BIM 技术在炼油化工项目管理中的应用展望

张 伟

（中海油惠州石化有限公司，广东 惠州 516086）

引言

建筑信息模型（building information modeling，BIM）是以三维数字技术为基础，集成建设工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对建设工程项目物理特性和功能特性的数字化表达。国际标准组织设施信息委员会的相关定义：BIM 是在开放的工业标准下对设施的物理和功能特性及其相关的项目全寿命周期信息的可计算、可运算的形式表现，从而为决策提供支持，以更好地实现项目的价值[1-2]。

1 BIM 技术应用现状

BIM 理念自问世以来就得到了行业的高度关注，美国作为BIM 技术的发源地，在实施标准的研究上处于世界领先，其国家标准NBIMS（national building information modeling standard）已经更新三个版本[3]。国内BIM 标准的制定起步较晚，目前《建筑信息模型分类和编码标准》（GB/T 51269—2017）、《建筑信息模型应用统一标准》（GB/T 51212—2016）及《建筑信息模型施工应用标准》（GB/T 51235—2017）三部国家标准相继颁布实施，《制造工业工程设计信息模型应用标准》、《建筑信息模型设计交付标准》等仍然在报批中。标准的建立已满足不了国内BIM 市场的需求，在实际项目中，如上海世博会中国馆、上海中心大厦、南京火车南站都应用了BIM 技术[4-5]。但是，当前的BIM 技术仍主要应用于设计阶段，主要是解决各专业的碰撞检查，减少图纸错误，在施工中的应用较少。应用模式为基本为设计方驱动模式，而不是业主方驱动模式[6-7]。

在石油化工领域，国内的大型石油化工设计院以工艺管道专业为牵引，应用PDS、PDMS、SP3D 等专业设计软件，构建厂区三维模型，实现了项目设计各阶段的模型审查需要，从三维模型方面来说，具有独特的优势，模型的碰撞审查以及工艺改进等符合BIM 概念，但是从业主方的管理或项目全生命周期角度看，更希望在此基础上同其它先进技术、系统进行集成，提升设计管理、投资控制、安全质量管理等项目控制能力[8]。石油化工项目技术密集、流程复杂，项目规模普遍较大，但是由此带来人员流动性差、技术更新创新慢，与建筑业相比存在较多劣势，施工企业的人才队伍和培养也面临较大困难，难以推动较大的变革和创新。本文意在探讨通过业主方对BIM 技术的应用推广，增强项目各项控制手段和能力，同时推动设计方进一步强化当前设计软件和BIM 应用的结合，实现完全的数字化交付，带动施工企业培养和建立BIM 人才库，提升项目施工管理水平和行业竞争能力[9-10]。

2 设计管理方面

在设计阶段实施BIM 管理，首先通过可视化的效果，促进各方参与度提高对设计方案的把控能力，得到更可靠的设计产品，另外也是提高设计各方的协作程度，加快设计进度的手段。石油化工项目往往投资巨大，基础设计完成后即开始项目的招标和施工，边设计边施工往往会导致大量的设计变更及费用的不可控局面，运用BIM 平台对前期设计进行管控具有重要意义。

2.1 BIM 模型和平台建立

当前石油化工项目基本都建立了合适的工厂模型，而管道设计作为工艺设计的核心，在BIM 三维模型的建立中发挥着主导作用，各阶段的模型审查解决了工艺管线的布局和碰撞问题，但是大量的设备、阀门、电气仪表信息并没有反馈到模型中。因此有必要在此基础上进行模型的细化工作，可以利用专业的BIM 团队或公司进行协助，建立项目的BIM管理平台，以IFC（Industry Foundation Classes）标准格式进行各参与方的信息编辑和共享，如将设备信息通过平台共享至各方，将会减少信息反馈的不一致及界面不清问题，也会提高后期设备安装效率[11]。典型的工厂三维模型，如图1 所示。

图1 典型的工厂三维模型

2.2 BIM 设计管理的应用构想

BIM 的可视化审查是应用的重要一面，除传统的碰撞检查外，BIM 平台的应用将有更多的参与方从不同角度提出设计修改意见，有效控制设计变更，业主生产方更早的提出有关可操作性和可维修性问题，及时的整改可以节约后期“三查四定”周期。另外利用BIM 平台进行设计交底，可以提高交底效率和效果，实现施工方意见的有效反馈。在钢结构等需二次设计，利用基于BIM 平台Tekla 等软件，可以及时将二次设计成果反馈至模型中，及时发现深化后的可施工性和碰撞问题。

3 进度和费用协同管理方面

BIM 三维模型包含了设备材料构件的所有信息，可以真实地提供造价和工程量的准确信息，大大减少人工操作和潜在错误。在BIM 的3D 模型基础上增加时间维度，将项目进度计划通过3D 的构件在进度计划中表现出来，即发展出4D 的建造模拟功能。通过可视化形象的构件虚拟建造过程来显示施工进度，有利于及时发现施工问题，采取纠偏措施，同时可视化的设备材料信息的到货状态，可以有助于业主方控制采办节奏，降低交货风险，同时也利于项目库存的最大化利用[12-13]。BIM 平台通过各方数据集成，可以将总进度计划、月进度计划、周进度计划、日常工作进行有效梳理，并反馈至项目各参与方，便于进度计划的具体实施和检验。

石油化工项目的特殊性，基于基础设计的招标往往与详细设计存在诸多差异，如何加强对投资的管控和有效推进项目建设逐渐成为不可调和的矛盾。费用的前期控制和施工过程管控显得尤为重要，在BIM4D 的基础上进一步集成造价管理部分，在共同的平台上实现工程量计算模型和规则的一致性，在详细设计发布后第一时间筛查与基础设计清单的差异性，在施工过程中及时更新工程联络单、工作联系单等变更数据，在进度款支付时依据4D 的进度控制模型核查工程量，这些功能的实现将大大提高费用控制水平，实现BIM 的5D 协同功能和项目的精细化管控，真正做到随着工程进度结算，清晰掌握项目的费用使用情况[14-15]。

4 安全质量管理

BIM 应用于安全管理方面，目前主要是利用BIM 模型，进行施工方案动画预演和施工过程模拟，并结合施工现场布置的监测点，建立危险源自动识别系统，排除危险源，编制工程施工安全管理计划和应急预案[16]。另外，基于RFID（无线射频识别技术）和PT（定位技术）的与BIM 集成，构建施工现场安全监控系统和人员不安全行为预警系统。基于石油化工项目的特点，利用VR（虚拟现实）技术和BIM 模型结合，将会极大提高安全交底和培训效果[17]。在大型项目管控中，利用上面技术和BIM 平台结合，在可视化模型中可以有效监控作业人员的状态，查看高风险作业范围，了解现场各移动端检查的问题销项情况，及场地内车辆、机械等行走、占路情况，全面实行施工现场智慧化管控[18-19]。

在质量管理方面，BIM 模型作为直观有效的载体，可以将质量情况呈现在模型中，对于不同的参建主体，将各自侧重的质量信息记录在BIM 模型中，可以有效提高质量管理效率[20]。在石油化工项目中，业主方的质量管理是全方位的，设备材料检查验收、焊接质量控制、无损检测管理等等都需要大量的人力物力，特别是项目进入中后期，多专业的交叉施工往往造成质量管控力不从心，质量管理水平的下降。利用移动端和BIM 平台相结合，将信息准确记录到BIM 平台中，可以提升各方对质量问题的反馈效率，另外利用质量检试验计划（ITP）和BIM 相结合，并关联国家/行业验收标准表格，利用移动端进行各部位的检查验收，一方面可以确保质量管理体系的良好运行，另一方面可以实现验收程序无纸化，验收资料数字化，真正实现验收资料与实体施工相同步。

5 结语

BIM 是共享化的数字化表达，它不是基于单一软件的建模工作，而是利用多种建模软件、协同平台和物联网平台，对现场进度、安全、成本、质量进行有效管控。石油化工项目在BIM 技术应用上仍然处于三维建模阶段，如何建立有效的协同BIM 平台，以及利用物联网技术实现项目管理水平的提升，同时将相关信息应用到工厂的运维管理中，实现全生命周期的管控，仍是巨大的挑战。业主方的理念决定了项目建设水平的高度，只有通过建设方的有效带动，才能使得设计、施工及相关供应商投入到BIM 技术发展中，进而实现石油化工建设项目的高质量发展。