胡 煥 郭孔旭

(1.中車信息技術(shù)有限公司，北京 100084； 2.深圳市建筑工務(wù)署，深圳 518000)

1 醫(yī)用軌道物流系統(tǒng)介紹

醫(yī)用軌道物流小車系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于大型綜合醫(yī)院中，通過計算機集中控制，在醫(yī)院各功能科室站設(shè)置物流收發(fā)站點，以合金軌道作為運輸路徑、智能運輸車作為運輸載體，建立醫(yī)療物品運輸專用通道，在各個科室站間實現(xiàn)快速傳遞物品，系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、收發(fā)工作站、智能運輸車、軌道、轉(zhuǎn)軌器、空車存儲站等子系統(tǒng)組成[1]。

深圳市人民醫(yī)院內(nèi)科大樓工程項目建筑分為南北塔樓，軌道小車系統(tǒng)涵蓋了南塔24層、北塔21層及原有外科大樓4層裙房，包括病理科、中心藥房、門診藥房、放射科、靜脈配藥中心以及各層病房共設(shè)置54個站點。2014年與施工圖同步完成圖紙設(shè)計，在施工準備期由總包單位進行了BIM建模，并對圖紙成果進行驗證。在土建施工階段建造并安裝了樓板、井道、內(nèi)墻孔洞預(yù)留、裝修、凈化和軌道小車。專業(yè)承包商于2018年陸續(xù)進場后對孔洞情況進行核實，結(jié)合醫(yī)院需求的變更對軌道做了諸多調(diào)整。目前系統(tǒng)安裝完畢，已進入驗收和移交階段。

在本工程的實施中，深刻體會到軌道物流小車系統(tǒng)的復(fù)雜性，實施跨越周期漫長，用戶需求變更多，安裝中需要協(xié)調(diào)的參建單位眾多，項目組采用BIM技術(shù)應(yīng)用于輔助設(shè)計和工程管理，在項目中即取得良好的應(yīng)用效果，同時也遇到了很多困難，工程實踐獲得諸多寶貴的實施經(jīng)驗，本文通過分享相關(guān)經(jīng)驗以豐富和促進BIM技術(shù)在此領(lǐng)域的應(yīng)用[2]。

2 BIM應(yīng)用的概述

本工程實踐中特別注重了對專業(yè)技術(shù)和BIM技術(shù)的結(jié)合，及時總結(jié)成功經(jīng)驗和失敗教訓(xùn)，通過本項目的摸索嘗試，我們提出了物流軌道小車系統(tǒng)基于BIM輔助設(shè)計的全新設(shè)計工藝和項目管理方法，其中包括：

(1)嘗試采用BIM技術(shù)進行輔助設(shè)計，并實踐和總結(jié)了BIM輔助設(shè)計的方法和步驟[3]；

(2)引入軌道交通行業(yè)中限界設(shè)計的理念[4]，用于設(shè)計階段的資料互提和全生命周期中各個工程參與方之間的協(xié)調(diào)技術(shù)方法[5]；

(3)嘗試規(guī)定BIM模型LOD300～400的顆粒度，規(guī)范建模方法，避免在不同階段不適合的建模深度帶來不必要的工作效率浪費[6]；

(4)提出工程實施階段BIM模型維護的重要性[7]。

3 工程應(yīng)用的技術(shù)難點

構(gòu)成軌道物流小車系統(tǒng)的部件和子系統(tǒng)眾多，雖單體部件和子系統(tǒng)并不復(fù)雜，但因多系統(tǒng)且多組織工作相互交叉、項目周期長，造成整體工程高度復(fù)雜，工程設(shè)計、組織和實施具有一定的技術(shù)風(fēng)險，稍有策劃和組織不周，有可能帶來質(zhì)量、進度、投資甚至是安全上的風(fēng)險[8]。

本項目BIM從施工準備期介入，包括孔洞預(yù)留、物流線路組織等工作內(nèi)容，并在承包商的招標采購中發(fā)揮了輔助指導(dǎo)作用，但在安裝實施不甚順利，工程實施中發(fā)生了很多不可預(yù)見的問題，無論是經(jīng)驗還是問題都值得在此進行總結(jié)，作為一種風(fēng)險措施加以參照。

在設(shè)計過程中，由于軌道小車設(shè)備的專業(yè)性比較強，民用建筑設(shè)計院工程師大多缺乏軌道交通設(shè)計經(jīng)驗，在項目部未與廠商達成采購合同前，圖紙不能得到設(shè)備商的大力支持，施工圖在深度和質(zhì)量以及專業(yè)配合協(xié)同方面達不到滿意效果，導(dǎo)致工程圖紙的權(quán)威性和正確性降低，給后期工程變更埋下隱患。

專業(yè)協(xié)調(diào)配合方面，軌道小車所涉及專業(yè)繁多，包含建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、消防、精裝、凈化； 設(shè)計、招采和工程安裝過程中，往往因缺乏規(guī)范配合的方法和流程，使得配合協(xié)同困難，只有建立良好的協(xié)同機制、方法、工具和流程，才能避免工程后期實施過程中沖突矛盾的產(chǎn)生，工程中包含的一些協(xié)同問題羅列如下，作為一種可能發(fā)生的風(fēng)險點，供同類工程參考借鑒：

(1)在設(shè)計初期醫(yī)療功能設(shè)置，站點布局，運力指標等技術(shù)關(guān)鍵點影響設(shè)計、采購和安裝階段系統(tǒng)的總體方案；

(2)土建前期階段樓板和結(jié)構(gòu)墻上的孔洞需要在結(jié)構(gòu)施工圖中做好專業(yè)配合，在施工圖紙上明確位置和尺寸，做好結(jié)構(gòu)孔洞的預(yù)留工作；

(3)二次砌筑階段的孔洞，需要在建筑圖或結(jié)構(gòu)圖紙體現(xiàn)，避免現(xiàn)場指揮，隨意切割拆改；

(4)物流垂直井道維護結(jié)構(gòu)需在建筑圖中體現(xiàn)，井道的門扇防火性、井道內(nèi)電源、消防報警、橋架、接地、照明等，軌道出入井道的防風(fēng)門等需要在圖紙中具體體現(xiàn)；

(5)施工圖需處理好與消防防火分區(qū)、墻體耐火性的技術(shù)細節(jié)，避免在施工階段更改；

(6)需要指定強電配電點，劃分專業(yè)分工界面，與電氣協(xié)調(diào)好電源預(yù)留；

(7)精裝施工階段，精裝大部內(nèi)容是基于結(jié)構(gòu)的房中房結(jié)構(gòu)，由石材、裝飾板、吊頂?shù)然緲?gòu)件組成，需在精裝圖紙上落實孔洞及收邊收口細節(jié)做法；

(8)軌道小車經(jīng)過區(qū)域，限高與凈空相互關(guān)聯(lián)，而凈空又從方案和施工圖階段就與MEP的布置息息相關(guān)，凈空的調(diào)整往往造成小車軌道路線的大面積修改；

(9)軌道小車在特種凈化區(qū)，如PCR室、病理科、血液病房、手術(shù)室等重要區(qū)域間的通過，需要與特種醫(yī)療專業(yè)相互協(xié)調(diào)，這種協(xié)同具有一定的特種專業(yè)復(fù)雜性；

(10)軌道小車行走路線上，門扇、內(nèi)窗、風(fēng)口、照明燈具、墻壁上的開關(guān)插座設(shè)備等需與之相互避讓，密切關(guān)注協(xié)同；

(11)技術(shù)變更：因醫(yī)療工程的復(fù)雜性，使得頻繁變更不可避免，軌道小車系統(tǒng)與幾乎所有專業(yè)系統(tǒng)都需協(xié)同配合，大部分醫(yī)療工藝、建筑裝飾布局、科室功能使用、設(shè)備安裝等方面的變更都會牽一發(fā)而動全身地影響到軌道小車的實施，小車軌道的調(diào)整，反過來又影響擴大化到相關(guān)專業(yè)如門窗吊頂、建筑布局的設(shè)置；

(12)招采過程的不確定性：不同廠商的產(chǎn)品技術(shù)細節(jié)與原設(shè)計圖紙間一般會存在差異，工程技術(shù)需要供應(yīng)商盡早確定，而工程投資控制希望設(shè)備盡量推遲到貨，軌道小車承包商往往在工程后期才能確定，在此期間，施工圖與確切采購產(chǎn)品之間的規(guī)格參數(shù)差異，可能導(dǎo)致技術(shù)的不確定性，軌道小車承包商進場以后，會導(dǎo)致孔洞、電源、標高、井道等大范圍的修改變更；

(13)總包配合：軌道小車系統(tǒng)承包商多缺乏工程配合能力，不具有工程協(xié)同和建筑相關(guān)專業(yè)技術(shù)的能力，總包也多對物流小車缺乏實踐經(jīng)驗，如總包不能有效地協(xié)助小車承包商，常常造成各自為政，導(dǎo)致技術(shù)質(zhì)量進度的風(fēng)險。

4 BIM輔助設(shè)計

本工程最初采用傳統(tǒng)方式進行施工圖設(shè)計，BIM團隊在施工階段從簡單翻模開始嘗試BIM應(yīng)用，針對技術(shù)細節(jié)，對軌道、收發(fā)站、井道建立不同LOD深度的模型族，通過建模實施對技術(shù)的理解和施工圖的檢驗，并驗證了在同類項目應(yīng)用中，可以使用既有族的資源和建模方法開展設(shè)計階段的BIM輔助設(shè)計，提高設(shè)計效率和質(zhì)量，并在全生命周期的BIM理念下，為工程提供技術(shù)指導(dǎo)和專業(yè)協(xié)同配合[3]。

圖1 平臺展示的三維小車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)視圖

但BIM輔助設(shè)計的同時，通過我們對項目的實踐，認識到事前防范可能存在的技術(shù)風(fēng)險。以BIM輔助設(shè)計需自始至終貫穿全生命周期過程，以模型和輕量化平臺作為信息工具載體，需貫穿于方案、施工圖設(shè)計和施工階段深化圖紙設(shè)計，甚至是竣工階段圖紙的工作中，這就要求設(shè)計院、承包商、設(shè)備制造商、施工總包等均具備BIM建模能力，BIM工作應(yīng)由建設(shè)方長期堅持和主持，如中間階段承包商脫離和放棄了BIM應(yīng)用的方法，將可能導(dǎo)致系統(tǒng)用于記錄施工技術(shù)的介質(zhì)(如圖紙和模型)出現(xiàn)斷裂， 使得BIM的應(yīng)用效果反而表現(xiàn)為不如傳統(tǒng)方法的應(yīng)用效果好，竣工后期無論是圖紙還是模型均無法詳細描述和記錄工程信息，導(dǎo)致工程管理的混亂狀態(tài)。

圖2 井道和收發(fā)站軌道局部剖切三維模型視圖

5 BIM輔助設(shè)計的步驟和內(nèi)容

因軌道小車專業(yè)性比較強，通用民建設(shè)計規(guī)范中表述不多，我們認為設(shè)計步驟可分成以下內(nèi)容：

(1)系統(tǒng)設(shè)計

確定站點位置和站點數(shù)量； 規(guī)劃豎向和橫向行走路線； 確定?？繖z修、維修場地； 確定小車、軌道、吊箱尺寸[9]。

(2)限界設(shè)計

借鑒軌道交通行業(yè)的設(shè)計方法，限界定義為包含軌道、小車、吊箱和安全凈距的空間行走掃掠區(qū)域的設(shè)計，在不確定設(shè)備品牌規(guī)格的設(shè)計前期，無需把圖紙做得非常詳細，僅以限界表述小車的軌跡范圍； 限界設(shè)計作為相關(guān)專業(yè)施工圖的基礎(chǔ)資料使用，用于門窗天花板布置、區(qū)域凈高設(shè)計、設(shè)備布置，限界設(shè)計應(yīng)作為相關(guān)專業(yè)避讓的紅線，是設(shè)計工作的階段性成果，是相關(guān)專業(yè)共同遵守的技術(shù)依據(jù)，也是工程中不能隨意修改的技術(shù)文件。限界的斷面設(shè)計根據(jù)小車和軌道空間限定寬度和高度，水平方向路徑應(yīng)根據(jù)制造商的技術(shù)要求確定，彎道一般為3.5倍轉(zhuǎn)彎半徑，縱向根據(jù)建筑布局和凈空高度情況可做坡度變化，利用這些技術(shù)要求，采用Revit軟件中矩形風(fēng)管的設(shè)計方法輔助表述，收發(fā)站和轉(zhuǎn)軌器采用常規(guī)機械族模板非標設(shè)計，以風(fēng)管連接件設(shè)置軌道和轉(zhuǎn)軌器之間的連接[10]。

(3)施工圖設(shè)計

具體化軌道的路線、豎井的分割砌筑細節(jié)、墻樓板上孔洞的設(shè)置、必要的預(yù)埋件、電源及橋架布置、轉(zhuǎn)軌器隔離窗的布置、電纜布置等。

(4)施工深化圖紙

在施工圖基礎(chǔ)上基于確定采購的產(chǎn)品，由施工方負責(zé)完善圖紙； 包含對基礎(chǔ)、固定支吊架，以及詳圖細節(jié)的描述； 施工深化圖紙應(yīng)遵從施工圖設(shè)計的成果。

(5)竣工圖

基于前述各個階段的成果，加入工程中變更內(nèi)容，并用于竣工審計、移交、結(jié)算和運維使用。

6 模型深度要求

根據(jù)《建筑信息模型施工應(yīng)用標準》GB/T 51235-2017，模型的深度按照不同階段分為LOD300～500， 本項目曾探索過多種建模的方法，在此提出一些建議性的模型深度要求供參考者借鑒[6]。

表1 上出式收發(fā)站LOD300模型深度示范

表2 墻穿越孔洞及隔離窗LOD300模型深度示范

表3 軌道LOD300模型深度示范

表4 轉(zhuǎn)軌器LOD300模型深度示范

7 現(xiàn)場模型實物一致性檢查和模型維護

通過整個系統(tǒng)的工程實踐，我們把工程實施細分為土建預(yù)留預(yù)埋階段、專業(yè)承包商進場施工準備階段、軌道設(shè)備安裝階段、系統(tǒng)調(diào)試和驗收階段?；诿總€階段不同的工作主體和目的任務(wù)，BIM的模型配合在不同階段中都是必不可少的。

土建預(yù)留預(yù)埋階段：這個階段需把握模型中孔洞和實物預(yù)留預(yù)埋的一致性，基于輕量化平臺，可以對這些預(yù)留預(yù)埋進行歸集造表，把預(yù)留預(yù)埋做成基于數(shù)據(jù)化平臺的任務(wù)清單，通過投放任務(wù)計劃，現(xiàn)場檢查糾錯，構(gòu)成管理學(xué)上PDCA的管理流程，保證預(yù)留孔洞在這個階段里準確實施，并把過程數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)平臺記錄和傳遞，作為后期工程商施工準備的技術(shù)資料。

專業(yè)承包商進場施工準備階段：在這個階段里，由物流小車供應(yīng)商主導(dǎo)，主要任務(wù)是基于現(xiàn)場預(yù)留情況核對工程細節(jié)，在前期限界設(shè)計的基礎(chǔ)條件下，結(jié)合招采產(chǎn)品參數(shù)做詳細的軌道路徑設(shè)計，現(xiàn)場與用戶、精裝承包商、特種凈化承包商、總包進行技術(shù)溝通，這個階段是設(shè)計和實施承前啟后的銜接階段，專業(yè)承包商應(yīng)繼承前期BIM輔助設(shè)計的成果，使用協(xié)同管理平臺，采用Revit工具進一步進行LOD350深度的設(shè)計，這是一個BIM輔助設(shè)計的工作，同時也是對前期BIM成果的維護。

軌道設(shè)備安裝階段：在這個階段里，主要由承包商配合吊頂、裝修、MEP設(shè)備進度進行安裝，變更不可避免會發(fā)生，BIM工程師需要追蹤項目的進度和變更情況，技術(shù)在模型中體現(xiàn)現(xiàn)場安裝的成果和變更的結(jié)果，這是一個漫長而枯燥的工作，可能承包商會耗費大量的人力成本，但忽視這個階段BIM模型，很容易割裂BIM和實際工作的配合，使得BIM工作變成孤立的閉門造車行為，我們在本工程中初期發(fā)現(xiàn)這些問題的存在，后期在業(yè)主BIM咨詢顧問的管理下，不斷督促承包商進行模型的維護工作，同時，為提高工作效率節(jié)省人員成本，大膽采用全景照片的方法，由現(xiàn)場非專業(yè)BIM工程師定期上傳現(xiàn)場工作進度全景照片，由遠程的BIM建模工程師根據(jù)照片調(diào)整和細化模型，取得良好效果。