BIM技术在厂房机电工程施工管理中的要点研究

任志宏

上海韩科建设工程有限公司 上海 201613

在建筑业快速发展的大背景下，工程项目的建设规模、技术难度均已大幅度的提升，继续沿用传统建造模式的管理方法，已难以适应工程建设和行业发展的要求。BIM是一个完善的数据集成平台，可以精确地管理工程项目寿命周期内的建筑信息，具有可视化、模拟性、协调性等技术特点以及在工程项目的设计阶段、施工阶段和运营阶段的技术优势。BIM受到业界广泛关注，在此背景下远景风机厂房建设项目也引入并应用了BIM技术。远景风机一期工程，项目总投资40亿元，用地面积约400亩，原计划建设6GWh产能，由于市场持续利好和远景设备工艺技术革新，该项目一期由原6GWh提升到10.5GWh，一期总投资提高至45.23亿元。通过对工程项目的施工总体布置及规划、施工方案、进度计划、资源配置、施工管理和相关技术措施、项目风险预测防范及应急预案、合理化建议等各方面进行综合研究讨论，同时运用BIM技术进行总体协调和管控，确保项目施工的顺利进行，并如期交付。

1 机电工程施工管理的难点与解析

1.1 交叉施工组织协调

由于项目体量大、任务重、工序繁杂、工期紧张，在施工过程中，土建、机电等分部分项工程施工都交织在一起，交叉施工需要高效的组织和协调力，因此可将BIM技术作为行之有效的施工组织方法[1]。

1.2 机电功能需求

项目中机电工程内容多、专业性强、参建队伍多，机电工程各专业之间亦存在交叉作业和管线重叠等问题，因此需要对各专业、各分部分项工作进行系统化的建模和统筹安排，提高工程施工的组织性和条理性，确保工程施工顺利开展，合理优化工作推进过程。

2 机电工程主要分项内容

（1）暖通系统：防排烟和自动报警系统、中央空调冷冻站内全套设备、工艺冷却水系统、冷却水循环系统、分体空调或自带冷源的风柜及风机盘管、洁净房、干燥房、空调车间的风管或送回风末端风口及通风排气系统等。

（2）配电系统：除配电房内高低压配电系统以外，其余所有各栋、各房间的动力、照明及插座系统及其相应的桥架配管，室外电缆井、开挖埋管（强弱电管）等，电气专业相关的工程均在本包范围内，而安防、门禁及综合布线系统不在施工范围内。

（3）给排水系统：软化水系统、纯水系统、蒸汽凝结水系统（考虑收集）、工艺废水系统、消火栓系统、喷淋系统、应急喷淋及排水系统、生活排水系统、雨水系统。

（4）洁净工程：洁净板隔墙及门窗、洁净天花吊顶、风淋室、缓冲间、洁净室内包柱、包消火栓、防撞柱、防撞栏、移交成品地面保护（不含环氧地坪和不锈钢地面施工）；二层平面图中无钢平台区域，所对应一层顶棚位置需要做钢构转换层不在施工范围内。

（5）动力系统：压缩空气系统（含空压站内全套设备）、NMP罐区及输送系统、蒸汽管道等。

（6）自控系统：所有成套或单机自动启停需要的控制系统。

3 工业厂房项目中机电工程施工管理要点

3.1 BIM技术应用

综合项目施工的主要内容和难点，借助BIM技术实现项目方案比选、场地布置、机电管线综合、施工深化设计、工艺模拟、预制加工、通过BIM管理平台实现安全管理、质量管理、进度管理、成本管理、资源管理、智慧工地、环境管理、资料管理、运行管理等方面，以提高项目管理的信息化水平和效率[2]。

3.2 BIM技术路线及总体实施流程

3.2.1 BIM技术路线

为了保证本项目BIM的顺利实施，设定了项目的BIM技术路线图，具体如下：BIM总体实施方案→成果描述→BIM组织架构表→BIM执行计划书→最初的BIM模型→施工深化图纸→施工变更引起的模型修改→碰撞检测报告及解决碰撞→4D施工模拟及进度优化→安全、质量、成本、物资、资料等管理→BIM竣工模型。

3.2.2 BIM总体实施流程

根据建设方和项目的具体要求，进行项目BIM总体实施方案的编制。根据业主提供的BIM项目实施标准系列，对项目BIM模型的建模精度、命名规则、人员的操作权限、版本变更管理、数据提取原则以及项目部相关人员培训等要求，进行项目BIM应用策划书的编制。收集信息、完成现有图纸的机电模型以及根据现场施工的实际情况，经建设方和设计单位一致通过的施工图纸，来调整和修改设计机电模型，最终应做到机电模型与实际施工相一致。

（1）技术指标实时输出和跟踪，随着工程进度和现场机电安装工程图纸(含设计变更、图纸会审纪要)的变化更新，来及时地更新BIM模型，包含但不限于机电安装专业相关面积、平面、立面、标高、节点、墙体、楼梯、扶梯、车道、冷却塔外包、暖通、强电、弱电、给排水等所有机电安装专业的相关构件尺寸等信息。

应用目标：随工程进度及现场机电安装图纸的更新及时更新模型。

应用方法：在Revit根据施工进度及时更新模型，利用Revit中明细表等工具提取指标。成果交付物：见下表。

表1 成果交付物（一）

（2）电气工程

对建筑内设施、设备线路进行配置，并对设计院所提供的图纸进行原理、配置、能效等各方面的审核。在此基础上进行图纸深化，最终得出可执行的BIM方案。

应用目标：提取、收集施工所需要的定位、规格等相关信息，完成设计方案的模型深化。

应用方法：整合相关专业模型，进行碰撞检查。根据相关信息在Revit中使用开洞工具对土建模型进行精确开洞，以提供机电安装工程模型中需要的预留孔洞信息。成果交付物：见下表。

表2 成果交付物（二）

（3）暖通工程

对建筑内、建筑应需水暖、风管、空调水管及设备进行配置，针对设计院所提供的图纸进行原理、配置、能效方面的审核，进行相关图纸深化，得出可最终执行的BIM方案。

应用目标：针对原始方案进行模型深化，提取施工需要的定位及规格信息。

应用方法：整合其他专业模型进行碰撞检查，在Revit中使用开洞工具对土建模型进行精确的开洞，以提供机电安装工程需要的预留孔洞。成果交付物：见下表。

表3 成果交付物（三）

（4）给排水工程：建筑内、建筑应需给水、排水管路及设备配置，针对原始方案设计院所提供的图纸进行原理、配置、能效方面的审核，并在此基础上进行图纸深化，最终得出可执行的BIM方案。

应用目标：针对原始方案进行模型深化，提取施工需要的定位及规格信息。

应用方法：整合相关专业模型，进行碰撞检查，根据相关信息在Revit中使用开洞工具对土建模型进行精确开洞，以提供机电安装工程中需要的预留孔洞信息。成果交付物：见下表。

表4 成果交付物（四）

3.3 BIM执行规划

BIM执行流程设计如图1所示。

图1 4D协调的进度模拟

3.4 施工碰撞检查分析

3.4.1 碰撞检查应用

碰撞检查，是指在建立的BIM三维空间几何模型中，提前预警工程项目中建筑、结构、暖通、消防、给排水、电气桥架、设备、幕墙等各个不同专业在空间上的冲突、碰撞问题。通过预先发现、判断分析和解决这些碰撞问题，来提高工程项目总体的设计质量并减少施工各阶段的不利因数和对施工过程中的不利影响。

应用目标：整合项目各专业的模型，检查各专业自身和相互间的碰撞，生成碰撞报告。

应用方法：将各专业模型分别导入到Navisworks中进行整合。利用Navisworks碰撞检查工具进行：自相交碰撞、各专业间硬碰撞、间隙碰撞的检查，并生成最终碰撞报告。成果交付物：见下表。

表5 成果交付物（五）

3.4.2 执行流程

施工碰撞检查的执行流程见图2。

图2 协调碰撞检测

3.5 BIM成果交付及应用考核

3.5.1 BIM成果交付

在竣工验收前，按照要求基于设计和施工的信息模型，根据现场完工后实测结果，建立与工程实际现场完工状态相一致，并符合相关规范和建设方精度要求的竣工信息模型。并结合项目维护管理要求，优化、去除项目建设过程的冗余信息，最终完成有效设计和施工信息的加载。包括：建筑信息、结构信息、质量信息、工期信息、图纸信息、材料信息、安全信息、设备信息、维保信息等，具体需满足运维需求。（1）模型及信息的创建范围及深度：在原设计方案模型和施工过程模型的基础上，通过修改、删除、增加或细化等方式来调整模型元素，最终创建出竣工验收模型；（2）模型细度：要与工程实体、竣工图纸等相符合，需要具备设备编号、资产编码、工程资料编码等相关信息，并需满足竣工资料归档和向建设方进行资产移交的要求；（3）成果文件：主要有竣工验收模型及模型、竣工图纸、设施设备清单、设备使用说明书、施工表格数据等文件[3]。

3.5.2 BIM应用考核

在项目实施过程中，根据建设方提供的“BIM技术标准体系”相关文件的考核内容、要求及频次等，针对BIM应用执行进度、提交成果的质量等方面，协助建设单位对项目施工参建方的BIM工作进行定期、不定期的考核，并且对于考核中所发现的问题进行整理和分析，然后提出针对性解决方案。

4 BIM技术的综合效益

BIM技术在项目的投资决策阶段、设计阶段、施工阶段、运营阶段等，都发挥着巨大的效益，并且这些效益涉及项目的质量控制、进度控制、安全控制、成本控制、可建造性、易于维护性、信息管理的各个方面，全面改进了项目管理绩效。应用BIM技术能够更好地控制项目的质量、工期和成本，可以提高项目成员之间沟通与协作的效率。

设计方面：BIM能够实现施工详图的三维可视化，从而协助设计人员做出重要决策，显著减少设计错误。施工方面：BIM可以建立模型并识别施工过程中可能出现的碰撞问题，从而避免工程错误和返工。成本控制方面：BIM提供的综合信息更有利于快速进行成本估价、降低估价成本、提高估价准确度。进度控制方面：BIM能够为项目提供进度的集成信息，并且在项目实施过程进行动态变化展示，从而优化、加快项目交付进度。信息管理方面：BIM有利于实现项目成员之间更高效的信息共享，进行项目实施过程的动态模拟，提高项目管理绩效。

5 结束语

随着信息技术和计算机技术的不断发展，新管理技术、理念的进步，BIM技术在建筑的各个领域得以更为广泛的应用，在一定程度上推动着我国工程技术的持续发展和改进，促使中国建筑技术创新更上一层楼。