唐玉姣

摘要：BIM 技術(shù)通過計(jì)算機(jī)三維數(shù)字模擬將建設(shè)項(xiàng)目在全生命周期中各類信息整合，為參建各方提供同一個(gè)公共協(xié)作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)可視化管理、信息交互和共享。糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目具備特定生產(chǎn)工藝流程，配備設(shè)備設(shè)施及輸送管線，集土建安裝工程為一體，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境有具體要求。本文分析了BIM技術(shù)在糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目中的應(yīng)用優(yōu)勢;以控制目標(biāo)與控制階段為兩個(gè)管理維度，梳理BIM技術(shù)質(zhì)量、成本、進(jìn)度、風(fēng)險(xiǎn)管理以及項(xiàng)目策劃、實(shí)施、運(yùn)營階段的應(yīng)用功能;探討B(tài)IM技術(shù)在糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目中的推動(dòng)主體。

關(guān)鍵詞：建筑信息模型技術(shù) 糧食加工儲(chǔ)藏 項(xiàng)目管理 應(yīng)用研究

一、BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

建筑信息模型BIM（Building Information Modeling）技術(shù)是應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具，通過對(duì)建筑的數(shù)據(jù)化、信息化模型整合，在項(xiàng)目策劃、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過程中進(jìn)行信息共享和傳遞，協(xié)助工程技術(shù)人員對(duì)各種建筑信息做出正確理解和高效應(yīng)對(duì)，為各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，從而提高生產(chǎn)效率、節(jié)約建設(shè)與運(yùn)營成本，是全球信息化時(shí)代背景下建筑業(yè)轉(zhuǎn)型推動(dòng)力。BIM技術(shù)信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)具有多元化特征，以參數(shù)化建模作為創(chuàng)建模型的核心技術(shù)，以聯(lián)合數(shù)據(jù)庫的分類模型作為模型系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，以通用數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)作為系統(tǒng)間信息交換的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)跨組織性、內(nèi)嵌高度任務(wù)相依性及外源非定制性實(shí)踐特質(zhì)[1]。

BIM技術(shù)因其卓越特性，在全球范圍推廣，我國住房城鄉(xiāng)建設(shè)部也明確其在建筑業(yè)中發(fā)展需求及方向?！笆濉逼陂g，基本實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)信息系統(tǒng)的普及應(yīng)用，加快建筑信息模型（BIM）、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用，推動(dòng)信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，促進(jìn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)軟件的產(chǎn)業(yè)化，形成一批信息技術(shù)應(yīng)用達(dá)到國際先進(jìn)水平的建筑企業(yè)的總體目標(biāo)[2]?！笆濉睍r(shí)期， 全面提高建筑業(yè)信息化水平， 著力增強(qiáng)BIM、大數(shù)據(jù)、智能化、移動(dòng)通訊、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力， 建筑業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化取得突破性進(jìn)展， 初步建成一體化行業(yè)監(jiān)管和服務(wù)平臺(tái)， 數(shù)據(jù)資源利用水平和信息服務(wù)能力明顯提升， 形成一批具有較強(qiáng)信息技術(shù)創(chuàng)新能力和信息化應(yīng)用達(dá)到國際先進(jìn)水平的建筑企業(yè)及具有關(guān)鍵自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的建筑業(yè)信息技術(shù)企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)[3]。

在糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目中應(yīng)用BIM技術(shù)，通過對(duì)多維模型信息集成，使建筑各參與方彼此透明的取用和更新模型信息，打破專業(yè)與主體壁壘，降低溝通障礙，減少錯(cuò)誤與風(fēng)險(xiǎn)，是實(shí)現(xiàn)運(yùn)用現(xiàn)代管理手段提升項(xiàng)目管控能力及效率的具體方式，是對(duì)國家建筑業(yè)信息化發(fā)展政策要求的切實(shí)響應(yīng)。

二、BIM技術(shù)在糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目中應(yīng)用維度

BIM技術(shù)利用數(shù)字模型進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理，高度整合其應(yīng)用牽涉到的項(xiàng)目參建各方主體、全目標(biāo)對(duì)象、全生命周期階段、新技術(shù)方法、涉及項(xiàng)目全過程方方面面，信息是多維化的。糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目涉及專業(yè)面廣、專業(yè)化程度高、建設(shè)隊(duì)伍水平差異大等特點(diǎn)，BIM技術(shù)應(yīng)用不宜復(fù)雜化。項(xiàng)目實(shí)施主體包括投資單位、建設(shè)單位、勘察設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理及咨詢單位、政府監(jiān)管部門等，鑒于BIM技術(shù)是資源整合的單一模型，各單位共同分享同一個(gè)模型，為降低管理難度，從實(shí)施主體上簡化維度，可將各主體視作同一主體。應(yīng)用期間只需在不同控制階段下，針對(duì)不同控制目標(biāo)選取對(duì)應(yīng)的BIM技術(shù)使用。

基于文獻(xiàn)分析，本研究以管理對(duì)象與時(shí)間為線索，形成BIM技術(shù)在糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目中應(yīng)用的控制目標(biāo)與控制階段兩個(gè)維度。按工程管理理論將控制目標(biāo)以對(duì)象屬性分為質(zhì)量、成本、進(jìn)度、風(fēng)險(xiǎn)四類，控制階段以時(shí)間屬性分為項(xiàng)目策劃、項(xiàng)目實(shí)施、項(xiàng)目運(yùn)營三階段。在此二維模式下，通過文獻(xiàn)梳理結(jié)合糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目實(shí)際，得出BIM技術(shù)在糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目中的具體應(yīng)用功能，如表1所示。

三、BIM技術(shù)在糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目中應(yīng)用功能分析

從BIM技術(shù)在糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目中的應(yīng)用功能表（表1）可見，BIM技術(shù)應(yīng)用涉及到多方面因素，在此重點(diǎn)分析建筑性能與危險(xiǎn)源辨識(shí)兩種功能。

（一）建筑性能分析

建筑性能分為熱工、噪聲、風(fēng)環(huán)境、日照、能耗、舒適度等，糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目對(duì)建筑環(huán)境性中溫度環(huán)境有相應(yīng)需求。倉儲(chǔ)糧堆因倉外環(huán)境、倉體結(jié)構(gòu)及糧堆內(nèi)部的生物和非生物因素的共同作用引起糧堆局部的結(jié)露、發(fā)熱、蟲害、霉變等，給糧食安全儲(chǔ)藏帶來大量損失，而其中蟲害和霉變是影響糧食儲(chǔ)藏的主要因素，造成蟲害和霉變的重要原因是糧食倉儲(chǔ)環(huán)境的溫度和濕度[4]。糧食儲(chǔ)藏過程中，由于脂肪比蛋白質(zhì)和碳水化合物更易于水解，游離的脂肪酸在糧食中首先出現(xiàn)，使玉米的耐藏性變差，特別是環(huán)境條件適宜時(shí)，儲(chǔ)藏霉菌開始繁殖，分泌出脂肪酶，參加脂肪水解，使糧食中的游離脂肪酸增多;而且儲(chǔ)藏時(shí)間越長，溫度越高，則脂肪氧化速度越快，游離脂肪酸增加越快[5]。稻谷作為我國糧食儲(chǔ)備的主要品種之一，在儲(chǔ)藏過程中會(huì)受到儲(chǔ)藏環(huán)境的溫度、濕度、倉房條件等諸多因素的影響，導(dǎo)致其儲(chǔ)藏品質(zhì)和食用品質(zhì)下降，甚至失去食用價(jià)值[6]。

利用BIM技術(shù)，基于Ecotect模擬分析軟件中Weather Tool功能建模，或利用Revit軟件建模后導(dǎo)入Ecotect，可進(jìn)行建筑熱環(huán)境分析。分析室外環(huán)境擾動(dòng)作用下如區(qū)域氣溫、太陽輻射強(qiáng)度作用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)后通過傳熱形成的熱環(huán)境參數(shù);分析室內(nèi)設(shè)備、散熱方式對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的直接影響。利用Weather Tool功能可使用中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集，比對(duì)不同區(qū)域氣象數(shù)據(jù)。利用Weather Tool功能設(shè)置不同模型材質(zhì)的傳熱系數(shù)、太陽吸收系數(shù)、衰減系數(shù)，再引用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)模型熱環(huán)境影響數(shù)據(jù)，可為深化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。Weather Tool功能還提供逐時(shí)溫度分析，該項(xiàng)模擬可以分析每個(gè)區(qū)域某一天內(nèi)逐時(shí)的溫度變化，并按日期推移可作全年溫度變化分析。

經(jīng)過BIM技術(shù)分析后可得出不同區(qū)域選址建廠、使用不同建筑材料及體型情況下某一時(shí)點(diǎn)及一段時(shí)長下的倉內(nèi)環(huán)境溫度，結(jié)合糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目對(duì)糧食溫度控制的具體要求可以將溫度控制提前到項(xiàng)目選址階段，為項(xiàng)目策劃提供依據(jù)，從源頭上解決糧食環(huán)境溫度問題，從長久能耗分析上降低項(xiàng)目運(yùn)營后的后期投入及風(fēng)險(xiǎn)損失。

（二）危險(xiǎn)源辨識(shí)

《國務(wù)院安委會(huì)辦公室關(guān)于2018年上半年全國建筑業(yè)安全生產(chǎn)形勢的通報(bào)》（國務(wù)院安委辦函〔2018〕67號(hào)）指出，建筑行業(yè)事故總量連續(xù)九年排在工礦商貿(mào)事故第一位，事故起數(shù)和死亡人數(shù)連續(xù)兩年雙上升，其中房屋建筑及市政工程領(lǐng)域事故率較其余領(lǐng)域更高。企業(yè)主體責(zé)任不落實(shí)是事故發(fā)生的主要原因。建設(shè)、監(jiān)理單位未嚴(yán)控監(jiān)管，施工單位安全生產(chǎn)紅線意識(shí)不牢，建設(shè)各參與方界限不清、職責(zé)不明以致現(xiàn)場管理混亂均是事故的成因[7]。

糧食加工項(xiàng)目按內(nèi)容分有面粉、大米、油脂和雜糧加工等，主體建筑按功能分有生產(chǎn)車間、原料庫、成品庫、辦公用房等。施工涵蓋土建及大型設(shè)備安裝，工程內(nèi)容繁雜，工種交叉作業(yè)，施工人員素質(zhì)參差不齊，具有安全隱患。利用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)源自動(dòng)辨識(shí)與安全教育可視化。

現(xiàn)有研究開發(fā)基于BIM的集成框架的設(shè)計(jì)安全功能，該框架在BIM模型中包含了施工階段防止高空墜落風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)信息，用于BIM模型中施工計(jì)劃模擬，以優(yōu)化生產(chǎn)和安全調(diào)度。建筑的BIM模型在Revit軟件中進(jìn)行了詳細(xì)開發(fā)，設(shè)計(jì)了建筑的WBS工作分解結(jié)構(gòu)并進(jìn)行施工規(guī)劃模擬，這種模擬和可視化可以識(shí)別由現(xiàn)場限制、施工順序和臨時(shí)結(jié)構(gòu)、不同活動(dòng)、人力和機(jī)械共存造成的危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)[8]。研究開發(fā)用于BIM綜合安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)審的安全知識(shí)庫，提出一個(gè)結(jié)構(gòu)化的基于規(guī)則的DFS（安全設(shè)計(jì)）知識(shí)庫，提出智能BIM集成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)審系統(tǒng)，為設(shè)計(jì)者提供危險(xiǎn)源辨識(shí)知識(shí)，并開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)登記系統(tǒng)，用于跟蹤剩余風(fēng)險(xiǎn)[9]。

通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，為不具備施工現(xiàn)場安全管理經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師提供安全審查輔助，可將危險(xiǎn)源辨識(shí)提前到設(shè)計(jì)階段。基于系統(tǒng)主動(dòng)辨識(shí)危險(xiǎn)源，通過在設(shè)計(jì)階段更換方案、替換危險(xiǎn)較大構(gòu)件方式消除隱患，用DFS知識(shí)庫和智能風(fēng)險(xiǎn)審查系統(tǒng)從根源規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)剩余風(fēng)險(xiǎn)在設(shè)計(jì)模型中標(biāo)識(shí)，以BIM模型共享傳遞向施工階段，使用虛擬施工技術(shù)模擬建造過程，形成可視化安全教育資料，能最大程度上保障糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目施工安全。

四、BIM技術(shù)應(yīng)用推動(dòng)主體

BIM技術(shù)應(yīng)用關(guān)系最為密切的主體有建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位與施工單位。建設(shè)單位從項(xiàng)目策劃到項(xiàng)目運(yùn)營終止的全生命周期時(shí)段內(nèi)，均可應(yīng)用BIM技術(shù)，尤其糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目建設(shè)工程投資初始階段短，后期設(shè)施管理及生產(chǎn)運(yùn)營期長，BIM技術(shù)應(yīng)用具有延續(xù)性。設(shè)計(jì)單位出圖是BIM技術(shù)應(yīng)用的初始階段，掌控著BIM技術(shù)應(yīng)用的初始水平，便于提供質(zhì)量穩(wěn)定的技術(shù)支持，在項(xiàng)目實(shí)施階段同時(shí)肩負(fù)變更職能，管理期限覆蓋實(shí)施期。施工單位是BIM技術(shù)應(yīng)用的核心單位，需要使用實(shí)際數(shù)據(jù)及時(shí)更新模型，但其也有缺乏推動(dòng)動(dòng)力、介入項(xiàng)目階段遲、建模專業(yè)水平低的特點(diǎn)。為保障BIM技術(shù)有力推動(dòng)及維持較高應(yīng)用水平，可采取建設(shè)單位推動(dòng)與設(shè)計(jì)單位推動(dòng)兩種模式。

（一）建設(shè)單位推動(dòng)

建設(shè)單位是BIM應(yīng)用最大的受益方，這一點(diǎn)得到建筑業(yè)普遍認(rèn)同，因此，建設(shè)單位在應(yīng)用BIM技術(shù)中最具驅(qū)動(dòng)力。由建設(shè)單位推動(dòng)要注意適宜應(yīng)用BIM技術(shù)的項(xiàng)目規(guī)模與承發(fā)包模式。

BIM技術(shù)需要團(tuán)隊(duì)力量與資本投入，為實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)期望效益最大化，可就不同規(guī)模糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)的成本與效益進(jìn)行分析。通過投資額或設(shè)備價(jià)值進(jìn)行測算，得出應(yīng)用BIM技術(shù)效益的臨界值;通過項(xiàng)目類型與建筑面積進(jìn)行測算，得出適用BIM技術(shù)的面積臨界值。臨界值應(yīng)使用直接經(jīng)濟(jì)投入外加管理費(fèi)用折算為衡量基礎(chǔ)，作為建設(shè)單位決策使用BIM技術(shù)詳細(xì)程度的依據(jù)。

BIM技術(shù)應(yīng)用要配合適當(dāng)?shù)暮贤P(guān)系，高透明度的BIM技術(shù)應(yīng)用將降低建設(shè)單位成本同時(shí)減少施工企業(yè)利潤。在各參建方效益博弈下，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)在自身利益最大化的同時(shí)，選擇合適的承發(fā)包模式以降低施工企業(yè)負(fù)擔(dān)，形成良好的合作環(huán)境，推動(dòng)BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用。若采用成本加酬金合同模式，可通過分析應(yīng)用BIM技術(shù)后建設(shè)單位成本降低額作為增加酬金額度依據(jù)。

（二）設(shè)計(jì)單位推動(dòng)

建設(shè)單位專業(yè)化程度較低，缺少系統(tǒng)的建設(shè)知識(shí)體系，應(yīng)用BIM技術(shù)易出現(xiàn)技術(shù)壁壘，由設(shè)計(jì)單位牽頭推動(dòng)可克服專業(yè)性難題。尤其當(dāng)使用EPC工程承發(fā)包模式時(shí)，采用設(shè)計(jì)施工采購一攬子合同，由于施工企業(yè)與設(shè)計(jì)單位是聯(lián)合體，有助于提升BIM技術(shù)的整合性。

由于BIM效益主要源于能效分析、設(shè)施維護(hù)、減少返工和沖突檢測，大部分由建設(shè)單位與承包商獲得，設(shè)計(jì)人員在采用新技術(shù)方面產(chǎn)生投入，需要培訓(xùn)員工有效地操作該技術(shù)，增加工作量，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將為額外工作和交互性數(shù)字信息格式的高質(zhì)量設(shè)計(jì)收取更高的費(fèi)用[10]。設(shè)計(jì)單位推動(dòng)模式下為實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)單位必需合理的增加設(shè)計(jì)費(fèi)，以形成推動(dòng)力。

結(jié) 語

BIM技術(shù)應(yīng)用除直接經(jīng)濟(jì)效益外，更兼具質(zhì)量管理與設(shè)施管理的優(yōu)越性。具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問、信息更新、沖突檢測、能耗分析及控制、安全與應(yīng)急管理、建筑資源動(dòng)態(tài)管理等多種功能，共同形成運(yùn)營成本高效化，決策資源動(dòng)態(tài)化，協(xié)作工作靈活化的工作環(huán)境。應(yīng)用現(xiàn)代化管理手段BIM技術(shù)在糧食加工儲(chǔ)藏項(xiàng)目上實(shí)現(xiàn)高效精準(zhǔn)的管理勢在必行。

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（作者單位：西南石油大學(xué)、四川省糧食學(xué)校）