BIM 技术在太阳能可再生能源项目中的应用

杨 俊（宁波浙华智慧能源科技发展有限公司， 浙江 宁波 315000）

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息的建筑或建筑工程信息模型。其具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性 5 大特点。

BIM 技术在太阳能工程生命周期信息管理中的应用，指导太阳能光热系统设计、成本核算、施工、结算和运维中BIM 技术的应用。其可以避免因工程量计算偏差导致采购错误，进而影响施工进度和成本动态管理无法合理控制，可提供前期预算、中期管控的系统成本监控方案。可视化信息管理可以有效地进行施工过程控制，实现事前预计、事中控制和事后反馈的防范机制。BIM 技术应用管理主要内容如图 1所示，管理路线如图 2 所示。

图2 基于 BIM 技术应用的管理路线

1 太阳能工程管理目前存在的问题

（1）传统太阳能安装工程生产方式都是项目经理负责制。项目经理负责制的缺点是权力过于集中在项目经理手中，项目经理管理水平的高低直接影响了施工质量水平。

（2）传统方式不注重对人员培训，施工班组人员流动性大，技术执行标准稳定性差，无法保证施工信息的连续性传递。纸质文件过多，存在丢失或交接失控造成竣工信息不完整等问题。

（3）多部门多专业管理造成处理问题依据不统一，成本部、工程部、投资部信息不对称，发生变更无法达到同步协同。

（4）工程安装缺少统筹管理，各部门都从自身角度处理问题，信息互动量较少，各自为政。

（5）现有的生产方式多以任务管理为目标，忽视过程监控，专业交叉无法实时协调，造成大量返工或误工问题。

（6）现有生产方式规划准备时间短，施工管理解决问题基本采用后置方式，就是遇见问题解决问题。如此造成大量设计变更，安装工程时间延长，人工浪费严重。

（7）现有生产方式协同部门重复性工作量大，例如成本部、审计部、采购部都需要对施工信息进行大量现场复核，会议时间较多，问题解决慢，效率低下。

2 BIM 技术应用给现代施工管理带来的优势

BIM 技术基于一个建筑信息模型建立多个子任务模型，针对任务模型建立相应的执行标准流程和制度，落实执行各任务模型相对独立又紧密关联，实现了信息共享、任务联动、过程监控。将施工建造进行可视化、信息化、程序化编制，形成建筑施工说明书，实现人、机、料有序化配合投入，达到最优设计目标任务。BIM 技术应用给现代施工管理带来的优势主要有以下几个方面。

（1）采用 BIM 技术应用管理使工程安装标准化，更加方便执行，降低人为误操作。

（2）工程施工建造投资成本更加可控，减少了材料浪费，降低了库存。

（3）使材料计划采购周期更加合理，减少因供料滞后造成的误工浪费。

（4）工程进度管理更加有序，工期明显缩短。

（5）BIM 技术应用使各管理环节更加专业协同化，减少了各环节间的矛盾。

3 BIM 全新管理生产方式与传统生产方式对比

BIM 全新管理生产方式与传统生产方式对比如表 1 所示。

表1 两种生产方式对比

4 基于 BIM 技术的太阳能系统方案设计管理应用

方案设计阶段的 BIM 应用，主要是利用 BIM 的三维展示技术对项目的实地安装环境可行性进行论证，便于对下一步深化工作进行推导和方案细化。BIM 对太阳能安装项目所处的场地环境—如屋面形状、消防管道、通风设备、暖通设备等—进行必要的分析，以此作为方案设计的依据。以下展开详细论述 BIM 在方案设计各阶段的技术应用要点。

4.1 初模技术分析

初模技术分析主要通过建立 BIM 来为太阳能光热设计方案提供可视化展示平台，为方案选型提供依据，分析建筑环境对太阳能安装使用的影响。

4.1.1 实施流程

（1）汇总资料数据，确认数据的准确性。

（2）绘制包括建筑主体，可能与太阳能设备、管线发碰撞的电气、给排水管线，消防管道及设备和屋面暖通设备在内的信息数据模型。

（3）根据安装场地分析结果，评估原设计方案的可行性，判断是否需要调整设计方案，推敲设计方案直到最终确定最佳设计方案。

4.1.2 技术成果

（1）建筑主体及太阳能原设计信息模型，包括建筑主体，可能与太阳能设备、管线发碰撞的电气、给排水管线，消防管道及设备，屋面暖通设备，太阳能基础、太阳能系统主要设备（太阳能集热板、设备基础、屋面水箱、控制器、室内水箱）。

（2）方案分析报告。报告应体现原设计方案与现场设备安装情况的冲突和造成的不利因素。

4.2 设计方案比选

设计方案比选的主要目的是选出最佳设计方案，为初步设计阶段提供对应的设计方案模型。基于 BIM 技术的方案设计，是利用 BIM 软件制作多维度数字化模拟，形成多个备选的系统设计方案模型。对其进行比选，使项目方案的沟通、讨论、决策在可视化三维场景下进行，实现项目设计方案决策的直观和高效。

4.2.1 实施内容

（1）校对模型数据，确保信息的准确性。

（2）建立多个可行性太阳能系统方案模型，包含方案的完整设计信息。

（3）审查各备选方案模型的可行性、功能性、美观性等，并进行比选，形成方案比选报告，选择最优的设计方案。

（4）形成最终设计方案模型。

4.2.2 技术成果

（1）方案比选报告。报告应体现太阳能系统各方案的三维透视图，平面、立面、剖面图等二维图，以及方案差异化比选的对比说明。

（2）太阳能系统设计方案模型。模型应体现太阳能布局、屋面水箱布置、基础分布情况、配套设备分布情况、系统管路分布情况等。

4.3 设备及管线详细模型构建

利用 BIM 应用软件，建立较为详细的三维几何实体模型，进一步细化太阳能系统在方案设计阶段的三维模型，以达到设计方案与实地安装的匹配，为施工图设计提供设计模型和依据。

4.3.1 实施内容

（1）校对模型数据，确保信息的准确性。

（2）采用专业样板文件，根据设计方案信息模型和二维设计图建立相应的详细的信息模型。

（3）剖切太阳能关键部位模型，主要检查平面、立面、剖面的视图表达是否统一，专业设计是否有遗漏错误；核查主要尺寸和标注是否统一。

（4）校验完模型之后，在平面、立面、剖面的视图上添加关联标注，使模型深度和二维设计深度保持一致。

（5）按照统一的命名规则命名文件，分别保存模型文件。

4.3.2 技术成果

太阳能系统信息模型。模型深度详见附录初步设计阶段的模型内容及其基本信息要求。

4.4 设备产品明细表统计

设备产品明细表统计，利用信息数据模型提取包括太阳能规格及数量、水箱规格及数量、水泵规格及数量、阀门规格及数量、管道规格及数量等主要基本参数，为后期模型完善发挥关联修改作用，实现精确快速统计。

4.4.1 实施内容

（1）校对模型数据，确保信息的准确性。

（2）检查模型中主要设备产品信息的准确性。

（3）根据项目需求设置明细表的属性列表，以形成明细表的模板。创建基于模型的主要设备产品明细表，并命名主要设备产品明细表。

（4）根据后期设计深化需要，校验各参数是否满足招标技术文件经济指标要求。

（5）保存模型文件及主要设备产品明细表。

4.4.2 技术成果

（1）系统专业模型。模型应体现主要设备产品如太阳能设备、水箱等信息。

（2）系统设备产品明细表。明细表应体现设备规格型号、技术参数、单位、数量等信息。

5 基于 BIM 技术的太阳能施工管理应用

基于 BIM 技术的太阳能施工过程管理，主要是基于前期施工准备阶段完成的施工过程信息模型各项预设要求，配合施工管理软件和运营管理机制，实现可视化施工指导、协同化管理方案、模拟性施工组织、优化性安装方案、信息化等的全程管理。如此便于提前发现并解决工程项目中的潜在问题，减少施工过程的不确定性和降低投资风险。

建立以 BIM 技术应用为核的管理机制，保证信息传递、管理的持续性。主要机制内容如表 2 所示。

表2 主要机制内容

基于 BIM 技术应用的管理内容主要分技术管控、生产管控和成本管控。技术管控内容如表 3 所示，生产管控内容如表 4 所示，成本管控内容如表 5 所示。

表3 技术管控内容

表4 生产管控内容

表5 成本管控内容

基于 BIM 技术的太阳能施工管理应用核心主要是信息传递的连续性、准确性和共享性。如何能够实现信息集成是关键，建立一整套基于 BIM 的管理机制有助于实现信息集成。现场施工信息能否及时准确地传递到 BIM 中心，关系到施工阶段是否按标准程序执行模型信息。施工信息的采集需要按一定的标准规则和细度进行，并能够在规定时间内传递到施工管理中心进行数据统计分析存档。

信息包括技术信息、进度信息和商务信息。信息管理传递流程如图 3 所示。

图3 信息管理传递流程

6 BIM 技术太阳能热水系统案例

浙江省宁波市医疗中心李惠利医院是宁波市政府配套出资建造的集医疗、科研、教学为一体的大型公立综合性医院，是宁波市首家三级甲等医院。该工程综合楼屋顶设置太阳能光热系统，太阳能光热系统主要为病房提供洗浴用水，设计太阳能集热面积 843.6 m2，保温水箱设计容量 90 m3，分东、西、北 3 个区进行安装，全程采用 BIM 技术应用施工管理。本项目于 2014 年 7 月开工，2015 年 3 月竣工验收，2016 年荣获浙江省建设工程钱江杯奖（优秀勘察设计）专项工程二等奖和浙江省勘察设计行业协会举办的BIM应用大赛工程协同奖。

该项目借助 Revit 软件在施工建造管理方面的功能（专业级应用），实现 BIM 方案深化设计与施工建造管理在同一软件内实施，打造“1+N”BIM 应用模式，即 1 个 BIM 设计模型+N 个任务管理模型。任何设计模型的修改编辑，N个任务模型都会同步更新，真正实现了模型的“互享”“互用”“互动”的目标。

7 结 语

BIM 技术应用涉及的建筑管理内容十分广泛，本文主要探索了 BIM 技术在太阳能施工管理中的应用，关注了 BIM技术管理应用推动工程管理体系和制度发生的变化。BIM 技术管理应用让工程技术规规范和标准易于执行和监督，改变了公司的组织架构，实现部门高效协调，让部门内效率提高 20% 以上。高效协同减少内审程序，让预算、成本、采购、审计工作更加衔接高效，实现施工管理人员和操作人员工作标准化、程序化，规避了很多因人为方面造成的施工投资建造风险，进而让项目团队达到了理论和实践的统一。