內(nèi)蒙古電力信息通信分公司 賽穎夫 張?zhí)锛?/p>

輸變電工程的全生命周期管理涵蓋了工程前期策劃和設(shè)計(jì)、物料供應(yīng)管理、工程施工，竣工驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)等全過程階段，與傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理形式相比，全生命周期管理的理念是優(yōu)化管理體系，注重工程建設(shè)的各個(gè)階段、各個(gè)主體的管理。BIM 技術(shù)是電力工程建設(shè)信息化發(fā)展的重要依據(jù)，為提升電力企業(yè)全面信息化管理提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

1 BIM 技術(shù)在規(guī)劃階段的應(yīng)用價(jià)值分析

在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，電網(wǎng)工程建設(shè)首先關(guān)注工程整體的科學(xué)系和合理性，輸變電的規(guī)劃工作應(yīng)考慮到變電站使用年限內(nèi)近期、中期及遠(yuǎn)景內(nèi)變電站的狀況預(yù)測(cè)和輸電線路的系統(tǒng)安排。通過BIM 技術(shù)與GIS 技術(shù)的結(jié)合，可顯著提高輸變電工程規(guī)劃水平。

1.1 BIM+GIS 與規(guī)劃管理

GIS 是地學(xué)信息系統(tǒng)，也是空間信息系統(tǒng)，能夠?qū)Φ乩砜臻g進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集，并實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、計(jì)算、分析等功能。應(yīng)用在電力工程項(xiàng)目中，則是實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目范圍的地理位置信息、布線信息、隱蔽工程系統(tǒng)、環(huán)境信息、道路信息等空間上的宏觀信息。

通過BIM 技術(shù)可獲取集成更多的環(huán)境信息：一是工程范圍的詳細(xì)環(huán)境信息。如經(jīng)緯度、工程區(qū)域位置、周邊建筑模型等信息；二是集成的建筑外觀信息，結(jié)合建筑模型可視化功能，能夠通過三維模型展示工程建筑的詳細(xì)尺寸和體量；三是通過BIM技術(shù)，集成建筑的容積率、用地面積等精確的測(cè)算信息，分析電力工程項(xiàng)目的規(guī)劃和投資決策的可信性和合理性[1]。

BIM 和GIS 屬于不同的行業(yè)領(lǐng)域，不能相互代替，但兩種技術(shù)可互為補(bǔ)充。在電力工程中，工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可基于BIM 技術(shù)展示；而位置信息、定位數(shù)據(jù)等可由GIS 提供，通過工程模型與地理信息的結(jié)合，能夠在工程規(guī)劃階段就通過三維模型查看當(dāng)前工程與周圍環(huán)境、道路、其他建筑物的合理性和協(xié)調(diào)性；相比傳統(tǒng)電力建筑工程規(guī)劃管理中的人工規(guī)劃和大量計(jì)算有突出的優(yōu)勢(shì)。

1.2 BIM+GIS 在規(guī)劃階段的集成應(yīng)用

BIM 三維模型包含項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的全部基礎(chǔ)信息，同時(shí)在工程全生命周期過程中，伴隨著項(xiàng)目進(jìn)程BIM 模型不斷完善，數(shù)據(jù)始終在動(dòng)態(tài)的增長與變化中。在輸變電工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，將工程的BIM 模型導(dǎo)入到GIS 平臺(tái)中，包括建筑物高度、設(shè)備信息、設(shè)備屬性等信息，從宏觀和微觀的角度將電力工程信息有機(jī)結(jié)合，為工程規(guī)劃階段提供更直觀、更科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。

2 BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用價(jià)值分析

在電力工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM 技術(shù)是為了提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確度，減少返工，提高施工效率，準(zhǔn)確規(guī)劃施工周期，減少項(xiàng)目管理成本。在電力工程設(shè)計(jì)階段有以下應(yīng)用價(jià)值：可視化。BIM技術(shù)運(yùn)用三維模型將工程建筑直觀清晰的展示出來，將設(shè)計(jì)階段的成果進(jìn)行可視化展示，為決策和后續(xù)施工提供有力數(shù)據(jù)支撐；協(xié)調(diào)。BIM 技術(shù)將各個(gè)不同專業(yè)的設(shè)計(jì)有機(jī)融合、歸于統(tǒng)一，各部門可通過三維模型協(xié)同辦公，避免設(shè)計(jì)失誤，統(tǒng)籌兼顧，提高設(shè)計(jì)效率；模擬。BIM 技術(shù)通過三維模型模擬工程施工過程，在施工前及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，避免設(shè)計(jì)缺陷，減少返工，提高施工效率；出圖?；贐IM 技術(shù)的工程施工圖及統(tǒng)計(jì)表相較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，大大提高了準(zhǔn)確性和可操作性，最大程度保障工程設(shè)計(jì)最終成果的準(zhǔn)確。

2.1 基于BIM 的碰撞檢查

采用BIM 技術(shù)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，業(yè)主方和設(shè)計(jì)單位可充分利碰撞檢測(cè)功能，對(duì)設(shè)計(jì)成果中的建筑與管線之間、設(shè)備與建筑之間、設(shè)備與管線之間的情況進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并糾正，減少現(xiàn)場(chǎng)返工工作量，不僅比現(xiàn)階段的工作人員憑經(jīng)驗(yàn)檢測(cè)的效率更高，且提高了準(zhǔn)確度，為實(shí)際施工奠定基礎(chǔ)。

2.2 基于BIM 的設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

輸變電工程的設(shè)計(jì)包含主接線設(shè)計(jì)專業(yè)、電氣布置設(shè)計(jì)專業(yè)、防雷設(shè)計(jì)專業(yè)、土建設(shè)計(jì)專業(yè)、配電裝置設(shè)計(jì)專業(yè)等，跟專業(yè)協(xié)作完成工程設(shè)計(jì)。現(xiàn)階段絕大多數(shù)輸變電工程的設(shè)計(jì)過程中，這些不同專業(yè)的設(shè)計(jì)是“流水作業(yè)”，也就是說只有在前一種專業(yè)完成設(shè)計(jì)后，后一種專業(yè)才能在前一種專業(yè)的設(shè)計(jì)上進(jìn)行本專業(yè)的相關(guān)設(shè)計(jì)。而BIM 技術(shù)協(xié)同辦公的特點(diǎn)優(yōu)化了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，使得各專業(yè)的設(shè)計(jì)工作可同步進(jìn)行，有效銜接。

工程初步設(shè)計(jì)期間，建設(shè)和設(shè)計(jì)單位可創(chuàng)建初步BIM 模型：首先，利用BIM 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫，綜合以前的相似工程的特點(diǎn)，提出適合當(dāng)前工程的設(shè)計(jì)方案，利用BIM 模型進(jìn)行初步建模，上傳到BIM 平臺(tái)后，不同專業(yè)的相關(guān)設(shè)計(jì)人員即可利用平臺(tái)進(jìn)行各專業(yè)的相關(guān)設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的快速成型。此時(shí)業(yè)主方就可在BIM 平臺(tái)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的初步審核，如提出設(shè)計(jì)變更，就可直接在BIM 平臺(tái)上與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行交流提出相關(guān)要求，設(shè)計(jì)單位可在BIM 系統(tǒng)中對(duì)工程的三維模型進(jìn)行修改，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)方案的調(diào)整與優(yōu)化。

2.3 基于BIM 的自動(dòng)算量及圖紙輸出

基于BIM 技術(shù)可將設(shè)計(jì)圖紙模擬成三維模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和立體化，將工程的具體參數(shù)全部存儲(chǔ)在模型數(shù)據(jù)庫中，包括物理信息、幾何信息、環(huán)境信息等，形成完整的檔案庫，為工程的估算、造價(jià)提供精確數(shù)據(jù)。BIM 模型可實(shí)現(xiàn)精確且快速的整合工程信息，使設(shè)計(jì)算量與實(shí)際施工數(shù)據(jù)同步，發(fā)生變更時(shí)可及時(shí)更新數(shù)據(jù)，減少誤差；再利用其中相關(guān)構(gòu)件關(guān)聯(lián)的造價(jià)信息數(shù)據(jù)庫及信息平臺(tái)更新的市場(chǎng)人材機(jī)價(jià)格，進(jìn)行初步設(shè)計(jì)概算的編制，使得初步設(shè)計(jì)概算能對(duì)工程資金限額提供有效參考，有助于準(zhǔn)確預(yù)算工程造價(jià)，也為招投標(biāo)階段的招標(biāo)控制價(jià)的編制提供了依據(jù)。

2.4 基于BIM 的管線綜合

在傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)圖紙使用硫酸圖，設(shè)計(jì)人員將不同構(gòu)件的圖紙疊加后形成管線綜合，但是硫酸圖疊加形成的平面設(shè)計(jì)圖依然會(huì)存在信息缺失的問題，同時(shí)因缺乏立體可視化試圖，導(dǎo)致管線綜合在設(shè)計(jì)過程中很容易出問題。利用BIM 技術(shù)，通過創(chuàng)建三維模型，設(shè)計(jì)人員可在三維環(huán)境下發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的碰撞沖突，大幅提高管線綜合的設(shè)計(jì)能力和工作效率。

2.5 基于BIM 的協(xié)同設(shè)計(jì)及管理

隨著電網(wǎng)工程不斷發(fā)展，輸變電設(shè)計(jì)項(xiàng)目的難度日益增大，涉及的專業(yè)領(lǐng)域越來越多，不同專業(yè)在設(shè)計(jì)階段的信息不對(duì)等、資源復(fù)用程度低的問題日益突出。通過利用BIM 技術(shù)，工程設(shè)計(jì)從“二維設(shè)計(jì)圖紙”轉(zhuǎn)化為“三維數(shù)據(jù)模型”[2]，在此基礎(chǔ)上，通過三維協(xié)同化設(shè)計(jì)可使各專業(yè)配合更加緊密，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和快速的信息傳遞，提高各個(gè)專業(yè)之間協(xié)同工作效率。

3 BIM 技術(shù)在施工階段、竣工階段的應(yīng)用價(jià)值分析

3.1 基于BIM 的施工方案模擬

將BIM 技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)工程的施工階段，首先可進(jìn)行工程的“預(yù)施工”。由于輸變電工程的設(shè)施模型具有完整的信息，“預(yù)施工”可將施工方案的實(shí)現(xiàn)過程和實(shí)際效果可視化的展示出來，可使施工人員了解整個(gè)施工過程的施工順序、施工重點(diǎn)、施工注意事項(xiàng)、工程的相關(guān)信息，幫助施工人員預(yù)知施工難點(diǎn)和驗(yàn)證施工方案，并可發(fā)現(xiàn)的施工順序是否合理、設(shè)計(jì)階段是否存在不合實(shí)際的問題等，可節(jié)約因施工錯(cuò)誤造成的時(shí)間浪費(fèi)和資金浪費(fèi)，有利于提高工程質(zhì)量。

3.2 基于BIM 的施工動(dòng)態(tài)管理

在工程施工過程中，通過三維模型可實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度的動(dòng)態(tài)管理優(yōu)化方案和施工計(jì)劃，當(dāng)工程出現(xiàn)變更時(shí)，可根據(jù)變更情況對(duì)工程資源、項(xiàng)目進(jìn)度等內(nèi)容做出相調(diào)整，并將調(diào)整的信息集成到模型中，實(shí)現(xiàn)加入時(shí)間進(jìn)度的4D 虛擬建造過程的模擬并進(jìn)行進(jìn)度動(dòng)態(tài)展示，同時(shí)可對(duì)比工程的實(shí)時(shí)進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度預(yù)警功能，并形成進(jìn)度的偏差分析，進(jìn)行對(duì)比、調(diào)整和控制，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度監(jiān)控。通過向BIM 模型中添加資源建立資源分配模型，確保各項(xiàng)任務(wù)都能夠分配到可靠的資源，從而保障施工過程的順利進(jìn)行。

3.3 BIM 技術(shù)在變電站項(xiàng)目實(shí)施過程中的應(yīng)用

3.3.1 進(jìn)度管理

其主要是與施工進(jìn)度有關(guān)的信息，包括工作任務(wù)分解計(jì)劃開工時(shí)間、計(jì)劃完工時(shí)間、計(jì)劃工期、責(zé)任人、前置任務(wù)、年度計(jì)劃、月度計(jì)劃和周計(jì)劃等信息，根據(jù)這些信息系統(tǒng)可自動(dòng)生成橫道圖，通過形象進(jìn)度月計(jì)劃、周計(jì)劃可看到各工序?qū)嶋H完成情況和部位編碼等信息。

應(yīng)用價(jià)值：建設(shè)單位的進(jìn)度控制頁面不僅可對(duì)自己的工作任務(wù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解、安排進(jìn)度、實(shí)際進(jìn)度錄入及計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)度的對(duì)比查看等，還可查看施工單位的施工進(jìn)度及查看監(jiān)理單位提交的進(jìn)度監(jiān)督報(bào)告。監(jiān)理單位的進(jìn)度控制頁面也既可對(duì)自己的進(jìn)度進(jìn)行管理，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)單位、施工單位的進(jìn)度進(jìn)展情況進(jìn)行監(jiān)督，并給出相應(yīng)的監(jiān)督意見。施工單位的進(jìn)度控制頁面可給各個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行進(jìn)度的安排，并給出相應(yīng)的進(jìn)度安排網(wǎng)絡(luò)圖。

3.3.2 質(zhì)量管理

其信息包括質(zhì)量管控、質(zhì)量驗(yàn)評(píng)和工程報(bào)工。質(zhì)量管控包括分部分項(xiàng)工程的劃分、工程部位、工序、檢驗(yàn)批編碼、檢驗(yàn)批劃分和工程類型等信息。質(zhì)量驗(yàn)評(píng)包括分部分項(xiàng)工程每個(gè)工序的控制點(diǎn)編號(hào)、控制點(diǎn)名稱、是否在線填報(bào)、狀態(tài)和質(zhì)量表單等信息[3]。

應(yīng)用價(jià)值：施工方對(duì)系統(tǒng)默認(rèn)的工程劃分內(nèi)容進(jìn)行修改，可快速形成本次工程所需質(zhì)量檢查的內(nèi)容。監(jiān)理方可查看每個(gè)工序是否已經(jīng)檢查狀態(tài)，并將質(zhì)量檢查表上傳，便于工程質(zhì)量信息的積累和查詢。建設(shè)方可通過查看每個(gè)工序的質(zhì)量檢查表了解每個(gè)工序是否合格、開工時(shí)間是否合理。在工程報(bào)工中，施工方可對(duì)已完成的工序進(jìn)行報(bào)工，監(jiān)理方在接受到報(bào)工通知后可將所檢查工序的工程量和人材機(jī)的實(shí)際消耗量上傳，便于后續(xù)的結(jié)算，提高了各參與方交流的效率。

3.4 BIM 技術(shù)在竣工階段的應(yīng)用價(jià)值分析

現(xiàn)階段輸變電工程竣工管理階段存在的問題主要是：驗(yàn)收人員側(cè)重對(duì)局部進(jìn)行細(xì)致地檢查驗(yàn)收，未能對(duì)項(xiàng)目從整體質(zhì)量上進(jìn)行把關(guān)，不能充分考慮到使用功能；驗(yàn)收人員與運(yùn)維管理單位缺乏溝通，造成后期檢修問題較多。BIM 技術(shù)在施工階段應(yīng)用包括施工方案模擬、安裝模擬、施工動(dòng)態(tài)管理等。

文檔管理。其信息包括業(yè)主文件、監(jiān)理文件、施工文件和工程準(zhǔn)備階段文件，通過文檔管理將與工程有關(guān)的文件歸類整理，便于各參與方的資料傳遞和查詢，借助數(shù)字化管理方式的應(yīng)用，能促進(jìn)檔案的整合，保障檔案資料的全面性和完整性。

標(biāo)準(zhǔn)庫。其信息包括建模信息標(biāo)準(zhǔn)庫、施工信息標(biāo)準(zhǔn)庫、表單模板、清單標(biāo)準(zhǔn)庫、危險(xiǎn)源辨識(shí)標(biāo)準(zhǔn)庫、資源編碼庫、安全費(fèi)用指標(biāo)庫。建模信息標(biāo)準(zhǔn)庫主要是設(shè)備或者材料的管理屬性，包括幾何信息和非幾何信息，也可查看或者修改已有的工程量清單以及人、材、機(jī)的消耗的類型、編碼等信息。通過建模信息標(biāo)準(zhǔn)庫，信息使用者可快速找到每個(gè)設(shè)備的參數(shù)、資源消耗量。監(jiān)理方可加強(qiáng)對(duì)施工作業(yè)的控制，施工方可十分方便地查詢各個(gè)工序的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，減少安全事故的發(fā)生。通過資源編碼庫，使得材料設(shè)備擁有統(tǒng)一的編碼，使得歸檔整理更方便，并有利于庫存管理、減少庫存成本，保證材料供應(yīng)。

綜上，在規(guī)劃階段，BIM 技術(shù)與GIS 技術(shù)結(jié)合能更好的發(fā)揮二者的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)輸變電工程規(guī)劃階段的環(huán)境信息的高效集成和出入口規(guī)劃；在設(shè)計(jì)階段，可對(duì)輸變電工程進(jìn)行碰撞檢查、方案優(yōu)化、自動(dòng)算量，為提高設(shè)計(jì)階段的質(zhì)量、做出高質(zhì)量的設(shè)計(jì)方案奠定了基礎(chǔ)；招投標(biāo)管理中通過BIM 技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行信息集成、工程量計(jì)算匯總，簡(jiǎn)化招投標(biāo)階段流程的同時(shí)提高了招投標(biāo)管理的效率；施工階段，進(jìn)行施工方案模擬仿真、安裝模擬、施工動(dòng)態(tài)管理對(duì)施工過程進(jìn)行控制，將提升施工階段人材機(jī)的使用效率；竣工階段，將提高竣工結(jié)算和竣工驗(yàn)收的效率及質(zhì)量，同時(shí)通過數(shù)字化移交形成數(shù)字檔案館，使得各參與方都能通過數(shù)字檔案館獲取所需數(shù)據(jù)；在運(yùn)維階段，通過變電站的空間管理及運(yùn)維動(dòng)態(tài)感知為輸變電工程現(xiàn)階段存在的問題提供了較好的解決辦法。