从工程BIM概念的建立到机电工程中施工工法的完善

徐国平

（上海信缘设备安装工程有限公司　上海市　虹口区　200434）

从工程BIM概念的建立到机电工程中施工工法的完善

徐国平

（上海信缘设备安装工程有限公司上海市虹口区200434）

BIM技术的特点在于可视化、精细化设计，通过将BIM技术应用在现代机电工程中，能够为复杂的机电工程设计出可视化、精细化的专业设计制图，并且随着BIM技术的发展以及在机电工程设计中的实践应用，致使BIM技术已经成为现代建筑工程设计必不可少的关键技术之一。

BIM概念；机电工程；施工工法

引言

当今的世界正处于信息化高速、高科技的发展阶段，而中国的工程建设界已逐渐成为世界的关注中心，正在走向全球的领导者舞台的中国必须了解和掌握现代科技的各项先进技术和手段。而将BIM概念应用于机电工程中，必将能够为其设计、施工等提供便利之处。

1　BIM概述

1.1定义

BIM，即建筑信息模型，是将建筑工程项目的所有信息数据当做模型的基础，创建建筑模型，然后通过数字信息仿真模拟建筑工程的真实信息，仿真模拟信息不仅仅包括三维几何状信息，还包括非几何状信息，例如施工进度、价格、重量、材料等，由BIM构成的信息仿真模拟工程具有可出图性、优化性、模拟性、协调性以及可视化等众多优点，并且能够贯穿整个建筑工程的整个生命周期，这对提高建筑工程项目传递、理解项目信息的效率以及降低出错概率，提高建筑项目质量、降低成本以及控制工期具有至关重要的作用。

1.2特点

从中可以看出BIM有四个主要特点：①BIM是一个信息模型，而不仅仅是一个三维模型。信息是可以被收集、识别、提取、变换、存储、传递、处理、检索、检测、分析和利用的。因此BIM的可视化是基于构件的信息自动生成的，而不是通过识读设计制作出的线条式的三维效果图；②BIM是贯穿从规划、设计、施工到运营建设项目全寿命周期的应用，而不是局限于某个阶段；③BIM的协同工作；④BIM不是一个软件，而是一系列软件。图1表示了BIM时代的软件和信息的互用关系。

1.3BIM的发展现状

美国总务管理局（General Services Administration，简称GSA）于2003年推出了国家3D-4D-BIM计划。美国建筑科学研究院（National Institute of Building Science，NIBS）于2007年发布了美国国家BIM标准（NBIMS）第一版，2012年发布了第二版。我国工程建设行业从2003年开始引进BIM技术，目前国家对BIM技术密切关注，相关政策陆续出台。2011年住房和城乡建设部发布“十二五”建筑信息化发展纲要，把加快建筑信息模型（BIM）列入“十二五”期间的总体目标。近几年，随着参建各方对BIM的认知度不断提升，BIM技术开始应用在建筑的全生命周期，比如上海未来的标志性建筑——上海中心。该项目在设计阶段就创建了完整的建筑、结构、设备管线BIM模型，并支持碰撞检测、绿色建筑性能分析和深化设计；在施工阶段，基于之前的BIM设计模型，实现了基于BIM的4D施工管理；在未来的运营阶段，还将基于BIM进行智能运营管理，包括节能监控和楼宇设备监控等。上海中心项目真正实现了BIM的全生命周期应用，成为中国BIM应用的新里程碑。

图1　BIM时代的软件和信息互用关系

2　BIM的优势

BIM（建筑信息模型）是以三维数字技术为基础、集成建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。BIM的技术是通过建筑业应用软件程序来实现。软件包括：建筑设计、工程设计、施工管理、工程预算、设备管理等多个专业。使各专业建设参与人员都能以三维数字技术为基础，采集并建立项目各种相关信息的工程数据模型。BIM的软件应用，增添了更多的智能工具，实现更多的职能工序。大大减少了信息传递过程中的丢失与重建，帮助所有工程参与者提高决策效率和决策过程的正确性。

研究及实践结果均表明，应用BIM建筑信息模型后，收益方涵盖了工程建设的各参与方，是数字技术在建筑业中的直接应用，它代表了信息技术在建筑业中应用的新方向。随着建筑信息模型工具的不断完善和项目投资商对工程项目建设要求的日益提高，建筑信息模型必将得到广泛的应用和实践。

BIM整合了信息资源，支持同步共享，对建筑承建商来说BIM对施工安全、降低无谓消耗等方面能做出巨大贡献，能帮助承建商和施工者降低作业过程的风险，减少变更、杜绝盲目和不确定性事件的发生，制定出更完善的项目施工工法以及项目实施计划，提高施工过程的合理与各工序工种间的交流便利，还能支持工程进度安排方案具有可选性，使得整个项目施工过程能在最短最短的时间内得出最佳的结果。例如，在施工阶段，应用BIM可以提供有关建筑质量、进度以及成本的信息，直接无纸化加工建造，如图2所示，也可对其进行可视化的模拟和管理，从而促进建筑量化，生成最新的评估与施工规划（展示场地使用情况或更新调整情况的规划），同时，也提高了文档的质量，节省过程与管理问题上投入的资金。

图2　三维施工进度模拟

3　从工程BIM概念的监理到机电工程施工工法的完善

在全球，诞生10周年的BIM应用已日益广泛，如今在美国超过一半的设计和工程公司都在使用BIM，BIM在欧洲的接受程度也越来越高，而在包括中国在内的亚太地区，BIM正在被越来越多的人所了解。

而为了与世界工程建设界的有效接轨，适应BIM建筑信息模型的应用软件应用于工程建设的施工管理，建立和推广成熟优秀的“施工工法”是不可缺省的配套交流平台。“施工工法”简称“工法”是以工程为对象、工艺为核心，运用系统工程的原理，把先进的技术和科学的管理相结合，经过工程的实践而形成的综合、配套的施工方法，是专指建造建筑物（构筑物）的施工方法或建造方法，而机电专业涉及的专业工种多，涉及的专业标准、施工规范、施工用标准图集、验收规范等要求种类多而专一。而“工法”既是对施工规律性的认识，又是施工技术通用性的文件，“工法”要求把技术与管理密切的结合，明确必须是经过工程实践形成的、切实可行的、综合配套的施工方法，是某些和某类施工技术的综合，是带规律性施工技术的总结。“工法”属于企业标准的范畴，是企业必须执行贯彻的技术文件，是施工企业确保工程质量、实行内部“三级”检查的参照细则。例如：我公司规定施工中执行的“机电安装施工要领书”虽不具备普及性，但在企业内部却有着参照执行的专一性和强制性。是我公司所建工程项目质量保证的一大法宝，在行业中引得美誉从而建立良好的口碑。该“机电安装施工要领书”作为工法的一种，执行和贯彻了国家标准和行业标准，是带有普遍性和规律性的技术文件，将国家（国际）标准、规范中生硬、刻板的条文和规范语句，采用适合实际工程作业者易理解并接受的、图文并茂的“要领书”形式来传达，尤其是“验收规范”中强调的“强制性条文”的规定则采用更强烈的规定语气再附上“节点施工制作详图”加以明确指引，在工程实践中有效降低和避免不规范施工的建筑产品的滋生。

然而，“工法”作为国家规范、图集的合理补充和完善的一个组成部分，必须明了工法的特点：“工法”必须符合国家工程建设的方针、政策和标准规范，必须具有先进性、科学性和实用性，保证工程质量和施工安全，具备提高施工效率、降低工程成本、节约资源、保护环境等特点。

例如世博会国家电网馆。世博会国家电网馆占地4000m2，地上总建筑面积6000m2，建筑高度20m。项目作为世博之心的国家电网馆，同时也是一个大型的变电站，为整个世博浦西园区输送电力。

与世博园其他项目相比，国家电网馆项目的施工难度相对较大，施工周期也更加紧迫，因此最关键的就是能够对现场施工资源进行有效地调配并制定合理的施工进度。而钢结构部分又是难点中的难点，由于建筑的结构要求与立面表皮肌理充分结合，形成斜交叉的结构体系，使得施工难度大大增加，因此设计师与钢结构施工方在安装钢结构的环节上通力合作，通过把BIM模型与施工组织进度计划相结合，使用Navisworks软件对钢结构的安装进行了4D施工模拟，使得原有安装方案得到了优化和改善，各方对施工进度的把握控制也大大提高，完全体现了BIM技术在建筑工程项目施工阶段的巨大应用价值。

随着时代的变迁，可持续发展观要求工程建设界必须采用新的、清洁的及更高效的控制程序、管理系统、新技术来取代或革新已有的习惯与传统，可以相信工程建设领域更具可持续性实践的全面改革、可持续的工程服务理念必将完全建立。我们作为在中国工程建设领域中奋斗工作的一员，必将勇于接受新事物、勇于抛弃陈旧、不适合现代工程建设理念的工作方式和思考方法。接受和适应社会、工程投资商对工程建设领域的期望值要求，实现商业价值的同时也必须承担起广义上的社会和道德责任，应用人类最先进的科学技术和手段，节约资源、提高生产效率。生产出舒适、健康、环保、安全的用于生产和生活的建筑产品，实现以人为本的理念，走低碳、绿色的发展道路，促进整个建筑领域的可持续发展。

一直以来建筑领域的工程师们都在努力为人们建设更安全、更高效、更健康、更环保、更经济的生产和生活场所而努力着。

4　结束语

综上所述，就当前工程BIM的应用情况来看，还具有一定的局限性，虽然其为工程建设提供了多样化的智能数据手段，但是在实际的应用过程中，大多集中于概念的引用和部分功能的应用。因此，作为设计者和研究者，需要加大研究开发力度和实用性的普及，使其成为工程建设技术人员和管理人员的有效帮手，为城市建设提供更好的技术支撑。笔者现在参与建设的工程（上海梅陇南方商务区）的实践，得到了许多启发和帮助。

[1]王仁超，李宁.基于BIM与IFC的混凝土坝施工仿真建模方法[J].水电能源科学，2013（6）：67.

[2]李勇.施工进度BIM可靠性预测方法[J].土木建筑与环境工程，2014 （4）：51～56.

[3]魏英洪.BIM技术中建筑工程可视化应用方法及价值探讨[J].铁道勘察，2014（1）：90.

[4]肖梦琪，莫世聪，熊峰，等.基于BIM的清单式施工质量控制方法[J].项目管理技术，2014，12（7）：145.

TU990.3

A

1673-0038（2015）17-0110-03

2015-3-14

徐国平（1960-），男，中级工程师，大专，任公司总工程师，从事和负责机电设备安装工程中的技术、质量控制和管理工作。