陳瑋佺 中國(guó)葛洲壩集團(tuán)機(jī)械船舶有限公司

一、BIM 技術(shù)的簡(jiǎn)述

BIM 技術(shù)是建筑信息模型技術(shù)的簡(jiǎn)稱，其主要功能是建立科學(xué)合理的三維模型，為建筑業(yè)提供施工策略和方案規(guī)劃在工程項(xiàng)目的施工過(guò)程和施工管理中起著至關(guān)重要的作用。具體來(lái)說(shuō)，BIM 技術(shù)是將建設(shè)項(xiàng)目的施工數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行集成，并對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行比較和分析，在分析和集成的基礎(chǔ)上，建立一個(gè)可行、安全、合理的方案規(guī)劃，運(yùn)用科學(xué)的技術(shù)使施工技術(shù)和管理成為可能達(dá)到項(xiàng)目要求的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，BIM 技術(shù)被廣泛應(yīng)用于建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、管理工作中，能夠融入建設(shè)項(xiàng)目的每一個(gè)環(huán)節(jié)，可以融入整個(gè)建筑環(huán)境中。該技術(shù)可以在有效整合的基礎(chǔ)上提高運(yùn)營(yíng)質(zhì)量和管理效率，同時(shí)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，保證工程安全穩(wěn)定達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，為建筑業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和工程質(zhì)量的有效提高提供了依據(jù)提供必要的基本條件。

二、BIM 技術(shù)的主要特征優(yōu)勢(shì)

（一）協(xié)調(diào)管理的作用

在建筑工程施工過(guò)程中協(xié)調(diào)管理的作用，如果各個(gè)過(guò)程之間的溝通不夠具體，就會(huì)出現(xiàn)施工沖突問題，尤其是在平面設(shè)計(jì)模式的情況下，這是很難避免的。例如：空調(diào)管道和各種管線安裝在屋頂上，如果協(xié)調(diào)不夠具體，必然會(huì)出現(xiàn)工序碰撞問題，而這些工序的碰撞又會(huì)導(dǎo)致各種施工沖突，這種矛盾會(huì)造成人力資源的流失物質(zhì)資源方面，會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也不能保證整個(gè)工程達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)。利用BIM 技術(shù)可以充分協(xié)調(diào)各工序的管理，通過(guò)全面管理可以更好地避免此類矛盾，同時(shí)也能加快各工序的正常施工。

（二）視覺應(yīng)用

BIM 技術(shù)是將三維模型展現(xiàn)在人們面前，從而實(shí)現(xiàn)視覺化的應(yīng)用，雖然在設(shè)計(jì)過(guò)程中也有圖形化的呈現(xiàn)，但效果圖只顯示了平面線的完整輪廓，潛在的信息不能得到充分的表達(dá)，而且可以沒有生成一個(gè)更為全面的構(gòu)建結(jié)構(gòu)，只會(huì)呈現(xiàn)出一種只讀的形式，缺乏互動(dòng)和反饋。BIM 技術(shù)的有效應(yīng)用可以將信息進(jìn)行可視化處理，不僅可以通過(guò)效果圖充分表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，而且可以將設(shè)計(jì)理念、施工理念和運(yùn)營(yíng)理念相結(jié)合，以達(dá)到可視化的應(yīng)用效果，實(shí)現(xiàn)過(guò)程的高度結(jié)合應(yīng)用效果之間的相互作用。在下面的圖1 中，BIM 顯示為一個(gè)可視化應(yīng)用程序。

三、項(xiàng)目BIM 生命周期管理方案

BIM 技術(shù)將信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)水利水電工程參與者和不同行業(yè)之間的信息協(xié)調(diào)，從而指導(dǎo)項(xiàng)目的全生命周期管理。在設(shè)計(jì)階段，實(shí)現(xiàn)三維可視化、信息化、多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，減少不同專業(yè)的碰撞，設(shè)計(jì)變更，并結(jié)合有限元計(jì)算，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)校核和優(yōu)化；在施工階段，實(shí)現(xiàn)施工仿真，施工進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、合同管理、投資成本管理；實(shí)現(xiàn)了包括綜合模型展示、數(shù)字化大壩安全監(jiān)測(cè)管理、設(shè)備資產(chǎn)管理、定檢管理在內(nèi)的全生命周期管理。

四、BIM 在項(xiàng)目各階段的應(yīng)用

（一）BIM 技術(shù)在投標(biāo)階段的應(yīng)用

可以消除以往經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)，在總結(jié)各專業(yè)工作量的基礎(chǔ)上建立三維模型，為確定投標(biāo)策略和預(yù)留利潤(rùn)空間提供數(shù)據(jù)支持。在招標(biāo)階段，可以幫助非專業(yè)專家直接對(duì)項(xiàng)目的整體方案和整體功能布局進(jìn)行評(píng)估，有效提高招標(biāo)項(xiàng)目的中標(biāo)率。同時(shí)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字孿生等虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)項(xiàng)目周邊環(huán)境和項(xiàng)目建成后的運(yùn)行情況進(jìn)行定性和定量模擬。

（二）在設(shè)計(jì)階段

BIM 可以作為設(shè)計(jì)過(guò)程中的雙向轉(zhuǎn)換模型，通過(guò)設(shè)置模型參數(shù)和生成圖形數(shù)據(jù)，滿足不同專業(yè)間協(xié)同交互設(shè)計(jì)的要求。通過(guò)共享平臺(tái)，可以保證工程數(shù)據(jù)的唯一性和有效性，減少信息傳遞的誤差，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。同時(shí)，BIM 模型在設(shè)計(jì)校核、設(shè)計(jì)變更、碰撞校核、校核優(yōu)化等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。主要設(shè)計(jì)步驟如下：（1）首先建立材料的詳細(xì)清單，包括材料、規(guī)格和數(shù)量；（2）根據(jù)設(shè)定的初始參數(shù)建立三維BIM 模型；（3）生成工程視圖、尺寸標(biāo)注和調(diào)整材料清單和技術(shù)說(shuō)明；（4）將參數(shù)模型轉(zhuǎn)換成三維和二維圖紙，根據(jù)用戶要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元分析計(jì)算和局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

（三）施工階段

水利水電工程具有投資規(guī)模大、專業(yè)性較強(qiáng)、結(jié)構(gòu)形式多樣化、參與專業(yè)多等特點(diǎn)，BIM 是一種先進(jìn)的仿真、計(jì)算和三維可視化數(shù)字模型技術(shù)，用于建立施工主體和結(jié)構(gòu)的虛擬環(huán)境。利用仿真環(huán)境進(jìn)行直觀的“工前”演練，及時(shí)了解施工過(guò)程中的作業(yè)順序、施工難點(diǎn)和施工安全隱患。在正式施工過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和捕捉各階段的動(dòng)態(tài)變化，可有效避免工程計(jì)量中的漏項(xiàng)、漏項(xiàng)、誤算和重復(fù)計(jì)量，提高投資成本的準(zhǔn)確性。同時(shí)，經(jīng)過(guò)BIM 模型的設(shè)計(jì)深化和優(yōu)化，可以采用最佳的施工工藝方案，提高施工能力，減少不必要的返工和材料浪費(fèi)。

（四）在運(yùn)營(yíng)階段

BIM 技術(shù)有效地整合了生產(chǎn)、制造、設(shè)計(jì)和施工各個(gè)階段的信息，是數(shù)字化運(yùn)維的有效支撐。通過(guò)BIM 三維運(yùn)行管理平臺(tái)，通過(guò)相應(yīng)的監(jiān)控傳感設(shè)備，將實(shí)際運(yùn)行中的真實(shí)數(shù)據(jù)映射到虛擬場(chǎng)景中，實(shí)時(shí)播放數(shù)據(jù)信息，動(dòng)態(tài)畫面可視化，遠(yuǎn)程方便的操作維護(hù)功能。同時(shí)，利用BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)、全方位的集約化管理、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和智能化決策，提高數(shù)字化健康診斷設(shè)備的水平。

五、結(jié)論

BIM 技術(shù)是實(shí)現(xiàn)水工金屬結(jié)構(gòu)工程全生命周期管理的有效方法，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、用戶可定制的特點(diǎn)。本文研究了BIM 技術(shù)在水利水電金屬結(jié)構(gòu)全壽命周期管理中的應(yīng)用，介紹了BIM 技術(shù)在招投標(biāo)、設(shè)計(jì)施工、運(yùn)行維護(hù)等階段的全過(guò)程管理方案。應(yīng)用結(jié)果表明，該方法能有效提高工程質(zhì)量和效益，降低工程造價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化運(yùn)維。