黃志明

（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

引言

建設(shè)工程項目信息模型技術(shù)簡稱為BIM，它是建設(shè)工程項目發(fā)展與信息技術(shù)資源融合的產(chǎn)物。BIM體現(xiàn)了技術(shù)特征，也具有設(shè)計功能。例如，BIM設(shè)計可視性強，可以把只有借助想象才能進行構(gòu)建的立體空間，通過信息技術(shù)與軟件功能進行實際模擬，使其轉(zhuǎn)換成“虛擬場景中的實體”。同時，BIM設(shè)計協(xié)調(diào)性相對較高，水利水電工程項目在新時期的專業(yè)化發(fā)展需求日益增長，需要處理的問題與牽涉到的要素逐漸增多，此時，應(yīng)用BIM設(shè)計可以較好的滿足其需求。

1 BIM設(shè)計概述

1.1 概念

BIM是英文全稱“Building Information Modeling”的首字母縮寫形式，翻譯為中文為“建筑信息模型”，通常將其稱BIM技術(shù)。從本質(zhì)上講，它是一種以計算機為載體的應(yīng)用軟件，其功能集中體現(xiàn)在“三維建?！狈矫妗Ｍㄟ^對BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠在“虛擬網(wǎng)絡(luò)”中，構(gòu)建與“現(xiàn)場場景”對應(yīng)的“數(shù)據(jù)模型”。當前，BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計中的運用經(jīng)驗表明，“模型世界”與“現(xiàn)實世界”能夠?qū)崿F(xiàn)全面對應(yīng)。從實現(xiàn)途徑方面看，BIM設(shè)計應(yīng)用，主要是以工業(yè)基礎(chǔ)類的IFC為標準，如利用水利水電工程項目產(chǎn)品相關(guān)的生產(chǎn)要素生成的數(shù)據(jù)信息，對其實施標準化的設(shè)計與處理，以及表達，從而完成BIM技術(shù)在電氣專業(yè)設(shè)計中的系統(tǒng)性運用等。

1.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

從應(yīng)用現(xiàn)狀方面看， BIM技術(shù)在水利水電工程設(shè)計中已涉及各個方面。因此，其應(yīng)用范圍相對廣泛。然而，在當前的應(yīng)用中，重點仍然集中于多元化應(yīng)用、專門化應(yīng)用。尤其是BIM技術(shù)應(yīng)用中存在“二次應(yīng)用”的現(xiàn)象，浪費了諸多資源。主要表現(xiàn)為①在原有設(shè)計基礎(chǔ)上，運用BIM技術(shù)進行優(yōu)化處理。②對二維平面設(shè)計實施三維空間設(shè)計轉(zhuǎn)換。③軟件應(yīng)用差異導(dǎo)致的BIM技術(shù)應(yīng)用受限，以及在同一項目的建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位之間的信息化標準與格式不統(tǒng)一等。這些均阻礙了其技術(shù)的系統(tǒng)性應(yīng)用。不利于通過BIM技術(shù)在水利水電工程設(shè)計中的全面、有效運用，因此，間接導(dǎo)致了對其應(yīng)用后的效用不高等問題。因此，需要增強對其多元化應(yīng)用的分析，逐漸強化其三維空間設(shè)計、集成設(shè)計、諸環(huán)節(jié)設(shè)計，化解相關(guān)的阻礙因素，為其提供資源支持等。

1.3 比較優(yōu)勢

首先，BIM技術(shù)作為一種建筑信息模型，旨在通過對工程項目產(chǎn)品生產(chǎn)建設(shè)相關(guān)的各項信息數(shù)據(jù)的采集與處理，從而構(gòu)建三維可視化的產(chǎn)品設(shè)計模型，并使其實現(xiàn)有效運用。因此，從系統(tǒng)性應(yīng)用方面看，BIM技術(shù)的三維空間設(shè)計，首先突破了原有的二維平面設(shè)計，在根本上轉(zhuǎn)變了設(shè)計思維。同時，通過對其三維空間設(shè)計功能的使用，可以使信息數(shù)據(jù)化或數(shù)字化的建筑設(shè)計一步到位，克服3D類型的設(shè)計軟件弊端，實現(xiàn)產(chǎn)品信息的全面三維幾何化操作。比如，當前的水利水電工程電氣三維空間設(shè)計中，就將各類電氣設(shè)備、電氣設(shè)備相關(guān)的各類材料、材料下設(shè)的各類性質(zhì)進行了由上到下的統(tǒng)一設(shè)計，能夠達到對電氣的價格信息、位置信息、性能信息、材料信息、進度信息、重量信息、接地信息、埋管信息、照明信息、電纜敷設(shè)信息等全面集成應(yīng)用。

其次，在三維空間設(shè)計基礎(chǔ)上，BIM技術(shù)的運用集成化程度較高，其工作模式轉(zhuǎn)變到了協(xié)同合作方向，運用BIM技術(shù)配套的使用軟件，可以對協(xié)同信息進行全面計算與分析，可以保障水利水電工程電氣設(shè)計中的材料與設(shè)備環(huán)節(jié)、施工建設(shè)環(huán)節(jié)、投入運營后的維護管理環(huán)節(jié)，全面納入到電氣信息模型之中，從而完成各個環(huán)節(jié)之間的協(xié)同設(shè)計，確保設(shè)計環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性、全面性、有效性。當前的應(yīng)用也證實，應(yīng)用BIM技術(shù)的工作模式，既可以減少“錯漏缺”問題，也能夠在線實時的開展“聯(lián)動式修改”，進而降低設(shè)計中的時間成本、修改成本等。另外，在現(xiàn)代水利水電工程產(chǎn)業(yè)鏈條上，電氣的研發(fā)設(shè)計貫穿著整個鏈條。同時，設(shè)計環(huán)節(jié)的IP生產(chǎn)，往往能夠擴增原來的水利水電工程項目可營利空間。因此，在水利水電工程電氣設(shè)計中，十分重視對研發(fā)設(shè)計環(huán)節(jié)的投入。需要注意的是，由于諸環(huán)節(jié)的設(shè)計與研發(fā)設(shè)計環(huán)節(jié)存在系統(tǒng)性設(shè)計與配套性設(shè)計的一體化關(guān)系。因此，當前的環(huán)節(jié)設(shè)計主要由方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計三大環(huán)節(jié)構(gòu)成，節(jié)省了針對產(chǎn)業(yè)鏈條諸環(huán)節(jié)的設(shè)計，增加了分步驟的設(shè)計環(huán)節(jié)。

2 BIM設(shè)計在水利水電工程電氣專業(yè)中的應(yīng)用

2.1 工程概況

以某供水工程項目設(shè)計為例，具體要求建設(shè)一座新電站，其中，包括1座升壓站，并且需要配置35kV戶外設(shè)備。在初步設(shè)計階段，已經(jīng)完成了項目參數(shù)的錄入工作，建立了針對該項目的信息模型。然而，由于建設(shè)單位對交付標準有較高的要求。所以，施工單位為了滿足其實際要求，對升壓站電氣設(shè)備諸項內(nèi)容做了進一步優(yōu)化處理，應(yīng)用BIM技術(shù)實施了具體的電氣設(shè)計。

2.2 設(shè)計準備

（1）制作電氣設(shè)備族。在BIM設(shè)計中，以電氣設(shè)備族作為基本構(gòu)成單位，完成信息模型基礎(chǔ)創(chuàng)建。具體操作中以Revit系列軟件為準，在其自帶電氣設(shè)計族相對不足的情況下。該項目設(shè)計人員結(jié)合實際對LCU柜與戶外配電設(shè)備的實際需求，制作了相關(guān)電氣設(shè)備族，為了達到模擬仿真目標，設(shè)計人員需要通過外形尺寸、性能參數(shù)等細致的數(shù)據(jù)信息，為電氣設(shè)備族類賦予清晰性與明確性。

（2）由于水利水電工程電氣專業(yè)設(shè)備族種類多、數(shù)量大、屬性參數(shù)影響大、參數(shù)校驗、工程量統(tǒng)計相對復(fù)雜。設(shè)計人員花費了較長時間，戶外35kV斷路器、LCU柜均為本項目制作的部分電氣族，如圖1所示。對電氣設(shè)備中的戶外35kV斷路器、LCU柜進行了標準化分析，從而制作了與之匹配的內(nèi)容詳細的設(shè)備產(chǎn)品族庫。

（3）在協(xié)同設(shè)計工作方式方面，為了使優(yōu)化設(shè)計適用于項目。設(shè)計人員未采用各專業(yè)共用信息模型協(xié)同模式，而是根據(jù)各專業(yè)的單獨信息模型構(gòu)建方式，進行了較為快速的連接、調(diào)用，既化解了設(shè)計資源配置相對較低的問題，也使各專業(yè)實現(xiàn)了有效配合，起到了對設(shè)計失誤的有效預(yù)防。

圖1 戶外35 kV斷路器及LCU柜電氣族

2.3 設(shè)計流程及應(yīng)用

首先，以Revit設(shè)計環(huán)境為準，制作BIM電氣設(shè)計信息模型。在初步設(shè)計階段，制作電氣專業(yè)設(shè)備族庫。在施工圖設(shè)計階段，完成相關(guān)電氣設(shè)計。設(shè)計流程如下：整體規(guī)劃——BIM方案模型——BIM深化模型（水利水電工程、電氣專業(yè)、MEP多專業(yè)協(xié)同）——BIM交付模型（自動出圖）——竣工模型——竣工圖的BIM設(shè)計流程。對應(yīng)BIM設(shè)計流程，可以制定出BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計中的應(yīng)用流程。按照對應(yīng)關(guān)系，可以構(gòu)建由整體規(guī)劃（效果總圖）——平面、立面、剖面設(shè)計——整體分析專業(yè)協(xié)同（電氣安裝位置、立面示意、連接位置、系統(tǒng)大樣和節(jié)點大樣）——電氣深化設(shè)計（如尺寸控制圖，具體到了設(shè)備布置、接地、照明、埋管等各項要素）。

其次，在接地、埋管設(shè)計完成后，可提取任意剖面應(yīng)用于二維出圖。再完成供配電系統(tǒng)校驗、碰撞檢查、模型布置、出圖。應(yīng)用Revit設(shè)計環(huán)境能夠以初步設(shè)計階段創(chuàng)建的電氣設(shè)備族庫，使其族屬性在自動生成過程中，轉(zhuǎn)化為具體的設(shè)備材料明細表。具體包括：電器設(shè)備、設(shè)備材料的各類明細。

2.4 設(shè)計中的注意事項

BIM技術(shù)在水利水電工程電氣設(shè)計中的應(yīng)用主要是利用三維模型，對方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計進行參數(shù)優(yōu)化、協(xié)同管理、模型優(yōu)化。簡單講，就是通過BIM技術(shù)細化、優(yōu)化電氣設(shè)計。因此，在其應(yīng)用之前，需要先做好設(shè)計準備工作。具體而言，要根據(jù)電氣設(shè)備、安裝位置、安裝階段等相關(guān)數(shù)據(jù)，先建立一些初步的、粗略的BIM方案模型，相當于在BIM應(yīng)用軟件中畫一幅電氣設(shè)計草圖。再實施全面設(shè)計。在本次設(shè)計過程中，電氣設(shè)備族庫的標準分析與族庫創(chuàng)建花費時間較多。其原因主要來自Revit系列軟件在水利水電工程電氣專業(yè)設(shè)計方面的族庫不夠，僅能夠滿足管線敷設(shè)方面的一些基本族類信息。另一方面，輔助軟件的兼容性相對較差，在三維圖向二維轉(zhuǎn)換后，其中的一些族元素并沒有清晰的表達出來。所以，選擇了其它軟件進行輔助處理。

3 結(jié)束語

總之，現(xiàn)代水利水電工程項目產(chǎn)品的生產(chǎn)建設(shè)與我國新時代的系統(tǒng)性改革密切關(guān)聯(lián)，為了做好水利水電工程項目，一方面，應(yīng)該結(jié)合實際的電氣專業(yè)需求，按照電氣工業(yè)設(shè)計思維，選擇與其設(shè)計需求相一致的BIM技術(shù)。另一方面，在BIM設(shè)計實踐中，應(yīng)該對其優(yōu)勢進行全面解析，確保在三維建?？臻g內(nèi)，合理的應(yīng)用BIM技術(shù)，使水利水電工程電氣專業(yè)的設(shè)計過程中，增強針對各類構(gòu)成要素參數(shù)的精準計算。結(jié)合以上初步分析，建議按照具體的水利水電工程項目中，電氣專業(yè)的實際設(shè)計需求，嚴格按照其電氣設(shè)備的布置、埋管、線纜敷設(shè)、照明、接地等，做好對二維設(shè)計方案信息的提取與轉(zhuǎn)換及優(yōu)化，提高BIM設(shè)計在應(yīng)用實踐層面的效用生產(chǎn)效率。