出，要健全標準規范體系，創新裝配式建筑設計。2017年國務院辦公廳關于促進建筑業持續健康發展的意見指出，加快推進BIM在規劃、勘察、設計、施工和運營維護全過程的應用。住房城鄉建設部關于印發推進建筑信息模型應用指導意見的通知也指出，應指導和推進BIM的應用，加強頂層設計，系統推進BIM在建筑領域應用。住房城鄉建設部關于印發2016-2020年建筑業信息化發展綱要的通知指出，到2020年末，建筑行業甲級勘察、設計單位，以及特級、一級房屋建筑工程施工企業應掌握并實現BIM與企業管理系統和其他信息技術一體化集成應用。該綱要還特別強調了BIM與大數據、智能化、移動通訊、云計算和物聯網等信息技術的集成應用能力。除國家層面的政策外，湖北、貴州、江西、河南、重慶、北京等省（市）也相繼頒發了BIM相關政策，提出對BIM技術應用的全面要求。到目前我國已初步形成BIM技術應用標準和政策體系。

國外BIM的應用早于國內。美國于上世紀70年代提出BIM的概念，2007年成立Building SMART聯盟，先后于2012年和2015年發布兩版美國國家BIM標準。日本大量的設計公司、施工企業于2009年開始應用BIM。2012年，日本建筑學會發布了日本BIM指南。英國政府強制要求使用BIM。2011年英國內閣辦公室發布了“政府建設戰略”文件，明確要求到2016年，政府要求全面協同的3D BIM，并將全部的文件以信息化管理。

廣聯達BIM產品既可以用于大型標桿工程，也能服務中小型建造項目。其應用項目類型包括民宅、商場、綜合應用體、廠房、機場和地鐵等。北京地鐵19號線一期工程首次引入BIM技術，以BIM技術為協同化管理平臺，建立了北京市軌道交通BIM應用技術標準與管理模式。500kV靜安（世博）地下變電站作為國內最大的逆作法深基坑施工項目，通過采用BIM技術，有效解決了地下管線敷設復雜、交叉作業頻繁以及施工環境惡劣等難題。歐洲最大基礎設施建設項目英國Crossrail鐵路采用BIM解決方案，實現了預算的嚴格監管和控制，其BIM應用代表了當前BIM應用的最高水準。

2 設計院應用BIM總體介紹

設計院在總承包項目管理過程中存在弱項。在只能派出少量項目管理人員的條件下，無法全面掌控項目現場管理過程，因此需要一套全面的系統來對項目進行管理。而BIM技術能夠將設計圖形三維信息化，將施工過程的各類信息整合到一個平臺之中。因此通過BIM技術能夠極大地減少設計院在EPC項目管理中的弱項，從而提升設計院BIM技術應用水平和項目精細化管理能力。

目前設計院對于BIM的研究應用主要從兩方面出發：一是數字化設計中心，重點從事BIM在三維設計方面的工作。數字化設計中心目前開展近60個項目的三維設計工作，其中30多個輸變電項目，參與國網系統內的數字化設計科研開發工作。二是技術經濟創新工作室，重點研究BIM技術在項目管理中的應用。技術經濟創新工作室作為以造價咨詢為主體的團隊，結合其他相關人員開展BIM技術在項目管理中的應用。其中以黃岡蘄春河西工業地產和泰國益梭通變電項目作為應用點。

目前BIM技術在設計院施工項目中的應用仍處于初始階段。為了實現全面應用BIM技術從而進一步提高設計院項目管理能力的目標，需建立可行的制度，將BIM技術在施工項目中的系統性應用通過制度方式明確下來，形成一整套可行的管理制度、可供操作和復制的管理流程，明確相關人員職責、獎懲措施以及相關的管理工具和使用方法等。制度的建立需要試行制度并尋找試行制度的缺陷。因此首先要在海外變電站項目中應用BIM技術并試行管理制度，然后尋找和發現在實施過程中存在的問題，并根據反饋意見不斷修正完善，最終建立一個適用于設計院體制下的管理制度。

3 管理工具和使用方法

近幾年隨著國內BIM技術的快速發展，市場上推出了多種BIM相關軟件：中國建筑科學研究院出品的PKPM軟件、探索者結構（AutoCAD平臺）插件、魯班系列軟件、廣聯達系列軟件、品茗系列軟件、比目云插件等。設計院在泰國益梭通變電站試點項目中采用的是廣聯達BIM系列軟件。廣聯達BIM 5D技術的特點是：可視性、協同性、模擬性、可追溯性和可出圖性。廣聯達BIM 5D以BIM平臺為核心，集成全專業模型，并以集成模型為載體，關聯施工過程中的進度、合同、成本、質量、安全、圖紙和物料等信息，為項目提供數據支撐，實現有效決策和精細管理，從而減少施工變更，縮短工期、控制成本和提升質量。

BIM作為一個技術載體，橫跨項目策劃、設計、施工和運營等的全過程，承載項目的全壽命周期。在項目前期咨詢階段，BIM 5D技術能實現粗略建模，形象地提供項目初步模型，直觀完成方案比選，同時快速利用工程數據中心既有成果，提供項目實施的策劃方案。在勘測設計階段，能實現三維設計，設計協同，減少傳遞誤差，實現GIS建模，設計成品可以做到所見即所得。還能完成結構分析、性能分析、工程算量以及三維渲染出圖。在施工策劃階段，能實現設計深化、設計碰撞校驗、三維巡游管理、施工過程模擬、施工方案管理以及關鍵工藝展示等功能。在工程實施階段，能實現質量跟蹤、定位，安全跟蹤、定位，進度跟蹤，各種物料管理，三維可視化成果驗收以及工程變更等工作內容。在運維階段，能實現模型的全過程實施數據跟蹤及動態反饋以及各種運維設施聯動管理。BIM作為一種先進的工具和工作方式，極大地促進了項目全壽命周期的信息共享，提高了業主對項目全壽命周期的管控能力，同時也提高了項目各參與方的工作效率。

BIM 5D應用流程可以概括為四個方面。①模型專業選擇。目前BIM所涉及的專業眾多，建筑、結構以及機電等，在開展BIM應用之前，應當先確定自身的需求，確定自身BIM應用時所需哪些專業的模型數據。②建模軟件選擇。目前軟件市場上BIM建模軟件繁多且各具特色，在確定了所需模型的專業之后，應根據專業的不同選擇相應的建模軟件。③全專業模型集成。各專業模型建好之后，根據要求導出5D集成文件就可以在5D中進行全專業的BIM模型集成。④項目功能點應用。BIM 5D技術從技術、生產、質量、安全以及商務等多個方面實現信息的集成和互通，達到各方信息的協調統一。

4 泰國益梭通變電站BIM應用案例

在泰國益梭通變電站試點項目中對廣聯達BIM 5D軟件的應用主要圍繞四點展開：①全場模型管理、三維效果、漫游管理。②圖紙校驗。③質量、安全等的管理。④資料的管理。首先利用三維建模技術，將變電站二維圖紙三維化，并導入到BIM的整合平臺之中，然后將進度信息、造價信息等也填報到該平臺之中，再次將這些信息之間相互關聯起來，從而形成了一套項目管理準備資源。

4.1 全場模型管理、三維效果與漫游管理。

通過應用BIM技術將二維圖紙等轉化為可視化的三維模型，對建筑結構進行動態演示，能直觀地觀察建筑構件，分析建筑結構的功能布局等，進而掌控項目的微觀構造和宏觀布局。通過自定義巡游路線從不同角度實時觀察項目三維實景，能夠實現項目的溝通、討論和決策都在可視化的狀態下進行，進而對施工過程進行更好的管控，如圖1和圖2所示。

圖1 三維視圖建模示意圖

圖2 三維巡游示意圖

4.2 圖紙校驗與反饋

變電站BIM三維模型具有可模擬性和可視化特點，通過對設計圖紙中的電氣、土建等環節進行檢測，能及時發現存在的問題并進行校對、核查。傳統的管線綜合設計在二維條件下進行，很難表現管線系統的整體情況，容易出現施工錯誤。而BIM技術可以通過碰撞檢查，對管線等進行調整，能有效減少返工的情況，保障工程順利施工。在泰國益梭通變電站項目中通過模型編輯，發現總圖項下的基礎、道路等模型編制完成后與電氣布置圖下的設備有不匹配現象，并反饋給設計專業予以調整。

4.3 質量、安全、進度、成本等多維信息整合

通過BIM技術，實現5D條件下的施工模型，直觀地進行項目建設過程管理，實現施工過程各階段和各方面的一致性和連續性。

利用無人機技術，在項目施工過程中的每一個階段，將最新影像發回到BIM 5D施工管理系統，準確識別并實時反映施工進度，精準掌握現場實際施工情況，優化施工資源配置以及科學地進行施工場地布置等，從而縮短工期、減低成本、提高質量。

現場發現問題后，利用攝影工具等記錄現場質量情況，匯總現場圖片視頻信息等錄入模型端口，通過定制化巡游路線和定期上傳的現場攝影、視頻等進行比對，實現質量安全控制關鍵點的管控，除網頁端外，也可通過手機端實時查看現場質量安全問題并監督更改。

通過鏈接三維模型和預算費用，可實時查看時間計劃安排下的人、材、機的統計情況，方便協調施工過程中各施工單位、各施工工種和資源的關系，有效促進項目施工過程中成本的管控，如圖3和圖4所示。

圖3 網頁端駕駛艙查看

圖4 手機端信息收集

4.4 資料管理

BIM技術能夠提供關于建筑項目的協調一致的、可計算的信息，實現信息共享和重復使用。

5 總結

BIM 5D技術將各種信息始終整合于一個三維模型信息數據庫中，設計方、施工單位、監理和業主等各方人員可以基于BIM進行協同工作，有效提高項目效率和質量，實現可持續發展。本文研究成果可以讓海外項目獲得一種可以操作，可以復制，更加適用于設計院體制下的管理制度。通過這種模式化的管理方式，也能不斷積累設計院管理成果，積累各項管理過程、生產過程的信息資料，為設計院成為國際化工程咨詢公司打下堅實基礎。