談亞棟

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力工程咨詢有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

變電站作為電力系統(tǒng)中重要的組成部分，其施工管理水平會(huì)對(duì)輸配電網(wǎng)的安全性和可靠性產(chǎn)生很大的影響，而建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)作為建筑施工領(lǐng)域的重要信息技術(shù)，已經(jīng)在變電站施工中得到廣泛應(yīng)用，例如采用BIM 模型對(duì)施工材料和電力設(shè)備進(jìn)行全過(guò)程管理，再借助BIM協(xié)同平臺(tái)對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行協(xié)同管理[1]。因此，探索如何利用BIM技術(shù)來(lái)對(duì)變電站施工的進(jìn)度、材料、質(zhì)量以及安全等方面進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站施工全過(guò)程的管控，對(duì)提高變電站施工質(zhì)量、縮短施工周期、減少施工成本和降低風(fēng)險(xiǎn)均具有重要意義。

1 基于BIM 的變電站施工管理優(yōu)化策略

1.1 BIM 在施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在施工進(jìn)度管理中的優(yōu)化，主要是通過(guò)建立BIM 模型和進(jìn)行4D 模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度的全過(guò)程監(jiān)控和管理[2]。4D 模擬指將變電站三維建筑模型與時(shí)間進(jìn)度計(jì)劃相結(jié)合來(lái)生成四維模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度的可視化和虛擬仿真，可對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控和管理。在BIM模型中對(duì)變電站不同的建筑、電力設(shè)備以及施工任務(wù)進(jìn)行編碼與分類，以便制訂施工進(jìn)度計(jì)劃和動(dòng)態(tài)調(diào)整。采用BIM 模型與4D 模擬方式對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行全方位的監(jiān)控和管理，要綜合考慮施工任務(wù)的順序、時(shí)間、資源、質(zhì)量等內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度的全局掌控和優(yōu)化。此外，BIM 技術(shù)可以進(jìn)行碰撞檢測(cè)和沖突分析，即通過(guò)模型的可視化和仿真功能來(lái)檢測(cè)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的空間沖突與施工瓶頸，并及時(shí)采取處理措施進(jìn)行布局調(diào)整和空間優(yōu)化，也可以進(jìn)行施工進(jìn)度的預(yù)測(cè)和優(yōu)化，幫助施工企業(yè)制訂更加科學(xué)合理的進(jìn)度計(jì)劃，提高施工進(jìn)度的可控性與可預(yù)測(cè)性[3]。

1.2 BIM 在材料管理中的應(yīng)用

BIM 數(shù)字化材料模型可對(duì)施工材料進(jìn)行全生命周期的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，包括采購(gòu)、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)以及安裝等環(huán)節(jié)。在采購(gòu)階段，BIM 技術(shù)將材料信息與供應(yīng)商信息相結(jié)合，快速生成材料清單和采購(gòu)訂單，提高采購(gòu)效率；在運(yùn)輸階段，通過(guò)建立物流信息模型，對(duì)材料運(yùn)輸情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸問(wèn)題并進(jìn)行處理；在倉(cāng)儲(chǔ)階段，建立數(shù)字化的材料庫(kù)存管理模型，對(duì)材料的存儲(chǔ)、出入庫(kù)等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免材料損壞或遺失；在安裝階段，將材料信息與施工圖紙相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)材料的自動(dòng)定位和安裝，提高安裝效率和準(zhǔn)確性[4]。BIM 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)材料信息的共享與協(xié)同管理，提高材料管理的效率和準(zhǔn)確性。在傳統(tǒng)施工材料管理模式中，各個(gè)部門之間的信息共享和溝通經(jīng)常會(huì)存在諸多問(wèn)題，容易導(dǎo)致材料管理出現(xiàn)用料數(shù)量不精準(zhǔn)、重復(fù)用料的情況，而BIM 數(shù)字化模型可實(shí)現(xiàn)各個(gè)部門之間的信息共享及協(xié)同管理。

1.3 BIM 在質(zhì)量控制中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)可對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化管理，項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)借助3D 模型檢查變電站構(gòu)件之間的尺寸和位置關(guān)系，確保其符合設(shè)計(jì)規(guī)范，并使用模擬技術(shù)驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的可行性和安全性，減少施工錯(cuò)誤與質(zhì)量缺陷。BIM 技術(shù)不僅可以幫助團(tuán)隊(duì)提高質(zhì)量管理的水平，還可以在建設(shè)過(guò)程中提高生產(chǎn)效率并降低成本。此外，可以采用質(zhì)量控制管理工具進(jìn)行全面質(zhì)量管理。例如，采用BIM 模型跟蹤每個(gè)構(gòu)件的質(zhì)量檢查結(jié)果，記錄質(zhì)量問(wèn)題和質(zhì)量缺陷，并跟蹤解決方案的執(zhí)行情況，幫助團(tuán)隊(duì)識(shí)別重復(fù)質(zhì)量問(wèn)題和質(zhì)量演變趨勢(shì)，以防后續(xù)施工中再次出現(xiàn)同類質(zhì)量問(wèn)題。

1.4 BIM 在安全管理中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在施工安全管理優(yōu)化方面具有很大的潛力，可通過(guò)建立管理模型來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)施工安全的全過(guò)程監(jiān)控與管理。采用3D 建模創(chuàng)建虛擬施工場(chǎng)景，對(duì)施工過(guò)程中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，在建模時(shí)加入人員、機(jī)械設(shè)備、材料等安全要素信息，用來(lái)模擬施工現(xiàn)場(chǎng)的情況，識(shí)別潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行糾正和預(yù)防。同時(shí)，BIM 技術(shù)可以模擬安全緊急事件的場(chǎng)景，并訓(xùn)練施工作業(yè)人員應(yīng)對(duì)不同危險(xiǎn)情況的應(yīng)急響應(yīng)能力。

2 案例研究

2.1 案例介紹和項(xiàng)目背景

某變電站項(xiàng)目占地面積約為100 000 m2，總投資額為1.5 億元，包括多座建筑電力設(shè)施，其中主變電站是整個(gè)項(xiàng)目的核心部分，包括聯(lián)絡(luò)線、開關(guān)站、主控樓、檢修樓等，項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)為現(xiàn)代化的變電站，可為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供能源保障。變電站項(xiàng)目施工工期為18 個(gè)月，由于項(xiàng)目規(guī)模較大，材料管理和質(zhì)量控制是施工管理的重要環(huán)節(jié)，在施工管理過(guò)程中會(huì)存在著較多困難，施工現(xiàn)場(chǎng)也面臨著人員、設(shè)備、材料等方面的協(xié)調(diào)與管理問(wèn)題，需要進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)。因此，采用BIM 技術(shù)進(jìn)行施工管理，具有很高的必要性和實(shí)用性[5]。

2.2 BIM 技術(shù)在變電站施工管理中的應(yīng)用情況

2.2.1 進(jìn)度管理

案例中采用BIM 技術(shù)進(jìn)行4D 模擬，結(jié)合施工進(jìn)度計(jì)劃，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)的方式對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行可視化管理和控制。在施工過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)更新模型的數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化和調(diào)整施工進(jìn)度計(jì)劃，有效提高了施工效率，縮短了工期，進(jìn)度偏差統(tǒng)計(jì)如表1 所示。

表1 進(jìn)度偏差統(tǒng)計(jì)

從表1 中的數(shù)據(jù)可以看出，通過(guò)BIM 技術(shù)進(jìn)行施工進(jìn)度管理，實(shí)際工期比計(jì)劃工期縮短了10 d左右，而且完成率也都在90%以上，說(shuō)明BIM 技術(shù)在施工進(jìn)度管理方面起到了積極作用。

2.2.2 材料管理

案例中通過(guò)BIM 模型對(duì)變電站所需的各類材料進(jìn)行清單管理，并實(shí)現(xiàn)了與供應(yīng)商和采購(gòu)方的信息交流及協(xié)作，具體數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 材料采購(gòu)量控制統(tǒng)計(jì)表

從表2 中的數(shù)據(jù)可以看出，鋼筋和混凝土的差值分別為+4.0%和+4.2%，說(shuō)明在材料采購(gòu)方面，BIM 技術(shù)可以幫助管理人員進(jìn)行精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)材料使用的精準(zhǔn)控制，從而減少材料浪費(fèi)，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，在電纜和變壓器等材料的管理方面，BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃采購(gòu)量與實(shí)際采購(gòu)量的精準(zhǔn)匹配，保證了材料供應(yīng)的及時(shí)性與準(zhǔn)確性，為施工進(jìn)度的控制提供了有力的保障。

2.2.3 質(zhì)量控制

在質(zhì)量控制方面，BIM 技術(shù)可以幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)施工質(zhì)量的全過(guò)程控制和管理，包括施工前、施工中以及施工后。通過(guò)BIM 技術(shù)，可以對(duì)工程模型進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)和分析，發(fā)現(xiàn)模型中存在的問(wèn)題并及時(shí)解決。此外，BIM 技術(shù)可以幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)施工材料的質(zhì)量控制和管理，包括對(duì)材料的選擇、檢驗(yàn)以及驗(yàn)收等。表3 是本案例中BIM 技術(shù)在質(zhì)量控制方面的具體應(yīng)用情況。

表3 質(zhì)量控制應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)表

2.2.4 安全管理

在安全管理方面，BIM 技術(shù)可以通過(guò)建立安全管理模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工安全的全過(guò)程監(jiān)控和管理。安全管理模型可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工安全問(wèn)題，采取相應(yīng)措施進(jìn)行調(diào)整，提高施工安全控制能力和安全性。通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控與分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)防施工安全事故。表4是本案例中BIM 技術(shù)在安全管理方面的具體應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)表，通過(guò)BIM 技術(shù)在質(zhì)量和安全方面的應(yīng)用，變電站項(xiàng)目的施工質(zhì)量得到了提高，施工安全得到了保障。

表4 安全管理應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)表

2.3 實(shí)施效果評(píng)估

在實(shí)施BIM 技術(shù)進(jìn)行變電站施工管理優(yōu)化的過(guò)程中，進(jìn)行了實(shí)施效果評(píng)估：（1）施工進(jìn)度方面，通過(guò)對(duì)施工進(jìn)度的監(jiān)控和管理，BIM 技術(shù)有效縮短了施工周期，實(shí)際工期比計(jì)劃工期縮短了10 d 左右，而且完成率也都在90%以上，大大提高了施工效率；（2）材料管理方面，BIM 技術(shù)在材料管理中的應(yīng)用，使材料采購(gòu)、入庫(kù)、出庫(kù)等環(huán)節(jié)更加規(guī)范化和自動(dòng)化，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)材料使用情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及對(duì)材料剩余量和使用量的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，避免了材料的浪費(fèi)，節(jié)約了成本；（3）質(zhì)量控制方面，BIM 技術(shù)能夠全方位監(jiān)控和管理施工質(zhì)量，通過(guò)對(duì)模型的精細(xì)化設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以減少施工中的質(zhì)量問(wèn)題，提高施工質(zhì)量，同時(shí)能夠?qū)κ┕み^(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)跟蹤和處理，防止問(wèn)題的擴(kuò)大或影響整個(gè)工程的質(zhì)量；（4）安全管理方面，BIM 技術(shù)能夠建立全面的安全管理模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工安全的全過(guò)程監(jiān)控和管理。通過(guò)對(duì)安全管理模型的實(shí)時(shí)更新，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工安全問(wèn)題，采取相應(yīng)措施進(jìn)行調(diào)整，提高施工安全控制能力和安全性。

3 結(jié) 論

采用BIM 技術(shù)對(duì)變電站施工管理中的應(yīng)用情況及效果進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠加快施工進(jìn)度，提升材料管理、質(zhì)量控制以及安全管理的能力，從而降低施工風(fēng)險(xiǎn)，保障施工質(zhì)量和安全性。通過(guò)案例分析，可以看出BIM 技術(shù)在變電站施工管理中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸成熟，并且得到了良好的應(yīng)用效果。總之，BIM 技術(shù)在變電站施工管理中的應(yīng)用提供了一種新的思路和方法，對(duì)提高施工質(zhì)量和效率、降低施工風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。