■鄭志彬

(福建省港航勘察設(shè)計研究院，福州 350002)

建筑信息模型(Building Information Modeling，以下簡稱BIM)，是以數(shù)字化驅(qū)動三維模型，集成了建筑工程項(xiàng)目各階段、 各參與方以及其他相關(guān)信息的數(shù)字化工程模型[1-2]。BIM 模型中的信息具有結(jié)構(gòu)化、可視化以及關(guān)聯(lián)性特點(diǎn)， 因此模型中的信息可以在工程全壽命周期的各個階段得到有效的組織和應(yīng)用，從而在項(xiàng)目的設(shè)計、施工以及運(yùn)維階段都能發(fā)揮BIM 技術(shù)的優(yōu)勢。 BIM 技術(shù)作為一種全新的技術(shù)手段和理念，為項(xiàng)目的各階段、各參與方提供了新的解決方案， 我國也將BIM 技術(shù)列為國家信息戰(zhàn)略的一部分，并在國家層面的“十三五”規(guī)劃中將其并入建筑信息化發(fā)展綱要。 同時各地方也在大力推進(jìn)BIM 技術(shù)在建筑工程行業(yè)的研究和應(yīng)用，如甘肅省人民政府辦公廳在2018 年8 月發(fā)文， 要求 “到2020 年省內(nèi)甲級設(shè)計院BIM 出圖率不低于30%， 乙級設(shè)計院BIM 出圖率不低于15%，其中大型公共建筑BIM 出圖率達(dá)到100%”。 因此開展BIM 技術(shù)在水運(yùn)工程設(shè)計中的應(yīng)用已經(jīng)非常緊迫。

本文以福州港白馬港區(qū)灣塢作業(yè)區(qū)8 號泊位工程EPC 項(xiàng)目的設(shè)計為例，介紹BIM 三維協(xié)同設(shè)計在水運(yùn)工程項(xiàng)目中的實(shí)施過程，并介紹結(jié)合BIM 模型衍生出來的其他技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對BIM 三維協(xié)同設(shè)計方法和技術(shù)應(yīng)用的總結(jié)和積累，為水運(yùn)工程行業(yè)進(jìn)一步推動BIM 技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡介

福州港白馬港區(qū)灣塢作業(yè)區(qū)8# 泊位工程位于福建省寧德市灣塢鎮(zhèn)半嶼村， 建設(shè)規(guī)模為5 萬噸級通用泊位1 個， 年貨物吞吐量200 萬噸， 設(shè)計年通過能力210 萬噸。

本工程主要建設(shè)內(nèi)容含：5 萬噸級碼頭平臺一座，連接棧橋兩座， 新建護(hù)岸總長1489m， 形成陸域總面積約10.8 萬m2，陸域內(nèi)配套建設(shè)件雜貨堆場、集裝箱堆場、倉庫、生產(chǎn)調(diào)度樓、機(jī)修車間、變電所等。本工程建筑物種類較多，主要有高樁梁板式碼頭平臺和棧橋、斜坡式拋石護(hù)岸、堆場及各類生產(chǎn)輔助建筑物，是一個典型的高樁碼頭項(xiàng)目。

1.2 項(xiàng)目難點(diǎn)

(1)工期緊張。 項(xiàng)目總工期約26 個月，要完成項(xiàng)目設(shè)計、審批、采購、施工、驗(yàn)收、調(diào)試等工作，工期非常緊張；

(2)設(shè)計難度大。項(xiàng)目涉及專業(yè)多，包括總圖、水工、工藝設(shè)備、給排水、電氣等，專業(yè)間提資頻繁，結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜；

(3)項(xiàng)目意義重大。 該項(xiàng)目是江西省上饒市在福建省投資建設(shè)的首個飛地港項(xiàng)目， 工程建設(shè)打造贛北新的出海通道，深化閩贛兩省經(jīng)貿(mào)合作，項(xiàng)目意義重大，對本項(xiàng)目的設(shè)計質(zhì)量、工期和方案要求高。

1.3 BIM 技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)

針對上述項(xiàng)目難點(diǎn)， 本工程設(shè)計過程中制定了BIM技術(shù)的應(yīng)用目標(biāo)：

(1)項(xiàng)目BIM 設(shè)計的統(tǒng)一管理。 搭建Vault 協(xié)同設(shè)計平臺，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)參與人員設(shè)計文件的統(tǒng)一管理，并制定設(shè)計工作流程，對項(xiàng)目BIM 工作進(jìn)行規(guī)范；

(2)基礎(chǔ)建模與深化應(yīng)用。 基于BIM 技術(shù)設(shè)計，減少設(shè)計階段的錯漏碰缺問題，提高質(zhì)量和效率；

(3)減少項(xiàng)目成本和工期。 通過BIM 技術(shù)的三維可視化特點(diǎn)，向業(yè)主直觀介紹設(shè)計意圖，減少業(yè)主圖紙審閱時間，壓縮設(shè)計周期。

2 BIM 技術(shù)在設(shè)計過程中的應(yīng)用

2.1 BIM 實(shí)施方案

在本項(xiàng)目設(shè)計工作開展初期， 根據(jù)工程規(guī)模、WBS結(jié)構(gòu)和專業(yè)安排，制定了本項(xiàng)目的BIM 管理及實(shí)施方案和BIM 實(shí)施策略書， 對項(xiàng)目設(shè)計過程中的BIM 團(tuán)隊(duì)組建、各專業(yè)模板文件、文件名、模型顏色模式、構(gòu)件編碼等內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范， 為設(shè)計模型到施工階段深化應(yīng)用提供了標(biāo)準(zhǔn)化條件。

2.2 BIM 協(xié)調(diào)設(shè)計平臺與設(shè)計流程

BIM 協(xié)同設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計最大的區(qū)別在于設(shè)計模式和流程的轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的設(shè)計過程屬于典型的“串聯(lián)”模式[3]，專業(yè)間的工作方式主要是協(xié)調(diào)而非協(xié)同，即不同專業(yè)間按照時間順序， 需要以設(shè)計文件和文本模式的信息傳遞作為提資條件， 當(dāng)設(shè)計變更或者信息傳輸不暢時引起信息流中斷或延后， 會導(dǎo)致設(shè)計成果的間斷或錯誤， 這種設(shè)計模式使得專業(yè)間工作效率低下且費(fèi)工費(fèi)時，直接影響了設(shè)計的質(zhì)量和效率。 與傳統(tǒng)的設(shè)計模型相比，BIM 協(xié)同設(shè)計過程中各專業(yè)設(shè)計文件共享于云端，各專業(yè)之間實(shí)時鏈接所需文件，實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計，設(shè)計過程中及時發(fā)現(xiàn)問題，及時修改。 協(xié)同設(shè)計平臺能將常規(guī)項(xiàng)目的“串聯(lián)”設(shè)計流程轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬I(yè)“并行”的設(shè)計流程，各專業(yè)能夠共享其他專業(yè)的最新設(shè)計信息，實(shí)時查看、修改、更新，發(fā)現(xiàn)及解決設(shè)計過程中專業(yè)間協(xié)同的問題，商討最優(yōu)方案，提高設(shè)計效率，減少不必要的銜接錯誤，提高信息溝通的效率和準(zhǔn)確性，最大程度利用BIM 技術(shù)來提高項(xiàng)目的數(shù)字化水平， 減少設(shè)計錯誤，提高項(xiàng)目質(zhì)量[4]。

實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計的核心在于BIM 協(xié)同設(shè)計平臺的搭建，本項(xiàng)目采用Autodesk Vault 平臺，該平臺能夠兼容目前市面上幾乎所有的BIM 軟件以及office 辦公軟件如word、excel 等，并以插件的形式直接內(nèi)嵌在軟件內(nèi)部，該功能能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計過程中隨時訪問項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫， 達(dá)到實(shí)時協(xié)同與定時協(xié)同的目的。

依托BIM 協(xié)同設(shè)計平臺，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)各專業(yè)人員的設(shè)計文件共享在一個數(shù)據(jù)庫中，不同專業(yè)的BIM 模型通過鏈接的形式進(jìn)行共享。由于共享的文件只有一個源頭，即BIM 協(xié)同平臺數(shù)據(jù)庫中的最新模型，因此模型的修改、新增或刪減將實(shí)時共享于相互的設(shè)計過程中， 整個過程不再受時間、地點(diǎn)、距離以及溝通方式的限制，將傳統(tǒng)設(shè)計中的提資改變?yōu)锽IM 設(shè)計過程中的同步與交互，增強(qiáng)了專業(yè)間的設(shè)計互動，減少了設(shè)計中的錯漏碰等問題，提高效率和質(zhì)量。

2.3 設(shè)計過程中的BIM 技術(shù)應(yīng)用成果

在本項(xiàng)目的設(shè)計過程中， 依托BIM 協(xié)同設(shè)計平臺，各專業(yè)除了開展基于各自BIM 軟件的模型構(gòu)建、設(shè)計深化與出圖、工程量計算等，還開展了三維可視化交付等探索和應(yīng)用，具體內(nèi)容為：

(1)企業(yè)族庫管理：族庫是BIM 模型的基礎(chǔ)與核心，建立基于協(xié)同平臺Vault 的企業(yè)族庫管理可以有效保障設(shè)計成果的質(zhì)量和效率， 設(shè)計過程中各專業(yè)人員可以直接從平臺上鏈接族庫文件， 這些文件經(jīng)過公司層面的校對、審核和審定，族庫參數(shù)和模型標(biāo)準(zhǔn)滿足要求，從而保障了BIM 模型底層數(shù)據(jù)的質(zhì)量。 同時本項(xiàng)目的新建族補(bǔ)充進(jìn)入企業(yè)族庫，為以后項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)。

(2)各專業(yè)BIM 模型深化：通過本項(xiàng)目BIM 技術(shù)的協(xié)同設(shè)計，各專業(yè)設(shè)計人員實(shí)現(xiàn)了基于BIM 模型的深化設(shè)計，利用Vault 平臺本身的工作流程和權(quán)限管理，實(shí)現(xiàn)了文件版本的追溯與控制。專業(yè)間模型的相互參考引用、協(xié)同工作，在初步設(shè)計的基礎(chǔ)上將BIM 模型深化，并最終通過模型直接生產(chǎn)各專業(yè)圖紙和工程量信息， 連同碰撞檢測與渲染漫游等文件提交業(yè)主進(jìn)行審閱， 直觀表達(dá)了設(shè)計意圖(見圖1)。

(3)土石方設(shè)計：本項(xiàng)目采用Civil 3D 軟件、部件編輯器Subassembly Composer 配合Vault 平臺進(jìn)行土石方設(shè)計(見圖2、圖3)，實(shí)現(xiàn)了港池疏浚、基槽開挖和護(hù)岸結(jié)構(gòu)的三維建模、施工圖設(shè)計、出圖和工程量統(tǒng)計，并將模型導(dǎo)入Navisworks 中進(jìn)行模型的總裝， 實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的整體效果展示和預(yù)覽。

(4)多專業(yè)管線綜合：各專業(yè)模型更新至vault 平臺，BIM 協(xié)調(diào)員利用Navisworks 從vault 上實(shí)時鏈接數(shù)據(jù)，完成模型總裝和碰撞檢測， 并將檢測結(jié)果及時反饋給各專業(yè)進(jìn)行調(diào)整，提高設(shè)計和建模質(zhì)量。

(5)三維可視化交付：傳統(tǒng)的二維圖紙業(yè)主對于設(shè)計意圖的理解較不方便， 往往會影響整個項(xiàng)目的設(shè)計周期。 本項(xiàng)目將最終的BIM 總裝模型進(jìn)行渲染，直觀展示項(xiàng)目情況和設(shè)計意圖， 促進(jìn)業(yè)主對項(xiàng)目設(shè)計理念的認(rèn)同，減少業(yè)主審閱時間，壓縮設(shè)計周期，取得了良好的效果。

3 應(yīng)用效果

本項(xiàng)目通過搭建BIM 協(xié)同設(shè)計平臺， 各專業(yè)利用BIM 技術(shù)作為主要手段，順利完成了項(xiàng)目設(shè)計工作。在整個設(shè)計過程中，通過BIM 技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)的高效協(xié)作與信息共享，保證了全過程數(shù)據(jù)鏈的正向運(yùn)行，不僅通過BIM 模型直觀表達(dá)設(shè)計意圖，通過管線綜合、模型鏈接等工序?qū)崿F(xiàn)了設(shè)計質(zhì)量提升，提升了項(xiàng)目的整體管控?；贐IM 技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用效果總結(jié)如下：

圖1 本項(xiàng)目水工、工藝、電氣和給排水專業(yè)模型

圖2 港池疏浚和護(hù)岸基槽開挖

圖3 護(hù)岸整體模型

圖4 三維可視化展示效果

(1)管理提升。建立數(shù)據(jù)協(xié)同服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目設(shè)計階段BIM 數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，提升了管理的效率。

(2)設(shè)計質(zhì)量提升。本項(xiàng)目通過細(xì)部建模，直觀檢查設(shè)計的合理性和科學(xué)性，提升設(shè)計精度；通過碰撞檢測，減少管線交叉問題，提高設(shè)計質(zhì)量。

(3)節(jié)約費(fèi)用和工期。 采用BIM 模型的可視化特點(diǎn)，減少業(yè)主審閱圖紙時間，進(jìn)而縮短項(xiàng)目設(shè)計周期；通過管線碰撞檢測， 將可能因碰撞問題引起的設(shè)計變更在設(shè)計階段提前規(guī)避，節(jié)省項(xiàng)目施工工期。

4 總結(jié)

BIM 技術(shù)集成3D 模型與數(shù)據(jù)信息， 基于BIM 技術(shù)的協(xié)同設(shè)計是建筑工程領(lǐng)域一次技術(shù)變革， 也是未來水運(yùn)工程行業(yè)的發(fā)展趨勢。 本文介紹了福州港白馬港區(qū)灣塢作業(yè)區(qū)8# 泊位工程項(xiàng)目設(shè)計過程的BIM 技術(shù)應(yīng)用情況和效果，分析了各應(yīng)用在協(xié)同設(shè)計中的價值和作用，為未來類似項(xiàng)目的開展提供參考。 同時需要說明的是，BIM技術(shù)在水運(yùn)工程中的協(xié)同設(shè)計是一個系統(tǒng)工程， 涉及的專業(yè)方向多、技術(shù)領(lǐng)域廣，流程和標(biāo)準(zhǔn)等也需要進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，只有行業(yè)中越來越多的人和項(xiàng)目參與其中，才能最大程度發(fā)掘BIM 技術(shù)應(yīng)用的價值。