江帆

摘要：本文分析了BIM技術(shù)在獅山廣場項目機電安裝工程中應(yīng)用的必要性，闡述了獅山廣場項目BIM團隊的組建、項目的BIM技術(shù)框架和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。并對獅山廣場機電安裝工程深化設(shè)計和施工管理中開展的多項BIM應(yīng)用進行了詳細的分析，可為類似項目開展BIM技術(shù)應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；獅山廣場；機電安裝；應(yīng)用

前言

BIM技術(shù)是建設(shè)工程項目實現(xiàn)信息化的技術(shù)手段和必然途徑，BIM技術(shù)將在建設(shè)項目全生命周期內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。BIM技術(shù)引入我國已近十年，隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)在我國也迎來了它的快速發(fā)展期。在國家建設(shè)行政部門、行業(yè)協(xié)會、軟件供應(yīng)商以及科研院所的推動下，國內(nèi)已逐步掀起了一種學(xué)習(xí)、研究、應(yīng)用BIM技術(shù)的熱潮。BIM技術(shù)在越來越多的工程項目中得到應(yīng)用。下面以獅山廣場項目為例，詳細總結(jié)了BIM技術(shù)在該項目機電安裝工程中的應(yīng)用情況，希望能為BIM技術(shù)在類似工程項目中的提供參考。

一、工程概況

獅山廣場位于蘇州新區(qū)，總建筑面積為14.3萬。由地庫（地下三層）、裙樓（5F）、2棟塔樓組成，總高約100米，地庫主要為設(shè)備機房、車庫及人防空間。主要功能為五星級酒店及配套用房。獅山廣場投資規(guī)模較大，項目存在參與方眾多、系統(tǒng)復(fù)雜、信息量大、有效傳遞困難、成本控制難度大等問題。因此該項目迫切需要新的信息化技術(shù)的支持來解決以上問題，以保證項目各項目標(biāo)的實現(xiàn)。而BIM技術(shù)的三維數(shù)字可視化技術(shù)、參數(shù)化設(shè)計、快速量算、虛擬施工與有效協(xié)同的優(yōu)點是解決這些問題的有效手段。本項目在深化設(shè)計和施工階段引入了BIM技術(shù)，充分發(fā)揮BIM技術(shù)在項目管理中的優(yōu)越性，利用BIM技術(shù)對項目深化設(shè)計和施工的全過程進行有效地控制，為項目實現(xiàn)精細化管理提供幫助。

二、BIM團隊的組建

1 項目BIM團隊組建及職責(zé)

獅山廣場項目組建了專業(yè)的BIM核心團隊，該團隊由業(yè)主、BIM顧問、設(shè)計院、土建總包、機電總包、其他供應(yīng)商和分包單位的BIM負責(zé)人組成。各參與方再各自在內(nèi)部設(shè)置BIM團隊。BIM核心團隊主要負責(zé)審核、監(jiān)督、和協(xié)調(diào)項目的BIM應(yīng)用計劃的實施，促進項目參與各方的有效溝通和交流。

機電總承包商設(shè)置的機電BIM團隊由BIM項目經(jīng)理、BIM工程師共6人組成。該BIM團隊負責(zé)協(xié)調(diào)BIM顧問、其他機電分包商與業(yè)主等各單位的關(guān)系；負責(zé)收集工程現(xiàn)場各類信息和相關(guān)資料，并提供給業(yè)主和BIM顧問；完成安裝模型創(chuàng)建及動態(tài)調(diào)整，并按時提交給業(yè)主和BIM顧問審核匯總；提供現(xiàn)場安裝需求，并反饋給BIM顧問。

2 項目網(wǎng)絡(luò)協(xié)作平臺的構(gòu)建

獅山廣場參與方多、信息量大，格式多樣，為實現(xiàn)不同參與方之間的交流和溝通，實現(xiàn)這些信息的有效交換、集成、共享和應(yīng)用，避免信息管理無序問題的出現(xiàn)，獅山廣場項目根據(jù)實時性、安全性和有效性的原則構(gòu)建了面向建設(shè)項目各參與方和項目實施階段的開放的、模塊化的、體系化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作平臺。如圖1所示。

三、項目的BIM技術(shù)框架和標(biāo)準(zhǔn)

1、項目BIM應(yīng)用的技術(shù)框架

（1）制定機電工程施工BIM應(yīng)用計劃和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

機電總承包商進場后，根據(jù)業(yè)主前期編制的《獅山廣場項目BIM技術(shù)應(yīng)用實施計劃和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，編制了《機電施工BIM應(yīng)用擴展計劃和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，并報業(yè)主和BIM顧問的認可。這份計劃包括BIM團隊框架、BIM目標(biāo)、具體實施安排等。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括模型的建立原則、模型質(zhì)量的控制方法、文件命名規(guī)則、模型的分類、模型應(yīng)包含的信息、模型的精細度、模型的參數(shù)定義、模型的應(yīng)用、模型修改和維護的規(guī)定等。

（2）BIM軟件的選用

本項目機電工程選用的BIM軟件包括Revit 2012版軟件、magicad 2011版、Navisworks，Inventor，3DMAX等。模型按照建筑、結(jié)構(gòu)、暖通風(fēng)、暖通水、給排水、消防、動力、強電和弱電專業(yè)分開構(gòu)建，達到LOD400標(biāo)準(zhǔn)。

（3）BIM應(yīng)用成果

機電安裝深化設(shè)計模型成果及格式為：RVT格式或者magicad格式的模型和DWF格式的審閱模型；機電安裝協(xié)調(diào)報告，其內(nèi)容包括：模型遺漏或丟失的信息、平面視點視圖的編號及說明、各專業(yè)碰撞報告、有問題構(gòu)件的空間位置說明及問題的嚴(yán)重性分類。成果匯報模型為NWD格式。

機電深化圖紙由模型直接生成，具體包括但不限于：機電總包繪制的深化圖、其它分包人負責(zé)繪制的機電深化圖等，包括但不限于：機電管線綜合圖、主要機房深化圖、管井大樣圖、機電預(yù)留預(yù)埋圖、土建預(yù)留孔洞圖等。

（4）BIM應(yīng)用硬件配置

機電BIM團隊硬件配置標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不低于BIM軟件公司官方提供的相應(yīng)版本的硬件配置建議標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)場提供BIM協(xié)調(diào)會議室，配備投影儀、網(wǎng)絡(luò)和電話等。

2、BIM應(yīng)用的內(nèi)容及深度

獅山廣場機電工程BIM應(yīng)用內(nèi)容及深度見表1

3 機電BIM建模及應(yīng)用的要求

（1）機電建模的一般要求

機電總承包單位應(yīng)在施工的各個階段更新BIM施工擴展計劃。應(yīng)加強模型、構(gòu)件及屬性的組織和命名管理及版本控制，應(yīng)重視BIM全生命周期特別是業(yè)主運行維護階段的BIM信息收集。機電總承包單位應(yīng)負責(zé)機電各專業(yè)分包和材料供應(yīng)商提供信息的及時性和準(zhǔn)確性。

機電總承包單位提交的機電深化模型和施工模型應(yīng)包括所有現(xiàn)場和施工安裝信息，如施工時間、作業(yè)方等信息，應(yīng)能反映現(xiàn)場竣工狀態(tài)。模型構(gòu)件及屬性應(yīng)能滿足LOD標(biāo)準(zhǔn)要求。模型構(gòu)件至少包括位置、形體信息和主要性能參數(shù)。

建模應(yīng)使用基本的模型構(gòu)件，模型及參數(shù)應(yīng)是參數(shù)化關(guān)聯(lián)的；使用正確的構(gòu)件完成模型，不要使用其他類別構(gòu)件代替；未采購的產(chǎn)品可以用類似構(gòu)件代替，當(dāng)采購過程結(jié)束時，應(yīng)及時更新構(gòu)件及屬性。

施工模型的命名標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與BIM顧問提供的要求一致。施工模型深度應(yīng)滿足BIM顧問提供的要求。BIM模型可通過網(wǎng)絡(luò)或移動數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)進行交換。

機電總承包單位應(yīng)提供基于模型的平面圖紙用于施工及其他施工各方的現(xiàn)場協(xié)調(diào)。協(xié)調(diào)圖紙應(yīng)為DWG格式，包含平面、立面或剖面圖。

（2）4D模型要求

機電總承包單位應(yīng)提供安裝進度模擬以發(fā)現(xiàn)所有可能的進度沖突，進度模擬應(yīng)滿足：模型中的構(gòu)件及進度信息必須真實反映施工現(xiàn)場情況；進度模擬應(yīng)包括機電工程所有分包及所有工種的工作；模擬應(yīng)采用Navisworks軟件或其它軟件進行整合及安裝模擬。

（3）模型質(zhì)量控制

在施工前，機電總承包單位應(yīng)更新施工模型，并提交業(yè)主和BIM顧問進行模型審核。安裝BIM經(jīng)理應(yīng)配合BIM顧問協(xié)調(diào)各專業(yè)BIM模型，有問題時需要及時更新BIM模型。

（4）專業(yè)協(xié)調(diào)

機電總承包單位BIM團隊需要每周提供現(xiàn)場照片以供各專業(yè)承包人進行BIM與現(xiàn)場對比分析，現(xiàn)場照片需要滿足業(yè)主和BIM顧問在施工BIM例會提出的要求。機電總承包單位BIM經(jīng)理應(yīng)參加每周召開的BIM工程例會，依據(jù)業(yè)主、BIM顧問的要求完成每月的BIM工作。機電總承包單位BIM經(jīng)理應(yīng)負責(zé)召開施工階段BIM例會，由業(yè)主、BIM顧問和各專業(yè)BIM經(jīng)理參加。施工階段BIM例會需要協(xié)調(diào)現(xiàn)場各類問題。

（5）竣工模型要求

竣工模型需要在施工模型基礎(chǔ)上完成，施工模型應(yīng)滿足LOD400深度標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)該包括所有施工階段的現(xiàn)場調(diào)整信息。安裝BIM經(jīng)理在施工開始時就要注意收集施工數(shù)據(jù)、運營維護相關(guān)數(shù)據(jù)，并負責(zé)在施工模型中逐步擴充。項目結(jié)束時應(yīng)向業(yè)主提交記錄完整的安裝檔案模型，供業(yè)主最終審核和整合，包括BIM模型、BIM應(yīng)用資料和相關(guān)數(shù)據(jù)文本等，以供業(yè)主及BIM顧問整合和審核。

（6）BIM數(shù)據(jù)所有權(quán)和權(quán)利

本項目中的BIM模型成果及過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都歸業(yè)主所有。機電總承包單位在發(fā)布模型內(nèi)所含信息前，需要得到業(yè)主的同意和授權(quán)，并做好相關(guān)的數(shù)據(jù)傳遞和交接記錄。

四、獅山廣場機電工程深化設(shè)計中的BIM應(yīng)用分析

獅山廣場在深化設(shè)計階段的BIM應(yīng)用主要包括：可視化設(shè)計、協(xié)同設(shè)計、碰撞檢測與管線綜合等。

1、可視化設(shè)計

傳統(tǒng)的機電深化設(shè)計繪圖工具是CAD軟件，使用平、立、剖等三視圖的方式表達和展現(xiàn)自己的設(shè)計成果。這種由于工具原因造成的信息割裂，在遇到項目復(fù)雜、工期緊的情況下，很容易出錯。BIM的出現(xiàn)使得設(shè)計師不僅擁有了三維可視化的設(shè)計工具，所見即所得，更重要的是通過工具的改變，使設(shè)計師能用三維的思考方式來完成深化設(shè)計工作。BIM技術(shù)在獅山廣場項目可視化設(shè)計上主要應(yīng)用了照片渲染與動畫兩種可視技術(shù)。通過這種可視化的BIM技術(shù)，使設(shè)計人員與各方的溝通更容易，更有效，提高了機電深化設(shè)計的效率和效果。

（1）照片渲染。BIM軟件的照片渲染功能能創(chuàng)建模型的照片級真實感圖像做為項目當(dāng)前狀態(tài)的快照。照片級真實感的圖像是各方理想的表示和傳達工具，是參與各方最容易理解的圖像。圖2為獅山廣場冷凍機房模型照片。

（2）動畫。用NAVISWORKS軟件創(chuàng)建動畫時，允許以多種角度向業(yè)主展現(xiàn)設(shè)計。要創(chuàng)建項目的這種動畫視圖，放置一系列相機，該相機定義要記錄圖像的路徑。在每個相機點（或關(guān)鍵幀）拍攝快照。然后通過添加外插視圖（或中間幀）的編號來合并成一個動畫電影文件。如圖3所示。

2、多專業(yè)協(xié)同設(shè)計

以獅山廣場項目地下一層為例簡要介紹BIM技術(shù)在項目準(zhǔn)備及建模過程中的協(xié)同工作。

（1）項目創(chuàng)建：利用magicad進行各專業(yè)BIM模型的創(chuàng)建。要創(chuàng)建一個新的項目，首先需要利用建模軟件提供的協(xié)同工作功能，將建筑結(jié)構(gòu)模型（中心文件）通過參照的方式插入到項目文件中，讀取標(biāo)高、軸網(wǎng)、墻、柱、梁等建筑信息，作為設(shè)計的起點。

（2）創(chuàng)建中心文件與工作集：將創(chuàng)建的項目文件保存在各專業(yè)工程師都有讀寫授權(quán)的文件服務(wù)器上，建立中心文件。創(chuàng)建中心文件后，機電各專業(yè)的工程師將中心文件另存為本地文件，在本地文件上進行工作，本地文件即為中心文件的實時鏡像。當(dāng)建筑或結(jié)構(gòu)模型的中心文件有修改時，利用“與中心文件同步”的功能，可以實時更新建筑、結(jié)構(gòu)模型。給排水、暖通、電氣專業(yè)的工程師使用工作集模式確定各自權(quán)限，創(chuàng)建各自工作集并占用，可以使其他專業(yè)不能對自己所屬的工作集中的圖元進行直接修改，也可以在必要時，允許他人進行編輯。各專業(yè)同時進行BIM模型的創(chuàng)建，并可實時更新、互相查看工作進度，實現(xiàn)了協(xié)同設(shè)計的過程。

（3）各專業(yè)模型的創(chuàng)建：對于獅山廣場這樣建筑面積的大體量建筑來說，若建成單個完整的BIM模型文件，文件太大，因受硬件條件的限制，在單機工作站中無法流暢運行。因此本項目將每個樓層都分專業(yè)創(chuàng)建項目，相鄰樓層之間的模型需要進行銜接時，可以通過插入?yún)⒄漳Ｐ?、“原點到原點”的方式進行準(zhǔn)確拼接。圖3～8為各專業(yè)及綜合模型截圖

圖8 獅山廣場機電管道綜合模型

3、碰撞檢測及管線綜合

（1）碰撞檢測

由于BIM模型是一種3D模型，各種構(gòu)件之間的空間位置關(guān)系可以通過模型得到最直觀的展現(xiàn)，并可以發(fā)現(xiàn)相互影響或碰撞的構(gòu)件。特別是對于復(fù)雜項目，應(yīng)用普通的平立剖面二維圖紙很難表達全面，但應(yīng)用BIM模型就可以清晰、直觀形象、全面地表達出來，并自動檢測相互碰撞的對象，以供設(shè)計師修改，方便且快捷。圖9和圖10為獅山廣場地下一層局部位置機電管線之間的碰撞示意圖。

（2）3D管線綜合設(shè)計

傳統(tǒng)的管路綜合平衡都是以二維圖紙為基礎(chǔ)，在CAD軟件下將各系統(tǒng)疊加。這種表達方式，無法直觀看到管道綜合排布的實際效果，影響到一次安裝的成功率。在獅山廣場的管線綜合設(shè)計中，改變了傳統(tǒng)的深化設(shè)計方式，利用BIM的三維可視化設(shè)計手段，在三維環(huán)境下將建筑、結(jié)構(gòu)以及機電等專業(yè)的模型進行疊加，并進行專業(yè)間的溝通協(xié)調(diào)和調(diào)整，不僅快速解決了碰撞問題，而且還使得管線排列更加合理美觀，通過直觀的多方案比較，容易獲得一個與現(xiàn)場情況一致的最佳管線布局方案。獅山廣場很多設(shè)備機房和管道密集部位通過這種多方案的管線綜合設(shè)計方案的比較，不僅滿足了使用功能的要求，同時充分利用了機房內(nèi)有限高度，凈高高，管道布置美觀，提高了一次安裝成功率，大大減少了返工，降低了成本。

4、直觀的圖紙會審交底

直觀形象的BIM模型為獅山廣場項目的圖紙會審工作提供了最為便利與直觀的溝通方式。首先，BIM團隊采用BIM建模軟件根據(jù)原設(shè)計施工圖建立該工程的建筑、結(jié)構(gòu)以及機電系統(tǒng)等的三維建模。通過建模可以查核各專業(yè)原設(shè)計中錯誤的、不完整的或者不明確的問題，經(jīng)整理后請設(shè)計院予以解答。其次，利用模型進一步查找和確定施工重點、難點部位的設(shè)備布局、管線排列以及機電完成標(biāo)高等。此外，結(jié)合BIM軟件的系統(tǒng)計算功能，對各主要系統(tǒng)進行詳細的復(fù)核計算，提出優(yōu)化方案，供業(yè)主和原設(shè)計單位參考。

五、獅山廣場機電工程施工中的BIM應(yīng)用分析

1 仿真模擬與方案認證

通過對機電管道和設(shè)備安裝進行仿真模擬，來確認管道綜合排布和設(shè)備安裝方案的可行性，確認設(shè)備及閥部件安裝位置是否滿足檢修空間要求。圖11所示為獅山廣場項目某處的風(fēng)閥是否滿足檢修空間要求的仿真模擬。

2 工廠數(shù)字化建造

現(xiàn)階段，機電專業(yè)施工用的物料加工主要還是在現(xiàn)場?，F(xiàn)場加工效率低，質(zhì)量受環(huán)境影響沒有保證，難以掌控。為此獅山廣場項目采了用基于BIM技術(shù)的鍍鋅板風(fēng)管工廠化預(yù)制加工技術(shù)，將風(fēng)管加工放在專門的加工廠內(nèi)進行，大大提高了風(fēng)管的制作質(zhì)量，也提高了施工進度。應(yīng)用inventor軟件可以創(chuàng)建詳細的構(gòu)建加工圖。在獅山廣場項目中，用Inventor軟件做鍍鋅板風(fēng)管及其配件的加工圖，并模擬鍍鋅板風(fēng)管的加工和組裝過程，將之組成為動畫，直觀詳細的表現(xiàn)了風(fēng)管的加工和組裝的過程，大大提高的施工質(zhì)量，降低了施工成本。

3 施工裝配模擬

對一些機電管線非常復(fù)雜的地方，例如管道井、管廊、走廊吊頂內(nèi)等，以往的做法是誰先到誰先做，以至于有時后到的專業(yè)無法施工，只好把已安裝完成的管線或者設(shè)備拆除后待其他專業(yè)施工完成后重新安裝。此類情況在實際工程施工中經(jīng)常發(fā)生，造成了施工成本的增加。獅山廣場項目提前用BIM技術(shù)對這些區(qū)域進行了深化設(shè)計，解決了碰撞問題，并進行施工順序的模擬，提前告知和協(xié)調(diào)相關(guān)的各專業(yè)施工順序以及需要注意的地方，大大減少了協(xié)調(diào)的工作量和施工成本。因而獅山廣場項目基本未出現(xiàn)因為各專業(yè)施工順序混亂而造成的拆改返工現(xiàn)象。圖12為獅山廣場某走道內(nèi)管道施工順序模擬截圖。

4 工程量統(tǒng)計

利用軟件的工程量自動計算功能，生成材料清單，并導(dǎo)入EXCEL表格里面，便于造價的計算，減輕了工程量的計算工作，提高了工程量計算的準(zhǔn)確性，為及時掌控成本和造價的變化奠定了基礎(chǔ)。

5 三維可視化計劃交底

以往施工現(xiàn)場給施工工人的技術(shù)交底都是文字配二維圖紙的形式進行，這種方式因為不直觀形象，交底效果比較差，尤其對于缺乏施工經(jīng)驗、識圖水平低的新工人，現(xiàn)場經(jīng)常會出現(xiàn)因為技術(shù)交底不到位而返工的現(xiàn)象，造成材料和人工浪費，成本增加，而且容易造成勞務(wù)工人和技術(shù)人員因為責(zé)任問題而出現(xiàn)矛盾和沖突。針對這種情況，獅山廣場要求項目技術(shù)人員利用三維直觀形象的BIM模型輔助進行交底，工人很容易理解和接受，現(xiàn)場按圖施工的水平和施工質(zhì)量有了大幅度提高，無因交底不到位而出現(xiàn)返工的現(xiàn)象。

6 現(xiàn)場物資管理

以往的大型機電工程項目中，因為機電產(chǎn)品種類多，數(shù)量大，有的構(gòu)配件成百上千個，現(xiàn)場難以很好地管理到位，因重復(fù)采購、被偷盜、被損壞等各種原因造成的損失很大，為此獅山廣場項目上，在建立BIM模型時給所有設(shè)備和閥部件均編上唯一的編號，編號體現(xiàn)設(shè)備和閥部件所在的系統(tǒng)，安裝位置等信息。由廠家在出廠時在銘牌上直接打指定格式的編號或者到現(xiàn)場以后，由材料管理員按照BIM模型上的編號，貼上標(biāo)簽，如圖13所示。這樣方便了現(xiàn)場材料的出入庫管理，有效解決了施工工人對材料亂領(lǐng)亂用的現(xiàn)象，也大大減少了獅山廣場項目的材料設(shè)備和閥部件的浪費，節(jié)省成本數(shù)十萬元。另外，本項目在物資管理中，將BIM技術(shù)與二維碼及工業(yè)設(shè)備的手段相結(jié)合，對材料設(shè)備進行了精確管理，也為后期物業(yè)管理的方便打下了基礎(chǔ)。后期物業(yè)管理人員可以利用移動設(shè)備掃描貼在設(shè)備上的二維碼，讀取二維碼中的信息，根據(jù)二維碼的信息獲取遠程數(shù)據(jù)庫中的該設(shè)備的有關(guān)信息，為維修工人及管理人員提供支持。

六、結(jié)論

通過BIM技術(shù)在獅山廣場機電工程的深化設(shè)計和施工管理中的多方面實際應(yīng)用可知，BIM技術(shù)相比傳統(tǒng)的機電工程施工管理具有很明顯的優(yōu)勢，它不僅僅是一種新技術(shù)，更是一種先進的項目管理工具，能有效的提高項目精細化管理水平。將BIM技術(shù)與機電工程傳統(tǒng)的深化設(shè)計和項目施工管理方法相結(jié)合，可以克服傳統(tǒng)的機電項目深化設(shè)計和施工管理中存在的局限性，并能充分發(fā)揮BIM技術(shù)的應(yīng)用價值，使其作用效能不僅僅存在于理論層面上，而在實際的工作中能最大程度的改善和發(fā)揮傳統(tǒng)管理方法的作用。這不僅有利于施工單位，從整個建設(shè)項目生命周期來看，業(yè)主的獲益更大。BIM技術(shù)作為建筑技術(shù)的第二次革命，將是未來建筑信息化發(fā)展的必然方向和有效途徑，將在越來越多的現(xiàn)代化建筑得到廣泛應(yīng)用。本文通過總結(jié)BIM技術(shù)在獅山廣場機電安裝工程中的成功應(yīng)用經(jīng)驗，可為BIM技術(shù)在類似項目中的應(yīng)用提供參考。

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