機(jī)電安裝工程中用好BIM技術(shù)淺析
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［摘要］隨著社會的發(fā)展，我國的bim安裝工程也獲得了較大的進(jìn)步空間，BIM安裝工程本身就是建筑設(shè)計施工中的重要工程之一，也就是說安裝的質(zhì)量和效率會直接影射建筑工程的整體質(zhì)量和工作效率。在目前階段里，我國的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)也獲得了較好的發(fā)展，在建筑BIM安裝工程中，漸漸的采用更加先進(jìn)的技術(shù)作為支持，BIM技術(shù)的應(yīng)用給建筑機(jī)電安裝工程工作的順利開展提供了基礎(chǔ)保障，不僅能夠確保質(zhì)量合格和降低成本，還能實現(xiàn)動態(tài)的管理和監(jiān)督。
［關(guān)鍵詞］BIM技術(shù)；BIM實施；機(jī)電工程
眾所周知，BIM是貫穿于建筑策劃⁃設(shè)計⁃施工⁃運(yùn)維的全生命周期過程中，倒底前期需要做什么準(zhǔn)備，在那些階段用得上，怎么用，能達(dá)到什么效果，這也是廣大業(yè)主和學(xué)習(xí)者們一直探討的問題，今天經(jīng)個人十多年的BIM工作經(jīng)驗，給大家淺談一下如何在工程中應(yīng)用BIM才會更有價值。
1BIM實施前期準(zhǔn)備工作
BIM技術(shù)服務(wù)于工程中，目的是要為項目帶來收益，同時提升管理水平和生產(chǎn)能力。要保證BIM服務(wù)工作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)、支持業(yè)務(wù)工作、持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)，從長遠(yuǎn)來看，建立起相應(yīng)的組織保障體系是BIM技術(shù)在項目上成功實施的重要基礎(chǔ)。
11建立BIM組織體系
BIM實施前專人負(fù)責(zé)項目級的BIM體系組織，其職能主要是負(fù)責(zé)項目BIM的整體實施規(guī)劃、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定和實施過程中的完善、軟硬件的選型和系統(tǒng)構(gòu)建、建立BIM技術(shù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)管理平臺、實施流程和相關(guān)制度的制定、人員培訓(xùn)考核等。其主要構(gòu)成如下。1）業(yè)主管理團(tuán)隊業(yè)主要有直接與建模方和咨詢方對接的BIM管理人員，可以對咨詢方的各項意見和各總、分商的意見進(jìn)行協(xié)調(diào)，分配，在有沖突的情況下有力做出決定和方案，保證項目的順利進(jìn)行，同時也代表業(yè)主實時了解項目中BIM的進(jìn)度與情況，隨時提出寶貴意見。2）日常管理團(tuán)隊BIM咨詢團(tuán)隊圍繞咨詢業(yè)務(wù)為核心的組織方式，項目經(jīng)理類似于產(chǎn)品經(jīng)理，將業(yè)主的應(yīng)用需求轉(zhuǎn)化為BIM技術(shù)需求，并通過管理組織各種資源實現(xiàn)，并最終對BIM實施效果做出有效的總結(jié)和評價。3）技術(shù)團(tuán)隊業(yè)務(wù)包括BIM咨詢團(tuán)隊的BIM技術(shù)支持和BIM平臺管理兩方面。技術(shù)支持主要負(fù)責(zé)企業(yè)軟硬件以及BIM技術(shù)的研究與應(yīng)用開發(fā)；平臺管理需要維護(hù)BIM管理平臺，包括數(shù)據(jù)文檔的管理與維護(hù)、權(quán)限管理等工作，以達(dá)到企業(yè)的項目BIM數(shù)據(jù)資源的高度共享目的。BIM實施團(tuán)隊的建立有助于全盤規(guī)劃項目BIM技術(shù)的應(yīng)用路線，有助于項目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的積累，形成基于BIM模型的協(xié)同和共享平臺，解決各方信息不對稱的局面，解決項目內(nèi)部管理系統(tǒng)缺少基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的困境，為企業(yè)各職能部門的管理提供數(shù)據(jù)作為支撐，讓項目在實施BIM的時候有標(biāo)準(zhǔn)可循，有方法可依，促進(jìn)項目整體BIM技術(shù)應(yīng)用水平的提升。
12培養(yǎng)各參與方BIM專業(yè)人才隊伍
項目的BIM實施時一個系統(tǒng)化工程，參與方眾多。BIM技術(shù)應(yīng)用能力和生產(chǎn)力的高低，取決于各個參與方BIM專業(yè)人才的完整性和勝任程度，BIM技術(shù)相關(guān)應(yīng)用都需在相應(yīng)的崗位上配置相應(yīng)的BIM專業(yè)人才，從而應(yīng)用BIM技術(shù)支持和完成施工至運(yùn)維階段各種專業(yè)任務(wù)。如在施工總包中，BIM專業(yè)應(yīng)用人才包括就項目管理、施工計劃、施工技術(shù)等專業(yè)。
13BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保證
在BIM實施的過程中，BIM配套標(biāo)準(zhǔn)是有利的保障。主要包括BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)兩大類。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括建模標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)；應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)則指的是BIM技術(shù)應(yīng)用周期中各個環(huán)節(jié)的BIM技術(shù)應(yīng)用流程規(guī)范和數(shù)據(jù)交付標(biāo)準(zhǔn)。通過標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)，能有效保障各個實施項目能遵循統(tǒng)一的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，避免大家各自為戰(zhàn)，以便普及應(yīng)用。目前我國的BIM標(biāo)準(zhǔn)還在建立和完善過程中，比較缺乏可以直接借鑒的完整的BIM標(biāo)準(zhǔn)。項目除參考目前以頒布的國家及地方標(biāo)準(zhǔn)以外，同時需要結(jié)合項目自身的需求、技術(shù)水平和管理特點，組織編撰項目級技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在此項目級標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，后續(xù)項目可逐漸擴(kuò)展為業(yè)主的企業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)，使得企業(yè)后續(xù)推行BIM應(yīng)用有章可依。在機(jī)電工程中對構(gòu)件都有嚴(yán)格要求，包括管材質(zhì)、管件連接方式、支吊架、保溫、各管線系統(tǒng)歸類、顏色區(qū)分以及各構(gòu)件的放置效率并且是否能成系統(tǒng)，上述功能目前BIM已很成熟，對提高工程質(zhì)量起到了一定的保障作用，這也是其他軟件無法比擬的地方。凈高分析平面，這是我認(rèn)為必出的BIM成果標(biāo)準(zhǔn)，讓業(yè)主和設(shè)計很清楚了解各區(qū)域的管底高和凈高，通過從紅到綠的色階填充分別標(biāo)出凈高從低到高的各區(qū)段，如圖1所示。圖1revit繪制凈高分析平面圖及對應(yīng)模型和表格在工程中對于建筑的每層單多專業(yè)平面、剖面、立面、大樣詳圖、局部三維圖都有時刻讀取的需求，尤其重難點、最不利點及時反饋到各專業(yè)設(shè)計師，分析問題及匯總結(jié)論，所以我們需要提前創(chuàng)建好這樣視圖。在表達(dá)問題時也能多維度去展示，如圖2所示。當(dāng)然這個過程還是需要對BIM工程師們有一定的管綜基礎(chǔ)要求，以下淺談幾點，也是管綜重難點。1）安裝檢修空間設(shè)計要求一般600mm及以上，但實際上很難做到，現(xiàn)場最小也有300mm，綜合考慮建議最少保留400mm，圖2左側(cè)剖面圖保留550mm安裝檢修空間，如果條件允許，管線并排寬度超過1200mm，應(yīng)該兩側(cè)預(yù)留安裝檢修空間。各管線間距和閥門也有要求，需要根據(jù)具體管線預(yù)留空間。2）支吊架和保溫空間占位要求這需要我們清楚各管線對支吊架的要求，如風(fēng)管一般為50角鋼做支吊架，空調(diào)水管一般用I80和I100做支吊架，空調(diào)風(fēng)管和空調(diào)水管及其他需要保溫的管線會在支吊架上襯加木托隔熱，這些都得把空間考慮進(jìn)去。3）風(fēng)機(jī)和阻尼消聲器空間占位要求風(fēng)機(jī)一般放置在機(jī)房，較多安裝方式為頂平齊，這樣對于上下層安裝要有足夠大的空間要求，具體看風(fēng)機(jī)選型。阻尼消聲器一般安裝在機(jī)房內(nèi)和機(jī)房外邊側(cè)，外輪廓比風(fēng)管各邊多120mm左右，這也是容易忽略的空間。4）人防門和卷簾門空間點位要求人防門是一種比較特殊的門，安裝在墻外側(cè)，四周會比門洞大近100mm，由于安裝工藝要求，門上方會有吊鉤，所以管綜時人防門上方盡量不要走管線。卷簾門一直困擾大家就是上方的卷簾盒子，如雙軌的盒子應(yīng)按1200mm×500mm空間考慮，門兩側(cè)盒子邊界也需相對門洞多考慮100mm的空間。5）橋架與水管安裝上下關(guān)系要求橋架上方理論上是不允許走任何水管，即使做了保溫和防漏，包括干式和預(yù)作用的消防水管也不允許布置在橋架上方，但在走廊處，為提高凈高，排水管布置在最上面，難免會出現(xiàn)在橋架上方，這時要求排水管與橋架間有風(fēng)管間擋保護(hù)及500mm間距以上要求。6）無梁樓蓋和鋼結(jié)構(gòu)建筑的空間要求無梁樓蓋板下100mm內(nèi)空間不易布置管線，要留出安裝空間。鋼結(jié)構(gòu)需要考慮防火涂料厚度，一般50mm考慮，同時要精確了解鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造，是否預(yù)留洞孔，機(jī)電管線盡可能要利用孔洞布置。7）混凝土梁穿管要求一般需要穿管的設(shè)計圖紙上會有表達(dá)，碰到管綜困難確需穿梁的情況，理論應(yīng)用梁1／3到2／3區(qū)間的垂直方向中間開洞，但一定當(dāng)問題待設(shè)計核實確定。8）風(fēng)管相關(guān)要求風(fēng)管在考慮到空間管理，可以適當(dāng)變改截面尺寸，在保證截面面積不變的情況下更改寬高值并且高度與寬度比不得小于1／4，同時記錄向設(shè)計報備。最容易忽略的地方為排油煙風(fēng)管，禁止下上翻，避免集油排不出去反而倒流的現(xiàn)象出現(xiàn)。
2在BIM實施的過程中保障工作
相關(guān)制度的配套是BIM實施的有利保障。主要包括軟硬件管理制度、應(yīng)用組織制度、項目實施管理制度、應(yīng)用績效管理制度、數(shù)據(jù)維護(hù)制度、培訓(xùn)管理制度等一系列保障措施。
21軟硬件管理制度
硬件方面的相關(guān)制度，主要包括規(guī)范設(shè)備管理、應(yīng)用、維護(hù)等方面的工作；而軟件方面的相關(guān)制度則包括軟件的管理和版本升級、管理平臺的開發(fā)、文件架構(gòu)、權(quán)限分配、運(yùn)行信息系統(tǒng)安全等方面。需要注意的是，BIM的應(yīng)用系統(tǒng)對硬件系統(tǒng)有較高的要求，軟硬件的配合需要提前做好準(zhǔn)備。另一方面，BIM應(yīng)用軟件種類較多，需要根據(jù)BIM規(guī)劃所提出的具體應(yīng)用需求進(jìn)行搭配，尤其關(guān)注模型文件的轉(zhuǎn)換所帶來的信息丟失問題。
22應(yīng)用組織制度
應(yīng)用組織制度需要明確規(guī)定項目的BIM管理團(tuán)隊和項目級的BIM實施團(tuán)隊成員構(gòu)成和崗位職責(zé)。該制度中對于各類崗位的知識結(jié)構(gòu)和能力要求有明確的規(guī)定。
23項目實施管理制度
項目實施管理制度的主要內(nèi)容是制定BIM項目管理的目標(biāo)和應(yīng)取得的項目成果，明確項目管理的任務(wù)、時間進(jìn)度等內(nèi)容，預(yù)計項目進(jìn)行中可能發(fā)生的變更和風(fēng)險，以及如何有效地管理、控制、處理項目進(jìn)程等問題。
24績效管理制度
對于管理者來講，如何提高項目實施BIM的積極性、樹立BIM實施的信心至關(guān)重要。因此，須建立完善科學(xué)的BIM實施績效評估體系，并基于指標(biāo)進(jìn)行考核?？冃е笜?biāo)和考核標(biāo)準(zhǔn)視現(xiàn)有各參與方技術(shù)人員的技術(shù)和應(yīng)用水平而定，否則反而形成一個實施的障礙，適得其反。
25數(shù)據(jù)維護(hù)制度
BIM實施最終會形成一個龐大的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同平臺，因此一開始就設(shè)立好良好的數(shù)據(jù)維制度至關(guān)重要，主要包括BIM模型數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)歸檔格式、訪問權(quán)限等內(nèi)容。該制度最重要的作用是保障能形成統(tǒng)一的基于BIM技術(shù)的協(xié)同平臺，避免數(shù)據(jù)在不同的工作流程中無法傳遞和運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。
26培訓(xùn)管理制度
培訓(xùn)管理制度既要考慮到普及性，又要考慮項目BIM具體應(yīng)用的針對性。對于通用的BIM技術(shù)知識、BIM實施流程、各個環(huán)節(jié)的交付標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容制定整個項目BIM實施團(tuán)隊的培訓(xùn)計劃，而對于一些專項的應(yīng)用，例如4D施工模擬，則需要制定專門的培訓(xùn)課程，采用案例實操分析的方式專項進(jìn)行；又如監(jiān)理方的現(xiàn)場檢查人員，則重點放在手持端的模型操作和模型現(xiàn)場巡查報告的編制。完善的培訓(xùn)管理制度主要是需要保障在項目實施階段的推廣普及階段，各參與方的BIM實施人員能及時到位展開工作。
3BIM實施各階段的工作安排
31策劃階段
此階段適用rhino（犀牛），3Dmax，C4D，Maya，PRO／E，Solidworks，CATIA等軟件，進(jìn)行外形構(gòu)思及很細(xì)內(nèi)部構(gòu)造，可以對建筑，尤其是異形建筑的外輪廓，包括幕墻、天花、頂棚、挑檐及其它裝飾構(gòu)件進(jìn)行建模，通過點控制線，線控制面，面控制體的理念，實現(xiàn)多維化的構(gòu)思與展示，分析建筑的美觀性與合理性。
32設(shè)計階段
此階段適用SU（草圖大師），archicad，Revit等軟件，如果建筑比較規(guī)整，也可以用于策劃階段，而revit軟件是我認(rèn)為最好用的土建和機(jī)電建模軟件，Revit軟件搭建的古建模型如圖3所示。此階段也是相對承上啟下的重要過程，通過BIM應(yīng)用，把圖紙翻成三維模型，實現(xiàn)三維化、可視化、信息化，從中發(fā)現(xiàn)圖紙不符規(guī)范、管綜完無法達(dá)到凈高要求等問題，記錄整理，反饋給設(shè)計，會議協(xié)商解決方案，及時修改圖紙，把問題提前發(fā)現(xiàn)，避免施工時的拆改，造成不必要的浪費(fèi)。通過修改好的模型，可以做到導(dǎo)出平面圖、重難點剖面圖及相應(yīng)三維剖切圖、立面圖、大樣詳圖，通過設(shè)計確認(rèn)簽字，交付施工單位，做為施工時輔助藍(lán)圖的重要施工依據(jù)。在此過程中，通過BIM模型導(dǎo)出明細(xì)表，可以對模型中相應(yīng)構(gòu)件進(jìn)行統(tǒng)計算量，能精確到模型中所有構(gòu)件，當(dāng)然這需要模型的準(zhǔn)確度很高。對于一些管線可以實現(xiàn)分段施工深化，對每一小段管線進(jìn)行編號，導(dǎo)出統(tǒng)計表，按表直接加工生產(chǎn)，大幅提升的工作效率。
33施工階段
在準(zhǔn)確的模型保障下，圖模施工仍需要有專人管控，一般業(yè)主會請第三方BIM咨詢管理公司負(fù)責(zé)管理質(zhì)量和進(jìn)度，這個過程中工人手中的圖紙應(yīng)為BIM模型導(dǎo)出來的圖紙，施工前與原CAD圖比對，保證不遺漏構(gòu)件，表達(dá)意圖一致，對項目經(jīng)理要求更高。監(jiān)理和管理人員在施工中有計劃的安排現(xiàn)場BIM巡檢，根據(jù)施工區(qū)域和施工進(jìn)度，合理安排對施工管線全面巡檢到位，避免多層管線已安裝，無法查看上方管線的安裝情況和精裝吊頂已安裝，管線無法查看。巡檢方式建議用平板工具承載輕量化模型和圖紙，現(xiàn)場核查施工的準(zhǔn)確性，為各施工單位預(yù)留出各自管線的安裝空間，避免為后進(jìn)場無安裝空間，不斷開討論會，出變更，耽誤工期增加成本。具體實施過程為現(xiàn)場拍照，模型截圖，問題記錄，后形成巡檢問題報告，傳達(dá)到各施工方、業(yè)主方和BIM團(tuán)隊，請涉及到的單位及時審閱，對報告中問題給出解決方案及整改時間，待整改時間到后再次核實整改情況，保證問題落實到位，實現(xiàn)閉環(huán)。對于模型的搭建，施工前只能最多做到90％左右，比如空調(diào)機(jī)房、太陽能機(jī)房、中控室，尤其是強(qiáng)弱電間和走廊外墻上，各配電箱、控制箱、電插箱、接地箱等具體安裝位置，需要結(jié)合現(xiàn)場施工進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)加，這些很難在圖紙上精準(zhǔn)表達(dá)。完善這些為后期運(yùn)維奠定模型基礎(chǔ)。
34運(yùn)維階段
運(yùn)維階段理論上是能做到BIM模型承載到業(yè)為中控室及有需求的電腦運(yùn)維平臺上，通過傳感器及電腦技術(shù)，使模型中的控制箱柜、開關(guān)溫控按鈕、門開啟、風(fēng)機(jī)開啟等能方便操控現(xiàn)場相對應(yīng)的構(gòu)件，同時想要的數(shù)據(jù)能反饋到運(yùn)維平臺上，甚至能分析數(shù)據(jù)給出結(jié)論，自動報警和解決方案等，實現(xiàn)全自動化或者半自動化。不過此階段在國內(nèi)能真正實現(xiàn)的寥寥無幾，運(yùn)維研發(fā)仍任重道遠(yuǎn)。BIM技術(shù)是一個建筑行業(yè)里程牌的創(chuàng)新，不能單靠幾個人或者一家BIM公司就能實現(xiàn)，需要對設(shè)計人員，施工人員，業(yè)主管理人員都得普及相關(guān)知識，大家合力去推動BIM在工程中的應(yīng)用，有序接手自己在各個環(huán)節(jié)中的工作，擔(dān)當(dāng)起自己的責(zé)任，各抒己見，隨時提出相關(guān)問題，給出好的解決方案，也希望各所高校能早日開設(shè)BIM相關(guān)課程，為建筑行業(yè)培養(yǎng)更多的剛需人才，為BIM能在建筑行業(yè)里發(fā)揮更大的用處增磚添瓦。
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作者:李真海 單位:北京城建勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司
