BIM 技术在建筑机电工程设计与施工中的应用

周晓云 青岛理工大学

BIM 模型是建筑信息建模模型的英文缩写，是数字建筑信息模型。通过三维信息仿真系统，可以实现三维民用信息系统的数字现实与仿真，实时在线远程恢复建筑构件、工程进度曲线等各种几何形状信息和三维非实体建筑几何形状信息，以便对大型建设项目进行实时监控。

一、BIM 技术的特点与优势分析

BIM 是一种全新的技术载体。它是一项应用广泛的技术，在建筑工程领域有着显著的影响。具体而言，是指在该技术的支持下，对具体工程项目进行建模和处理，并在此基础上，通过视觉观察分析工程项目信息，合理进行工程设计，合理优化具体施工方案。该技术能直观地显示与工程相关的参数信息，为施工设计人员准确掌握工程信息提供重要载体。根据实际参数信息和工程建设提出的具体要求，合理进行规划设计，有效开展运营建设。与其他技术手段相比，该技术的功能价值非常显著，更突出的是它具有很强的视觉功能特性。

二、BIM 技术在施工中的应用

（一）深化图、局部优化及技术交底

通过对早期系统的数据建模和优化，实现了整个建设项目的三维动态可视化。根据建筑机电自动化安装工程必须具备的许多复杂工艺特点，利用建筑BIM 以动态视频模型的三维形式实现模拟施工，为进一步设计和指导模拟施工现场提供依据，保证施工的顺利进行，整个机电联动安装系统有序、安全地进行。首先，基于建筑模型本身，BIM 具有丰富的建筑可视化应用功能，可以进一步帮助施工人员在实践中更生动、直观、有效地观察和了解建筑设计现场的真实情况，并直观地将理论模型分析与实际设计工程实例进行比较，找出建筑设计理论设计与建筑实际工作存在的明显细微差距，以及设计不规范、不合理的现象，以便施工相关人员及时提出整改建议和调整。其次，BIM 施工技术还具有数据共享功能，可以进一步实现项目施工各方利益之间更好的实时沟通、协调和工作交流，更直观、真实地了解、分析和综合评价项目施工安装的技术程序，全面吸收各方面专家的建议和意见，提高建筑机电设备安装工程水平。

（二）BIM 技术在施工质量管理中的应用

基于现代BIM 三维建模与设计技术，即工程中常见的建筑质量过程数字化管理技术，我们知道它可以分为以下两部分。第一，材料和部件质量的管理。为了确保我们在工程结构施工项目管理中有效地管理好工程材料和构件的三维质量检验，我们首先需要了解，我们的施工单位必须能够确定工程构件安装的具体施工项目位置。由于我国一些重大实际工程构件施工涉及的工程量相当大，质检部门的专业人员通常难以直接确定工程构件在特定建筑物中的具体安装位置。利用BIM 的三维定位技术，我们可以自动对项目中每个工程建筑构件的位置逐一编号，整个三维材料数据库信息统一录入平台数据库管理系统，实现软件数据资源共享和集成管理。第二，技术质量精细化管理。BIM 软件在现场设备的施工和制造过程中采用动态实时碰撞模拟、分析和检测技术，以避免或出现现场施工管理人员的实际工程操作和工程项目计划可能导致的一些细微的过程偏差。通过对在线过程模型建立后实施的过程动态实时碰撞仿真的分析和检测，可以及时、有效、科学、快速地提前发现各种过程误差，减少施工现场因设备与管道碰撞而完全不必要的部分自动拆除工程和自动返工，可以节约和降低大量施工和运营成本。

（三）应用于现场施工指导

在建设项目实施过程中，要注意借助BIM 技术对现场施工活动进行集中监督和指导，确保所有技术要点在实践中得到充分落实，提高技术管理水平，促进工程施工质量的提高，并有效实现进度控制目标。具体来说，BIM 建筑技术体系在现场施工组织和指导过程中的主要应用领域如下：1.应用BIM 技术数字模型模拟设计和施工过程，直观地展示各种工艺过程的设计和技术要点，借助该模型，能向各施工项目的参与组织人员清楚地说明技术设计的总体意图、目标和各相应环节的施工技术要点，以提高其员工对施工过程所需内容的详细理解和准确掌握，增强工程建设质量意识；2.注意如何及时、准确地调整、优化和更新项目中的BIM 和数字模型内容，尤其注意当模型中出现任何设计或变更错误时，及时对模型值进行相应的修正和调整，从而真正保证建筑样板工程能够真正恢复实际建筑工程设计的最新实际施工情况；3.应用现代三维BIM 可视化技术，可以及时对项目施工管理现场形成的相关记录信息进行分类存储，包括各种材料信息、施工及实施进度、设备施工及使用数据，并为后期分析提供一些必要的技术数据和数据支持，通过创建一套专门的独立三维数据库进行评估和实施管理；4.通过应用先进的BIM 等技术手段，实时动态跟踪管理项目现场工程整体技术服务的实施质量，及时检查发现可能存在的潜在问题、漏洞和质量缺陷，并督促相关管理和技术人员采取技术措施，随时解决技术问题，弥补工程质量的不足，避免其对现场建设工程整体质量的严重负面影响。

（四）施工安全管理的应用

建设项目和建设活动往往具有自身强大而独特的经济综合因素和系统复杂性特点，往往存在许多安全隐患。这就必然要求工程建设设计单位在工作实践中注意加强工程安全综合管理的协调，通过有效的安全生产管理，注意并有效控制和化解安全质量隐患，降低或尽量减少本工程事故和安全风险的潜在发生和概率，以有效控制和避免人员的意外死亡和潜在财产及人身损失，提高整个工程安全的工程经济效益，同时确保各作业单位人员的生命安全。

（五）施工成本核算的应用

由于建设项目涉及多个运营项目，建设量大，需要消耗大量的人力、物力和财力。同时，施工实践非常容易受到各种突发事件的影响，因此很难计算成本。由于成本核算的发展水平直接关系到项目的整体经济效益，建设单位必须更加重视这项活动，并借助BIM 技术的数据分析和处理功能，努力高效地进行成本核算。利用BIM 技术，员工可以快速建立与项目相关的成本数据库，实时更新与建设项目相关的成本数据信息，快速获取与初始成本数据相关的拆分数据、汇总数据等各类统计数据。

（六）用于控制施工进度

与传统的CAD 技术相比，BIM 技术由于其视觉特性，包含了更真实、丰满的模型元素，能够更直观地还原建筑工程的实际情况。借助于BIM 软件，我们可以快速获得建筑工程中特定构件的实际参数。同时，我们还可以快速修改BIM 模型中的参数信息，使模型与建筑保持一致，从而提高设计效率和施工指导的有效性，有效降低返工概率，为进度控制提供有力支持。

三、BIM 技术在设计阶段的应用

（一）协同不同专业之间的设计

建筑机电工程是一门系统性很强的学科。在一般工业设计领域的建筑设计实践中，基于现代BIM 软件的设计技术平台可以非常方便、有效、快速地进行建筑机电工程系统中集成系统平面的布局规划和设计，设计或生产工程师执行各种工作计划。在部署规划前，可根据项目所在地的具体实际设计工程条件，选择使用一种或相应类型的专业设计软件进行合理的规划和布线设计，包括给排水、暖通空调、电气、消防和建筑系统，当布线设计涉及整体工程施工和隐蔽施工等综合环境施工方案时，电源监控设备的配置确保了本工程系统综合布线的安全，提高整个机电工程环境布线设计的合理性和设计及工艺实施。在现场和实际施工现场的各种工作应用项目中，通过科学、全面、系统地收集和分析现场的各种关键技术数据信息，明确掌握各种工程设计和安装施工的方案要素信息与各种相关工程内容的数据之间的关系，并综合分析应用实例、操作特点、方法设计和信息处理实施，利用计算机三维或BIM 三维建模与仿真技术及时分析，调整优化各类机电结构及安装设施施工的各项技术和设计实施技术方案，全面优化提高现场设计的系统科学水平和方案合理性，公司整体施工安装技术工作及实施方案。

（二）管道碰撞检测及布局优化

建筑机电工程结构往往具有一系列机电一体化运行的机械特性，结构复杂而明显。对各种机械工程管道设备和各种混凝土桥梁系统安装引起的各种安全和碰撞行为进行应急检查或处理，一直是机电建设行业的一个重点任务领域和重要难点。在传统道路上使用的各种管道碰撞风险的检测设计方面，只有直接选择和采用绘制二维图的设计表达方法，才能检查各系统部件的潜在碰撞风险，桥梁尺寸数据和其他检测元件信息不能通过绘制二维图的设计表达方法直接、完整地反映和呈现。很难直接、完整地反映和呈现所有可能导致车辆各部件碰撞的安全隐患数据和车辆碰撞的安全隐患，因此，管道主要系统和部件等关键要素的参数设计更容易发生重大设计技术冲突，这也大大提高了各种地下管线设计、施工和布置的难度。

（三）视觉披露技术

在机电工程运营和施工领域，BIM 在技术交底中的功能价值也十分突出，可以在工作环境中进行合理优化和改进。在视觉条件的支持下，有效完成技术交底，使各部门人员对具体工程设计信息形成更清晰、准确的理解。同时，在该模型的支持下，还可以完成对项目总体设计方案的进一步检查，有效分析当前设计中存在的问题或潜在风险，并利用先进的技术载体进行标准化，从而确保工程设计更加合理，为机电工程的进一步发展提供重要的行动参考。

四、结语

随着机械建筑行业的快速健康发展，传统的机械二维绘图系统在机电工程领域应用多年，已不能有效满足现代建筑机电工程技术实施的客观需要。依托现代BIM 新技术及其在工程建设细分领域的创新应用，更好、更全面地展示机电结构安装布线工程实施的具体过程，合理制定和优化施工管理方案，尤其是避免了传统施工工艺和方法，在施工初期难以发现管线碰撞损坏等突出问题，为后续工程建设各个施工环节的有序开展提供了切实有力的指导。