BIM技术在机电安装工程中的应用
发布时间：2022-03-08
[摘要]BIM技术的应用不但可以快速建立施工模型，进行碰撞统计，分析生产进度安排的合理性，协助进行统计算量，还可以为工程运营维护提供必不可少的数据信息。通过BIM技术在相关工程中的应用，重点介绍了BIM技术在机电安装工程的施工技术管理及成本控制中的创新作用。
[关键词]建筑信息模型;机电;安装;管理;碰撞检查;成本控制
1 工程概况
北京银行西区工程位于北京市顺义区马坡镇，地上部分由3栋建筑组成，分别为A1数据中心、A2 科技大厦、A6倒班宿舍;地下部分为西区地下室;总建筑面积156 434m2。本工程机电专业包括：给排水及采暖系统、消防系统、通风与空调系统、高压变配电系统、低压配电系统、电气防火系统、智能化系统等30余项系统。
2 BIM技术在工程中的运用
2.1建立组织机构
BIM技术绝不仅仅是一个绘图技术，它更应是一种管理手段，在运用前建立完备的组织机构，明确责任分工是能否有效运行的关键。运用BIM技术的施工项目要在项目组建时，建立BIM技术运行组织机构，如图1所示。
1)BIM总负责人及BIM经理 需要在项目实施前统筹安排BIM运行的具体时间、工作项及各组的工作任务分工，并监督检查具体的运行效果。
2)建模组在项目实施前期，根据规定的计划周期进行模型搭建，分析碰撞报告，调整模型等工作。
3)应用组 根据三维模型及施工组织设计，合理安排现场施工，协调生产进度，控制生产成本，定期对各方施工生产数据进行分析，及时纠偏。
2.2机电模型搭建及调整
以目前正在施工的北京银行西区工程A1楼为例，在机电建模前期组织专业人员对各专业施工图纸进行会审，将图纸中的丢项落项问题向设计院反应提前予以解决。
1)搭建模型模型搭建前，需要根据工程的复杂程度预估建模工作量，对于一般工程，各专业人员在完成图纸会审工作后，即可分别按照各自图纸进行建模工作，建模工作完成后，根据软件查找出的碰撞点，对模型进行调整，将碰撞点逐一消除。但对于复杂程度较高的工程，碰撞检查时往往会出现几千个碰撞点，后期模型调整的周期会很长，针对这类工程需要在建模前先对各专业图纸进行研讨，在初步确定各专业管线的大致排布方案，再进行模型搭建，这种方法虽然建模准备周期较长，但可大幅节省后期模型调整的时间。
模型搭建时，建模人员不仅绘制各类管线的规格、位置和标高，还要录入合同采购单价、材质、供货商名称等信息。以便编制合理的生产进度安排、精细化成本管理，奠定良好的运维基础。
2)碰撞统计模型搭建完毕后，可利用专用软件(如Naviswork等)对各专业管道的碰撞情况进行统计，查找碰撞点(见图2)，并逐一对每个碰撞点进行解决，这项工作主要是查找管线间的硬碰撞问题，使建模人员清晰看出各点位管线间的碰撞情况，从而制定有针对性的调整方案。
3)模型调整根据碰撞报告所反映的点位，各专业人员进行综合研讨，确定每一处的优化调整方案，要做到各专业管道间距合理，既要满足排布要求又要满足安装操作空间要求，如图3，4所示。
从三维模型及剖面图中可以清晰地看出电气桥架与通风管道出现了位置重叠的现象，管道排布凌乱，各专业管线没有合理利用安装空间，导致无法正常施工。针对这类问题，技术人员要在施工前将碰撞问题予以解决，调整时要将各种管线的支吊架设置需求、施工顺序以及电缆桥架内的电缆敷设、水暖管道的保温、各类阀门的维修操作空间等问题进行综合考虑，调整后的模型才具有真正的意义。
以图2所示的碰撞点为例，调整前弱电桥架布置过于分散，并且每根弱电桥架都向模型左侧有分支，可以将弱电桥架综合到三维模型的左侧进行布置(见图3b，图4b)。强电桥架与送风管道出现了重叠，如果只是将强电桥架的安装标高提高，会出现支吊架难以设置以及给敷设电缆带来不必要的操作难度，综合分析后将强电桥架向右移位，并且安装标高高于送风管道，不仅满足了敷设电缆的要求，也为桥架分支提供了条件。
2.3 BIM技术给技术交底带来的帮助
随着施工工艺日趋复杂，各专业交叉工序越来越多，传统的技术交底已无法达到非常形象的描述，容易使施工人员产生误解，造成施工做法不统一，甚至出现返工的现象。运用BIM技术可以将局部节点直观表现出来。本工程屋面配电箱安装局部节点如图5所示，按照规范要求室外安装的配电箱基础应高于地坪，这就需要土建专业在屋面先预留水泥底座，电气专业进行安装交底时，利用三维模型同时向土建专业和电气专业进行交底，使施工人员更直观地理解交底意图，避免误操作。
2.4 BIM技术提高施工协调性
机电专业施工最忌讳各自为政，先占先得的思想，以往对各专业的施工管理多以协调会的形式，召集各专业单位共同协商安装空间和安装顺序的问题，虽能起到一定作用，但缺乏针对性，把控力度不强。利用BIM技术，技术人员和生产管理人员可以提前圈定管线密集区域，以图6为例，图左侧是变电室，右侧是锅炉房，从模型中可以看出在2个机房中间通道十字交叉处仅有不到9m2的空间，汇集了 2根空调供回水干管、5根弱电线槽、1根普通负荷线槽、1根消防干线线槽、3根通气管、1根消火栓、1 根喷淋、1根送风管道。梁底距地4.3m，为了保证整体高度不低于2.6m，需要在不到1.7m高垂直空间、9m2不到的水平空间内进行以上所有管道安装，安装难度非常高。如果不提前进行合理的策划，势必造成大量的返工窝工现象。.
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通过三维模型可以更快捷地让各方人员观察管线间的相互关系(见图7)，并根据需要快速地制作剖面图，通过剖面图中的管线上下层关系，可以制定出有实际针对性的施工生产安排，避免各专业盲目施工。
2.5交付成果
BIM技术要实现指导施工的目的，需要向各参建单位交付具有准确信息标注的深化设计图纸，所以在工作开始前施工单位需要与建设方、设计院共同协商制定出图工作流程，本工程出图工作流程如图8所示。
出图时应按照各专业分系统出图，图纸中应标清管线排布走向、规格、间距、标高等信息，对于管道翻弯以及施工难度较高的部位，可根据施工人员的需要，从不同角度对模型进行标注和出图，较传统施工图纸，传递图纸信息的能力更加高效。
3 BIM技术提高成本控制能力
采用BIM技术后，施工技术人员、生产管理人员可在施工开始前，对可能遇到的技术难点提早准备应对预案，合理安排施工计划，优化施工步骤，极大减少了因管线排布不合理等因素造成的停工、窝工现象的发生，一方面压缩了时间、人工、物料成本，另一方面减少了因拆改造成的工程质量下滑。生产统计人员可提前设置报量周期，将三维模型导入到算量软件，软件可以按计划时间自动计算当期完成实体费用，且多期报量内容可合并导出，便于查看多期报量的汇总。预算人员可以按照圈定的模型区域对比收入、目标成本和实际成本，计算区域范围内的盈亏和节超。
本工程通过使用BIM技术，各专业将图纸问题在施工前予以解决，提高了施工预判性，降低了施工管理难度，施工企业可以相应减少管理人员数量，以本工程为例，生产管理人员较同类工程减少了2人，每年可节省人员支出近30万元。并且由于根据三维模型所出具的深化图纸更具施工指导性，供货厂家可以直接根据图纸内容进行材料预加工，缩短了加工周期，为施工顺利进行提供了有力保障，目前该工程生产进度较原生产计划提前了20 余天。
4 结语
机电安装企业应用BIM技术，不仅因为BIM技术的三维碰撞检查功能能够给企业减少损失、降低风险，而且BIM技术的应用成果能够延伸到施工进度管理、材料管理、虚拟施工指导以及成本管理。在提高管理效率的同时，优化了以往的管理方式和管理流程，加强了各业务组室及各参建单位间的协调沟通能力，使企业的精细化管理迈向一个新高度。——论文作者：郭顺祥
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