賈學(xué)盛，王嘉偉

（1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西 太原 030024；2.山西大學(xué)，山西 太原 030006）

現(xiàn)如今，園（廠(chǎng)） 區(qū)建設(shè)從設(shè)計(jì)階段到建設(shè)階段再到企業(yè)管理接收等一系列過(guò)程中，圖紙編繪、應(yīng)用、 存檔大多依賴(lài)CAD 圖紙技術(shù)，目前CAD 圖紙技術(shù)更多地停留在二維平面表述狀態(tài)，存在平面局限性，比如各類(lèi)管線(xiàn)、 管線(xiàn)與結(jié)構(gòu)有打架情況又不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)就會(huì)造成返工，浪費(fèi)人力、 物力、財(cái)力，延誤工期，最極端情況甚至出現(xiàn)顛覆性錯(cuò)誤，造成不可挽回的損失。 因此，建筑信息模型（Bui1ding Information Mode1ing，BIM） 技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。 BIM 是指在建設(shè)工程及設(shè)施的規(guī)劃、 設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段全壽命周期創(chuàng)建和管理建筑信息的過(guò)程，全過(guò)程應(yīng)用三維、 實(shí)時(shí)、 動(dòng)態(tài)的模型涵蓋了幾何信息、 空間信息、 地理信息各種建筑組件的性質(zhì)信息及工料信息。 BIM 技術(shù)結(jié)合其他技術(shù)的應(yīng)用對(duì)整個(gè)建筑工程施工及后期交付運(yùn)行的全過(guò)程控制具有良好的指導(dǎo)意義。

1 動(dòng)力工程及系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)用BIM 技術(shù)必要性分析

隨著工程技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)動(dòng)力配套功能的要求越來(lái)越高。 園區(qū)（廠(chǎng)區(qū)） 建筑、 廠(chǎng)房功能實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)機(jī)電工程及動(dòng)力運(yùn)行的支持，因此工程建設(shè)及后期運(yùn)行對(duì)于實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)房建筑的整體使用功能顯得越來(lái)越重要。 動(dòng)力安裝工程一般包括電氣安裝工程、 給排水工程、 暖通空調(diào)工程、 智能化建設(shè)以及其他動(dòng)力工程，所有設(shè)備設(shè)施間及管道路由部位不可避免地會(huì)涉及到復(fù)雜的管線(xiàn)排布與交叉。面對(duì)一些更復(fù)雜的工業(yè)廠(chǎng)房，如半導(dǎo)體生產(chǎn)凈化間、 化工廠(chǎng)等，機(jī)電各專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)更是種類(lèi)繁多、 排布繁雜，這就對(duì)機(jī)電設(shè)備及管線(xiàn)排布提出了更高的要求。 在工程施工以及后期交付時(shí)，管線(xiàn)排布采用三維模型表達(dá)可使建設(shè)人員和運(yùn)行管理人員清晰認(rèn)識(shí)各專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)的排布關(guān)系，以便管理。 BIM 技術(shù)可以在工程施工前期做好設(shè)備設(shè)施、 管線(xiàn)的綜合排布，BIM 技術(shù)的管線(xiàn)碰撞檢查功能則可保證綜合管線(xiàn)排布的合理性與可行性，在提升機(jī)電安裝工程施工水平與提高施工質(zhì)量的同時(shí)實(shí)時(shí)修訂完善竣工圖，為日后的運(yùn)行管理提供可靠的依據(jù)。

2 BIM 技術(shù)在動(dòng)力工程中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)可以貫穿建筑機(jī)電安裝的整個(gè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程管理。

2.1 設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)院首先根據(jù)園 （廠(chǎng)） 區(qū)規(guī)劃及業(yè)主需求做好區(qū)域內(nèi)總體布局設(shè)計(jì)，然后再分專(zhuān)業(yè)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、 暖通、 電氣、 動(dòng)力等進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，在與業(yè)主溝通后認(rèn)為設(shè)計(jì)功能可滿(mǎn)足需求的條件下應(yīng)用BIM技術(shù)建模，接下來(lái)應(yīng)用BIM 技術(shù)的沖突檢測(cè)功能檢查建筑結(jié)構(gòu)與其他安裝各專(zhuān)業(yè)設(shè)備管線(xiàn)的沖突情況，首先保證結(jié)構(gòu)與動(dòng)力布置的合理，其次檢測(cè)各動(dòng)力能源專(zhuān)業(yè)之間的管線(xiàn)是否缺失、 是否沖突，最后進(jìn)行各位置檢修空間和安全距離需要的軟碰撞檢測(cè)，調(diào)整完善后便做好了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作。 設(shè)計(jì)師根據(jù)三維虛擬模型可以真實(shí)準(zhǔn)確地提出工程量清單，作為業(yè)主招標(biāo)與清單的依據(jù)，確保造價(jià)的合理規(guī)范、 真實(shí)可靠。

2.2 建設(shè)階段

施工單位可借助地理信息系統(tǒng) （Geographic Information Systems，GIS） 技術(shù)將GIS 信息庫(kù)輸入至BIM 中做好施工現(xiàn)場(chǎng)的布置工作，具體包括施工現(xiàn)場(chǎng)、 運(yùn)輸?shù)缆贰?加工區(qū)域及物料堆放區(qū)域等規(guī)劃工作。

施工單位項(xiàng)目經(jīng)理組織施工員根據(jù)BIM 技術(shù)進(jìn)行施工組織模擬，及時(shí)獲取數(shù)據(jù)信息，參考數(shù)據(jù)信息編制更加合理的施工組織計(jì)劃； 各專(zhuān)業(yè)施工員結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的合理安排，從而使得分包結(jié)算工作設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理； 各專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員依據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃加強(qiáng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集管理，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的不足，并提交設(shè)計(jì)及其他人員審核完善，收集現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)信息支撐BIM 建模補(bǔ)充完善； 材料員根據(jù)BIM 快捷地獲取數(shù)據(jù)信息，精準(zhǔn)計(jì)算出需要采購(gòu)的材料數(shù)量，并依據(jù)工程進(jìn)度計(jì)劃材料的使用情況分析采購(gòu)材料需要的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，更加方便有效地進(jìn)行材料品種、 數(shù)量、 進(jìn)場(chǎng)周期管控； 所有技術(shù)人員、 管理人員做好方方面面的過(guò)程資料及其他施工資料收集工作，完善工程檔案管理，將BIM 設(shè)計(jì)及完善成果作為重要竣工資料交付業(yè)主，指導(dǎo)后期運(yùn)營(yíng)[1]。

3 BIM 在工程交付后于動(dòng)力運(yùn)行中的應(yīng)用

動(dòng)力系統(tǒng)等同于現(xiàn)代工業(yè)及半導(dǎo)體行業(yè)大軀體的心臟，動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)劣直接影響到科研生產(chǎn)的成效，BIM 技術(shù)與其他多系統(tǒng)的融合可以提供關(guān)于機(jī)電工程、 動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)和維護(hù)數(shù)據(jù)信息，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)能第一時(shí)間做出精確判斷。

3.1 BIM 系統(tǒng)對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)空間關(guān)系的表達(dá)

機(jī)電、 動(dòng)力系統(tǒng)包含室內(nèi)空調(diào)凈化、 強(qiáng)電弱電、 給排水、 冷熱水、 各類(lèi)氣體等的保障系統(tǒng)，正是因?yàn)橛羞@些系統(tǒng)，科研生產(chǎn)生命系統(tǒng)的構(gòu)建才能得到保證。 大量的機(jī)電動(dòng)力系統(tǒng)硬件又包括許多管道、 線(xiàn)路、 設(shè)備設(shè)施等的設(shè)置，它們分別圍繞科研生產(chǎn)工藝需求展開(kāi)。 因此，使用BIM 系統(tǒng)搭建結(jié)構(gòu)、 建筑、 暖通、 給排水、 電力、 通信及其他動(dòng)力專(zhuān)業(yè)等各個(gè)專(zhuān)業(yè)的模型。 最終把各個(gè)專(zhuān)業(yè)的管線(xiàn)整合到同一個(gè)場(chǎng)景中。 建設(shè)階段根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖進(jìn)行了各專(zhuān)業(yè)的管線(xiàn)碰撞檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行了各位置檢修空間和安全距離需要的軟碰撞檢測(cè)，在項(xiàng)目動(dòng)工前檢查并發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目中存在的錯(cuò)誤，給設(shè)計(jì)提出合理化建議，避免后期的損失。 運(yùn)行階段根據(jù)建設(shè)實(shí)施過(guò)程規(guī)避掉各類(lèi)沖突風(fēng)險(xiǎn)，得到一套完善完畢的設(shè)計(jì)模型成果，從運(yùn)行的角度思考并做微調(diào)，通過(guò)BIM系統(tǒng)主要表達(dá)各類(lèi)管線(xiàn)、 設(shè)備設(shè)施的空間關(guān)系。 將其他技術(shù)融合到BIM 系統(tǒng)中，點(diǎn)擊BIM 系統(tǒng)細(xì)部，則其他信息一并在各自系統(tǒng)界面同時(shí)展現(xiàn)，運(yùn)維工程師第一時(shí)間做出動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及故障狀態(tài)的判斷。

3.2 FMCS 對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)邏輯關(guān)系的表達(dá)

廠(chǎng)務(wù)監(jiān)控系統(tǒng) （Faci1ity Management and Contro1 System，F(xiàn)MCS） 作為綜合管理系統(tǒng)主要設(shè)置自動(dòng)控制各系統(tǒng)控制主機(jī)，監(jiān)控全廠(chǎng)動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，在設(shè)備設(shè)施自動(dòng)化的基礎(chǔ)上將各個(gè)系統(tǒng)、 子系統(tǒng)的運(yùn)行信息集中匯集到中央控制室，把各節(jié)點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)整合起來(lái)統(tǒng)一進(jìn)行畫(huà)面監(jiān)控、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、 報(bào)表分析數(shù)據(jù)發(fā)布等工作，使各系統(tǒng)被控、 可控。

FMCS 總體架構(gòu)說(shuō)明： 工程內(nèi)機(jī)電、 氣體、 動(dòng)力系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行； 子系統(tǒng)通過(guò)光纖環(huán)網(wǎng)接入FMCS； 工程師對(duì)各子系統(tǒng)的畫(huà)面、 數(shù)據(jù)進(jìn)行編程、整合； 客戶(hù)端工程師根據(jù)程序查閱子系統(tǒng)數(shù)據(jù)； 重要?dú)v史數(shù)據(jù)、 報(bào)警信息存入服務(wù)器，可導(dǎo)出數(shù)據(jù)做歷史曲線(xiàn)調(diào)用； 報(bào)警方案。 通過(guò)FMCS 主要表達(dá)各個(gè)系統(tǒng)的邏輯關(guān)系[2]。

3.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)環(huán)境關(guān)系的表達(dá)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)： 在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位置設(shè)置攝像裝置，中控室設(shè)置拼接屏監(jiān)視墻，可監(jiān)視調(diào)閱各系統(tǒng)視頻圖像，可結(jié)合語(yǔ)音播音系統(tǒng)、 對(duì)講系統(tǒng)交流。室外可結(jié)合GIS 技術(shù)定位。 通過(guò)視頻監(jiān)控技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行直觀監(jiān)視。

于是通過(guò)以上各技術(shù)的融合，進(jìn)一步將各系統(tǒng)信息庫(kù)輸入至BIM 中并不斷完善，逐步提升廠(chǎng)區(qū)動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)維自動(dòng)化、 智慧化、 信息化水平。

4 結(jié)束語(yǔ)

BIM 概念已普及了很多年，工程技術(shù)人員都知道BIM 的概念，但也僅局限于了解BIM 是三維模型。 BIM 到底能干什么，能為實(shí)際工作帶來(lái)什么價(jià)值，很多專(zhuān)業(yè)人士對(duì)此也概念模糊。 BIM 系統(tǒng)的采用有諸多優(yōu)勢(shì)，但也存在模型占用空間較大，建模復(fù)雜等問(wèn)題，另外在設(shè)計(jì)、 施工、 運(yùn)行、 信息化建設(shè)的各階段存在壁壘，如何融會(huì)貫通也是一個(gè)課題。 目前BIM 系統(tǒng)對(duì)電腦軟硬件要求較高，如能將BIM系統(tǒng)進(jìn)一步與FMCS、 GIS 技術(shù)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化融合，并大量地應(yīng)用到各工業(yè)系統(tǒng)管理中，形成一個(gè)廠(chǎng)區(qū)動(dòng)力系統(tǒng)天眼、 天網(wǎng)工程。

本文通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)能源動(dòng)力系統(tǒng)信息化進(jìn)行探討，可以讓人們更深入地了解BIM 技術(shù)產(chǎn)生和應(yīng)用的意義與價(jià)值，為工程建設(shè)和運(yùn)維管理助力，全面提升全系統(tǒng)管理水平。