張 偉

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

引言

建筑信息模型（building information modeling，BIM）是以三維數(shù)字技術為基礎，集成建設工程項目各種相關信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對建設工程項目物理特性和功能特性的數(shù)字化表達。國際標準組織設施信息委員會的相關定義：BIM 是在開放的工業(yè)標準下對設施的物理和功能特性及其相關的項目全壽命周期信息的可計算、可運算的形式表現(xiàn)，從而為決策提供支持，以更好地實現(xiàn)項目的價值[1-2]。

1 BIM 技術應用現(xiàn)狀

BIM 理念自問世以來就得到了行業(yè)的高度關注，美國作為BIM 技術的發(fā)源地，在實施標準的研究上處于世界領先，其國家標準NBIMS（national building information modeling standard）已經(jīng)更新三個版本[3]。國內BIM 標準的制定起步較晚，目前《建筑信息模型分類和編碼標準》（GB/T 51269—2017）、《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》（GB/T 51212—2016）及《建筑信息模型施工應用標準》（GB/T 51235—2017）三部國家標準相繼頒布實施，《制造工業(yè)工程設計信息模型應用標準》、《建筑信息模型設計交付標準》等仍然在報批中。標準的建立已滿足不了國內BIM 市場的需求，在實際項目中，如上海世博會中國館、上海中心大廈、南京火車南站都應用了BIM 技術[4-5]。但是，當前的BIM 技術仍主要應用于設計階段，主要是解決各專業(yè)的碰撞檢查，減少圖紙錯誤，在施工中的應用較少。應用模式為基本為設計方驅動模式，而不是業(yè)主方驅動模式[6-7]。

在石油化工領域，國內的大型石油化工設計院以工藝管道專業(yè)為牽引，應用PDS、PDMS、SP3D 等專業(yè)設計軟件，構建廠區(qū)三維模型，實現(xiàn)了項目設計各階段的模型審查需要，從三維模型方面來說，具有獨特的優(yōu)勢，模型的碰撞審查以及工藝改進等符合BIM 概念，但是從業(yè)主方的管理或項目全生命周期角度看，更希望在此基礎上同其它先進技術、系統(tǒng)進行集成，提升設計管理、投資控制、安全質量管理等項目控制能力[8]。石油化工項目技術密集、流程復雜，項目規(guī)模普遍較大，但是由此帶來人員流動性差、技術更新創(chuàng)新慢，與建筑業(yè)相比存在較多劣勢，施工企業(yè)的人才隊伍和培養(yǎng)也面臨較大困難，難以推動較大的變革和創(chuàng)新。本文意在探討通過業(yè)主方對BIM 技術的應用推廣，增強項目各項控制手段和能力，同時推動設計方進一步強化當前設計軟件和BIM 應用的結合，實現(xiàn)完全的數(shù)字化交付，帶動施工企業(yè)培養(yǎng)和建立BIM 人才庫，提升項目施工管理水平和行業(yè)競爭能力[9-10]。

2 設計管理方面

在設計階段實施BIM 管理，首先通過可視化的效果，促進各方參與度提高對設計方案的把控能力，得到更可靠的設計產(chǎn)品，另外也是提高設計各方的協(xié)作程度，加快設計進度的手段。石油化工項目往往投資巨大，基礎設計完成后即開始項目的招標和施工，邊設計邊施工往往會導致大量的設計變更及費用的不可控局面，運用BIM 平臺對前期設計進行管控具有重要意義。

2.1 BIM 模型和平臺建立

當前石油化工項目基本都建立了合適的工廠模型，而管道設計作為工藝設計的核心，在BIM 三維模型的建立中發(fā)揮著主導作用，各階段的模型審查解決了工藝管線的布局和碰撞問題，但是大量的設備、閥門、電氣儀表信息并沒有反饋到模型中。因此有必要在此基礎上進行模型的細化工作，可以利用專業(yè)的BIM 團隊或公司進行協(xié)助，建立項目的BIM管理平臺，以IFC（Industry Foundation Classes）標準格式進行各參與方的信息編輯和共享，如將設備信息通過平臺共享至各方，將會減少信息反饋的不一致及界面不清問題，也會提高后期設備安裝效率[11]。典型的工廠三維模型，如圖1 所示。

圖1 典型的工廠三維模型

2.2 BIM 設計管理的應用構想

BIM 的可視化審查是應用的重要一面，除傳統(tǒng)的碰撞檢查外，BIM 平臺的應用將有更多的參與方從不同角度提出設計修改意見，有效控制設計變更，業(yè)主生產(chǎn)方更早的提出有關可操作性和可維修性問題，及時的整改可以節(jié)約后期“三查四定”周期。另外利用BIM 平臺進行設計交底，可以提高交底效率和效果，實現(xiàn)施工方意見的有效反饋。在鋼結構等需二次設計，利用基于BIM 平臺Tekla 等軟件，可以及時將二次設計成果反饋至模型中，及時發(fā)現(xiàn)深化后的可施工性和碰撞問題。

3 進度和費用協(xié)同管理方面

BIM 三維模型包含了設備材料構件的所有信息，可以真實地提供造價和工程量的準確信息，大大減少人工操作和潛在錯誤。在BIM 的3D 模型基礎上增加時間維度，將項目進度計劃通過3D 的構件在進度計劃中表現(xiàn)出來，即發(fā)展出4D 的建造模擬功能。通過可視化形象的構件虛擬建造過程來顯示施工進度，有利于及時發(fā)現(xiàn)施工問題，采取糾偏措施，同時可視化的設備材料信息的到貨狀態(tài)，可以有助于業(yè)主方控制采辦節(jié)奏，降低交貨風險，同時也利于項目庫存的最大化利用[12-13]。BIM 平臺通過各方數(shù)據(jù)集成，可以將總進度計劃、月進度計劃、周進度計劃、日常工作進行有效梳理，并反饋至項目各參與方，便于進度計劃的具體實施和檢驗。

石油化工項目的特殊性，基于基礎設計的招標往往與詳細設計存在諸多差異，如何加強對投資的管控和有效推進項目建設逐漸成為不可調和的矛盾。費用的前期控制和施工過程管控顯得尤為重要，在BIM4D 的基礎上進一步集成造價管理部分，在共同的平臺上實現(xiàn)工程量計算模型和規(guī)則的一致性，在詳細設計發(fā)布后第一時間篩查與基礎設計清單的差異性，在施工過程中及時更新工程聯(lián)絡單、工作聯(lián)系單等變更數(shù)據(jù)，在進度款支付時依據(jù)4D 的進度控制模型核查工程量，這些功能的實現(xiàn)將大大提高費用控制水平，實現(xiàn)BIM 的5D 協(xié)同功能和項目的精細化管控，真正做到隨著工程進度結算，清晰掌握項目的費用使用情況[14-15]。

4 安全質量管理

BIM 應用于安全管理方面，目前主要是利用BIM 模型，進行施工方案動畫預演和施工過程模擬，并結合施工現(xiàn)場布置的監(jiān)測點，建立危險源自動識別系統(tǒng)，排除危險源，編制工程施工安全管理計劃和應急預案[16]。另外，基于RFID（無線射頻識別技術）和PT（定位技術）的與BIM 集成，構建施工現(xiàn)場安全監(jiān)控系統(tǒng)和人員不安全行為預警系統(tǒng)。基于石油化工項目的特點，利用VR（虛擬現(xiàn)實）技術和BIM 模型結合，將會極大提高安全交底和培訓效果[17]。在大型項目管控中，利用上面技術和BIM 平臺結合，在可視化模型中可以有效監(jiān)控作業(yè)人員的狀態(tài)，查看高風險作業(yè)范圍，了解現(xiàn)場各移動端檢查的問題銷項情況，及場地內車輛、機械等行走、占路情況，全面實行施工現(xiàn)場智慧化管控[18-19]。

在質量管理方面，BIM 模型作為直觀有效的載體，可以將質量情況呈現(xiàn)在模型中，對于不同的參建主體，將各自側重的質量信息記錄在BIM 模型中，可以有效提高質量管理效率[20]。在石油化工項目中，業(yè)主方的質量管理是全方位的，設備材料檢查驗收、焊接質量控制、無損檢測管理等等都需要大量的人力物力，特別是項目進入中后期，多專業(yè)的交叉施工往往造成質量管控力不從心，質量管理水平的下降。利用移動端和BIM 平臺相結合，將信息準確記錄到BIM 平臺中，可以提升各方對質量問題的反饋效率，另外利用質量檢試驗計劃（ITP）和BIM 相結合，并關聯(lián)國家/行業(yè)驗收標準表格，利用移動端進行各部位的檢查驗收，一方面可以確保質量管理體系的良好運行，另一方面可以實現(xiàn)驗收程序無紙化，驗收資料數(shù)字化，真正實現(xiàn)驗收資料與實體施工相同步。

5 結語

BIM 是共享化的數(shù)字化表達，它不是基于單一軟件的建模工作，而是利用多種建模軟件、協(xié)同平臺和物聯(lián)網(wǎng)平臺，對現(xiàn)場進度、安全、成本、質量進行有效管控。石油化工項目在BIM 技術應用上仍然處于三維建模階段，如何建立有效的協(xié)同BIM 平臺，以及利用物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)項目管理水平的提升，同時將相關信息應用到工廠的運維管理中，實現(xiàn)全生命周期的管控，仍是巨大的挑戰(zhàn)。業(yè)主方的理念決定了項目建設水平的高度，只有通過建設方的有效帶動，才能使得設計、施工及相關供應商投入到BIM 技術發(fā)展中，進而實現(xiàn)石油化工建設項目的高質量發(fā)展。