黃長添

（上海核工程研究設(shè)計院有限公司，上海 200233）

1 建筑設(shè)備BIM 技術(shù)應(yīng)用的價值

BIM 技術(shù)是指建筑信息模型技術(shù)，依托現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及人工智能技術(shù)的發(fā)展，BIM 已經(jīng)成為建筑設(shè)備工程開展中不可或缺的部分，可以顯著提升工程質(zhì)量，縮減工程成本，提升工程技術(shù)人員培訓(xùn)的系統(tǒng)性。

進(jìn)入到新時代以來，我國建筑工程行業(yè)蓬勃發(fā)展，對于建筑設(shè)備的要求也不斷提高，尤其是在目前智慧城市、智慧電網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的背景下，大規(guī)模的城市化建設(shè)，不斷提升建筑設(shè)備的復(fù)雜性要求。很多建筑工程項目設(shè)計越來越多元，要求的設(shè)計周期越來越短，大部分建筑工程都存在工期緊張的情況。在這樣的背景下，應(yīng)用BIM 技術(shù)指導(dǎo)建筑設(shè)備管線具有顯著優(yōu)勢：①可以顯著提高整個設(shè)備的設(shè)計制造效率，合理調(diào)整建筑設(shè)備的建造、運營、維護(hù)的各項生命周期，全面降低整個建筑設(shè)備工程的成本，提高工程質(zhì)量，促進(jìn)整個建筑工程設(shè)備項目提升質(zhì)量；②現(xiàn)代建筑設(shè)備當(dāng)中應(yīng)用BIM 技術(shù)，主要是進(jìn)行管線碰撞設(shè)計運用分析，提高工程設(shè)計的科學(xué)性，降低整個施工階段可能存在的錯誤，避免造成不必要損失，優(yōu)化整個建筑空間的細(xì)節(jié)等等；③應(yīng)用該技術(shù)可以實現(xiàn)對項目設(shè)計的協(xié)同管理，提高整棟建筑智能化水平以及通訊效率，打破不同建筑結(jié)構(gòu)之間的空間限制，避免施工單位、運營方、業(yè)主三方之間存在隔閡與界限，引導(dǎo)三方優(yōu)化了解建筑的建造周期，提高全生命周期的應(yīng)用價值。

2 建筑設(shè)備管線優(yōu)化中BIM 技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 管線碰撞檢查

應(yīng)用BIM 技術(shù)可以消除硬軟碰撞，提高整個施工的協(xié)同性，盡可能將誤差范圍控制在最低限度，提高整個建筑階段的一體化運營程度，并顯著提高整棟建筑物的智能化水平，方便后期維修與管理。碰撞檢查是通過信息化管理方式，對于建筑工程開展過程當(dāng)中可能存在的管線碰撞問題進(jìn)行預(yù)判，這些管線包含結(jié)構(gòu)性管線、暖通空調(diào)管線、水系統(tǒng)管線、消防管線、電氣橋架管線等。這些復(fù)雜的管線類型，可能在同一個建筑空間當(dāng)中，發(fā)生不同的碰撞沖突問題，如果等到實際施工階段才發(fā)現(xiàn)交叉現(xiàn)象，那么已經(jīng)很難對其進(jìn)行調(diào)整。因而，應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行提前協(xié)調(diào)以及預(yù)判，可以顯著提高整個施工過程的緊密配合程度。

應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行管線碰撞分析，可以對專業(yè)管線的重要程度進(jìn)行排序，通過碰撞檢測功能，使得“有壓管讓無壓管”、“小管線讓大管線”，盡可能提高整個建筑工程當(dāng)中管線設(shè)計的科學(xué)程度。應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行管線碰撞分析，可以在最小的空間范圍內(nèi)做到最安全的安裝操作。合理分析整個檢修空間，結(jié)合不同管線的管材厚度、管道坡度、最小間距以及安裝操作空間等，進(jìn)行合理的空間數(shù)據(jù)分析，結(jié)合實際的施工因素，對布置避讓問題進(jìn)行等級排列，實現(xiàn)整個設(shè)計圖紙的科學(xué)化。應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行管線碰撞分析，可以幫助施工人員了解設(shè)計人員的圖紙設(shè)計意圖，保障專業(yè)的施工技術(shù)人員可以對照圖紙數(shù)據(jù)分析情況、解決問題，對設(shè)計圖紙進(jìn)行優(yōu)化反饋，減少不必要的矛盾與沖突，提高整個設(shè)計流程的速度。

應(yīng)用BIM 技術(shù)可以顯著提高施工效率，避免由于圖紙返工等問題造成停工或工期延誤，避免由于工期延誤帶來的物料應(yīng)用不一致、施工人員不一致等問題，既可以保障目前建筑裝備施工的工期，還可以顯著降低裝備施工的成本，為后續(xù)的電器入場創(chuàng)造有利條件[1]。

2.2 管材設(shè)計優(yōu)化

應(yīng)用BIM 技術(shù)可以實現(xiàn)管材、管控的優(yōu)化設(shè)計，以及數(shù)量、采購、下料等優(yōu)化。

2.2.1 管材以及附件的使用優(yōu)化

應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以對建筑裝備過程當(dāng)中使用到的各類管材以及附件的使用路徑、使用尺寸進(jìn)行優(yōu)化，通過平衡設(shè)計法則，盡可能避免由于彎頭數(shù)量過多造成的管線預(yù)算超支，通過碰撞分析設(shè)計最短路徑，并在施工圖紙當(dāng)中標(biāo)注出數(shù)量，盡可能準(zhǔn)確地判定預(yù)留孔及管線預(yù)埋位置。

工業(yè)部的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行管材路徑優(yōu)化設(shè)計，建造成本以及材料節(jié)省效率可超過3%。尤其是鋼板板材、塑料材料，耗損率可降低到常規(guī)設(shè)計的88%，整個項目當(dāng)中的管材損耗率不足4%。

2.2.2 采購數(shù)量與管理優(yōu)化

工業(yè)部調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，30%以上的建筑工程企業(yè)都存在裝備材料積壓、占用大量資金，影響企業(yè)資金回收效率，工程成本上升的問題。也有10%左右的建筑工程，企業(yè)存在用料不足、等工待料、用料批次不一致，影響實際裝備質(zhì)量的問題。甚至還有15%左右的企業(yè)，由于材料申報問題、錯誤采購問題，導(dǎo)致業(yè)主對于實際建筑裝備的質(zhì)量不滿意，影響后期支付，以及企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

在采購數(shù)量優(yōu)化方面，通過BIM 技術(shù)應(yīng)用可以使得設(shè)計施工人員一目了然地了解相對應(yīng)的采購數(shù)量，從而方便采購部的工作人員，進(jìn)行更加科學(xué)的施工選擇以及材料選擇。通過這種方式，審核處的工作人員可以直接與采購工作人員進(jìn)行溝通，提高整個施工用料計算的精確性，避免用料剩余過多造成采購成本增加，影響整個建筑工程項目的盈利性。

應(yīng)用BIM 技術(shù)對于采購流程進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)，可以盡可能提高采購人員的行為科學(xué)性，同時，結(jié)合BIM 技術(shù)給出的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以制定科學(xué)的采購周期采購量表，盡可能保證施工的連續(xù)性，也可以降低采購人員的灰色收入范圍，避免由于員工貪腐問題，導(dǎo)致企業(yè)的采購質(zhì)量過差、庫存率上升，或出現(xiàn)二次搬運問題。

2.2.3 下料優(yōu)化

在下料過程當(dāng)中，應(yīng)用BIM 技術(shù)可以進(jìn)行二維平面核算。應(yīng)用這種精準(zhǔn)分析方式，提高時間莊的準(zhǔn)確性，避免由于平面核算數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，導(dǎo)致下料偏大或偏小，造成建筑工程的成本上升和下料系統(tǒng)無法正常工作。應(yīng)用BIM 技術(shù)之后，技術(shù)人員可以通過信息軟件，對于平面圖核算進(jìn)行精準(zhǔn)分析，無論是在管材參數(shù)、尺寸控制上，還是對于核算員材料員施工員的溝通過程當(dāng)中，都可以提供有效的數(shù)據(jù)支撐[2]。應(yīng)用BIM 技術(shù)建立相關(guān)的三維信息模型，還可以方便施工人員了解相關(guān)的下料規(guī)范，并應(yīng)用4D 圖紙、三維平面圖紙、電子化管理表格等等，對用料過程進(jìn)行嚴(yán)格把控。避免由于班組組長行為管理能力不足，或存在貪腐問題，造成“整料零用、長料短用”，不僅顯著提高物料浪費程度，提高成本，還影響整個建筑質(zhì)量。

3 BIM 技術(shù)在建筑裝備機(jī)械化施工當(dāng)中的應(yīng)用

現(xiàn)在，建筑工程正在朝著機(jī)械化、自動化、數(shù)字化的方向不斷發(fā)展，尤其是人工智能技術(shù)的應(yīng)用，顯著提高了數(shù)控技術(shù)與BIM 技術(shù)的結(jié)合有效性。通過BIM 技術(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，可以對現(xiàn)場的實際施工進(jìn)行有效模擬，幫助機(jī)械手將管材以及相關(guān)附件，按照數(shù)控操作模式，擺放在指定位置，避免堆放混亂和材料二次搬運，影響材料的質(zhì)量，造成現(xiàn)場施工秩序混亂。

應(yīng)用BIM 技術(shù)，還可以對本區(qū)域存儲的各項管材進(jìn)行耗損分析，從而對材料的進(jìn)場以及訂單的延續(xù)，提供更加精確的數(shù)據(jù)支撐。BIM 技術(shù)結(jié)合實際的搬運線路，可以顯著避免多運、漏運、錯運，尤其是在一些超高層建筑的建造當(dāng)中，通過這種BIM 技術(shù)運用，整個施工成本可以下降10%～20%。

通過上述分析可以看出，BIM 技術(shù)可以提高管線碰撞檢查的優(yōu)化程度，對管材及附件管控進(jìn)行優(yōu)化，并組織機(jī)械施工，提高智能化水平。也就是說，應(yīng)用在現(xiàn)代管線綜合化管理過程當(dāng)中，可以：①顯著提高管理的直觀性，方便施工管理人員以及設(shè)計管理人員，對于現(xiàn)場情況進(jìn)行精確了解；②避免由于孔洞預(yù)留不足、施工人員不到位等管理因素，造成的返工、窩工、工期延續(xù)現(xiàn)象；③保證實際的施工質(zhì)量，提高建筑裝備的信息化管理水平。

4 BIM 技術(shù)在建筑設(shè)備節(jié)能方面的應(yīng)用

近年來，整個建筑的智慧化發(fā)展趨勢顯著，在所有的設(shè)備耗能當(dāng)中，中央空調(diào)以及其他暖通空調(diào)設(shè)備，能耗占比最高，約為55%；其次為照明消耗、消防消耗、辦公自動化消耗，比重約為25%、15%、5%。

應(yīng)用BIM 技術(shù)可以對暖通空調(diào)系統(tǒng)照明系統(tǒng)進(jìn)行顯著的節(jié)能設(shè)計，使其符合我國《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》當(dāng)中的相關(guān)要求。通過四維施工模擬、三維空間布置、5D 管理、機(jī)電安裝等相關(guān)的BIM 技術(shù)，進(jìn)行精細(xì)化施工方案設(shè)計、精細(xì)化施工管理，并對人工作業(yè)的粗放化問題進(jìn)行有效分析，提高整個建筑裝備施工的高效協(xié)同能力。

5 BIM 技術(shù)在建筑設(shè)備人員培訓(xùn)當(dāng)中的應(yīng)用

建筑設(shè)備工程急需高端人才，應(yīng)用BIM 技術(shù)不僅可以對于現(xiàn)場施工工人進(jìn)行技術(shù)交底、技術(shù)培訓(xùn)，還可以與高校的建筑設(shè)備培訓(xùn)結(jié)合在一起，提高人才培養(yǎng)的持續(xù)化程度[3]。

一方面，BIM 技術(shù)可以提供有效的培訓(xùn)模型，提高培訓(xùn)演練的趣味性，避免傳統(tǒng)實物演練造成的接受局限。同時，BIM 技術(shù)可以在多媒體屏面上，甚至是移動終端上，進(jìn)行三維動畫展示以及四維動畫展示。使建筑技術(shù)人員充分了解水、暖、電等公用設(shè)備的建造技術(shù)，提高現(xiàn)場培訓(xùn)的連續(xù)性、完整性。這種培訓(xùn)方式具有3D 可視化視覺效果，可以整合為培訓(xùn)資源庫，提高學(xué)習(xí)系統(tǒng)之間的相互連接性，避免由于建筑設(shè)備系統(tǒng)繁多，影響技術(shù)人員的實際學(xué)習(xí)效果。

另一方面，應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以顯著提高整個培訓(xùn)過程的系統(tǒng)化程度以及可視化程度，將整個培訓(xùn)過程分為專業(yè)知識培訓(xùn)、課程設(shè)計培訓(xùn)、以及實踐演練培訓(xùn)，使整個培訓(xùn)過程貫穿模擬系統(tǒng)，建立一種新型的雙向互動培訓(xùn)方式。進(jìn)一步提高技術(shù)人員對于定位放線、現(xiàn)場控制、網(wǎng)絡(luò)測量、施工道路管線、臨時用水用電設(shè)備的了解程度。尤其是針對每一個施工現(xiàn)場，制定差異化培訓(xùn)方式，提高技術(shù)人才對于實際情況的了解程度。

6 結(jié)論

綜上所述，BIM 技術(shù)在建筑設(shè)備當(dāng)中有著非常廣泛的應(yīng)用，無論是管線優(yōu)化、節(jié)能、機(jī)械化還是培訓(xùn)，都可以應(yīng)用BIM 技術(shù)，顯著提高建筑設(shè)備施工的質(zhì)量以及管理效果。從本文分析可知，研究BIM 技術(shù)與建筑設(shè)備應(yīng)用，有利于從發(fā)展的角度看待目前的技術(shù)升級。因而，我們要提高建筑裝備工程的施工信息化程度，為BIM 技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造有利空間。