BIM中電力工程的應(yīng)用探討

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摘要：近年來，bim作為工程建設(shè)領(lǐng)域的一項(xiàng)新概念，正在全國各地積極推廣使用，很多大企業(yè)建立了自己的BIM團(tuán)隊(duì)，從工程咨詢、設(shè)計(jì)、施工、管理，以及運(yùn)營的各階段，都發(fā)揮著重要的作用，并改變著工程項(xiàng)目的建設(shè)和管理方式。

關(guān)鍵詞：BIM；項(xiàng)目管理；電力工程

隨著國家“一帶一路”和工業(yè)4.0，以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的行動(dòng)計(jì)劃與經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)一步加快，信息化、數(shù)字化發(fā)展水平已成為提高企業(yè)綜合素質(zhì)和核心競爭力的重要砝碼。在“互聯(lián)網(wǎng)+”盛行的當(dāng)下，傳統(tǒng)行業(yè)正受到移動(dòng)互聯(lián)的影響，有的說是沖擊，也有的說也是機(jī)遇，角度不同、觀點(diǎn)不同，反應(yīng)不同罷了。在互聯(lián)網(wǎng)大勢的推動(dòng)下，能吸引更廣泛的用戶，才能得到更大的市場。我國正在推行的“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化”戰(zhàn)略，企業(yè)也越來越意識(shí)到信息技術(shù)對于轉(zhuǎn)型升級(jí)和管理運(yùn)作模式的重要性。傳統(tǒng)的工程建設(shè)領(lǐng)域近些年也在尋求新的發(fā)展，特別是電力企業(yè)，在借鑒了建筑領(lǐng)域的BIM經(jīng)驗(yàn)后，也在探索適合自身特點(diǎn)的發(fā)展道路。雖然在建筑業(yè)應(yīng)用已久，但BIM在電力工程項(xiàng)目上仍是個(gè)新概念，從電力工程建設(shè)的過程控制，到造價(jià)管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理等三大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，均有其獨(dú)樹一幟的特點(diǎn)，是一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)，是一個(gè)共享的知識(shí)資源，是一個(gè)分享有關(guān)實(shí)施過程的信息描述。

1BIM概述

1.1BIM的概念

BIM，譯為：建筑信息模型（BuildingInformationModeling）或建筑信息管理（BuildingInformationManagement）是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起的三維建筑模型，并通過數(shù)字模型仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。很多文章中曾提及過BIM技術(shù)，其實(shí)BIM并不是一種技術(shù)或軟件，究其源頭是一種概念，基于建筑產(chǎn)品模型的概念，類似于制造業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，即以數(shù)字形式表現(xiàn)建設(shè)過程和實(shí)施管理，同時(shí)也是以數(shù)字形式進(jìn)行建設(shè)過程以及實(shí)施管理的信息交流和相互操作。

1.2BIM的特點(diǎn)

BIM具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性等特性，和可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等特點(diǎn)。（1）可視化：可視化即“所見所得”。BIM提供了可視化手段，通過軟件幫助人們將以往圖紙上單調(diào)的，線條式的表述，轉(zhuǎn)化成為三維立體的實(shí)物圖形展現(xiàn)出來。尤其是近年來的建筑物形式各異，復(fù)雜造型不斷推陳出新，原先那種單憑建設(shè)者的理解和經(jīng)驗(yàn)來建造的模式已越來越不能適應(yīng)新要求。在BIM建筑信息模型中，考慮到了構(gòu)件間的互動(dòng)性和反饋性，通過整體可視化過程，不僅可以生成總體的效果圖及報(bào)表，還可以對項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營各階段中存在的問題清晰辨識(shí)，做到一目了然。（2）協(xié)調(diào)性：在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)單位通常按照建結(jié)水暖電等專業(yè)設(shè)置部門，同一項(xiàng)目組成員分屬不同部門，且設(shè)計(jì)過程中并溝通較少，各專業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)相互碰撞的現(xiàn)象，如給排水專業(yè)中的管道在進(jìn)行布置、施工的過程中，可能發(fā)生布置管線時(shí)與同一位置暖通等其他類型的管線沖突，這就是施工中常遇到的碰撞問題。一般發(fā)生此類情況時(shí)，只能靠工程協(xié)調(diào)部門來解決，既耽誤工期，還牽扯變更，影響成本。利用BIM的協(xié)調(diào)性服務(wù)就可以輔助規(guī)避這種問題，在建筑物設(shè)計(jì)階段對各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行模擬，生成協(xié)調(diào)方案，避免問題出現(xiàn)后再去解決的被動(dòng)局面。（3）模擬性：BIM的模擬性除了能夠生成建筑物模型之外，還可以模擬出真實(shí)世界里不可操作的事物。例如節(jié)能模擬、日照模擬、進(jìn)/通風(fēng)量模擬、緊急疏散模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等均可在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行；4D模擬（三維模型加時(shí)間）在施工階段，可以根據(jù)施工組織計(jì)劃來模擬實(shí)際施工，從而確定施工方案的合理性；5D模擬（基于4D模型的造價(jià)控制）同樣可以在施工階段進(jìn)行模擬，幫助建設(shè)方控制成本；在建筑的后期運(yùn)營階段，可以利用BIM模擬日常緊急情況的處理方式，如火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員的疏散模擬、地震發(fā)生時(shí)的人員逃生模擬，以及其他緊急狀態(tài)下的應(yīng)急處置模擬等。（4）優(yōu)化性：整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)都是一個(gè)不斷優(yōu)化的過程，從設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營的全過程都需要優(yōu)化。目前，動(dòng)輒400米以上的高層建筑隨處可見，內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)施紛繁復(fù)雜，其復(fù)雜程度使得參建人員無法掌握所有信息，必須借助一定的技術(shù)手段。BIM模型及其優(yōu)化工具提供了項(xiàng)目方案的優(yōu)化和特殊項(xiàng)目的設(shè)計(jì)優(yōu)化，通過優(yōu)化可使工期和造價(jià)得到改進(jìn)。（5）可出圖性：結(jié)合軟件，BIM可以對建筑物進(jìn)行可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化，在完成碰撞檢查和設(shè)計(jì)修改，消除了相應(yīng)錯(cuò)誤后，可輸出相關(guān)文檔，如綜合結(jié)構(gòu)留洞圖（預(yù)埋套管圖）、綜合管線圖、碰撞檢查糾錯(cuò)報(bào)告和建議改進(jìn)方案以及一些構(gòu)件加工的圖紙等。

2國內(nèi)企業(yè)對BIM的需求

在國際上，“BIM之父”——喬治亞理工大學(xué)的CharlesEastman教授，早在1975年就創(chuàng)建了BIM理念，并開始了為便于實(shí)現(xiàn)建筑工程的可視化和量化分析，提高工程建設(shè)效率為目標(biāo)的理論研究和實(shí)踐探索。但由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)處理能力和新概念影響力等原因，在我國企業(yè)應(yīng)用較少。雖然很多國內(nèi)企業(yè)對此普遍抱有熱情，也想盡快完成本地實(shí)用化，但由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和人才等原因，直到2000年以后才有所突破。BIM之所以受到各大企業(yè)的追捧，是因?yàn)榭吹搅似湓诠こ淘靸r(jià)、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理等方面的巨大價(jià)值。尤其是在設(shè)計(jì)和施工上，據(jù)美國2009年出版的《商業(yè)房地產(chǎn)革命》著作中列舉了這樣一組數(shù)據(jù)：現(xiàn)有模式的生產(chǎn)建筑成本差不多是應(yīng)該花費(fèi)的兩倍；72%的項(xiàng)目超預(yù)算；70%的項(xiàng)目超工期；75%不能按時(shí)完成的項(xiàng)目，至少超出初始合同價(jià)格的50%。做過工程項(xiàng)目的人都知道：“錯(cuò)漏碰缺”（設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤、遺漏、碰撞，缺陷等）聽起來很專業(yè)，改起來卻很花錢；“設(shè)計(jì)變更”變一次花一次錢。實(shí)際施工中，該預(yù)留洞口的地方?jīng)]有留，管線施工中的避讓時(shí)有發(fā)生，經(jīng)?？吹接行﹦偨ê玫牡胤讲鹆擞种貋怼I(yè)主為此投入了巨大的開銷、時(shí)間和精力，既不利于成本控制，也不利于把控工期。為此，國際上知名主打BIM理念的軟件公司，與高校合作建立實(shí)驗(yàn)室，并從設(shè)計(jì)之初就參與國內(nèi)項(xiàng)目的建設(shè)。隨著南京青奧會(huì)議中心，上海中心大廈、上海迪士尼和“中國尊”等項(xiàng)目的相繼投運(yùn)，可以想見會(huì)有越來越多的公司將BIM納入項(xiàng)目管理的范疇。

3電力企業(yè)的BIM探索

電力行業(yè)由于自身行業(yè)特點(diǎn)，計(jì)劃性強(qiáng)，而且對安全的要求相對較高，對新技術(shù)的應(yīng)用必須先有一個(gè)穩(wěn)定和成熟的過程。此前鮮有以BIM為核心來整體實(shí)施的電力建設(shè)項(xiàng)目，只是在電力工程造價(jià)，建/構(gòu)筑物建模、分析等層面有所涉及。此外，出于對電力生產(chǎn)安全和變電站等建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的考慮，BIM理念和實(shí)施方法并未完全在電力建設(shè)方面發(fā)揮出重要作用。隨著近幾年一批BIM概念下的應(yīng)用軟件問世，完善了如結(jié)構(gòu)分析、碰撞檢查、工程量統(tǒng)計(jì)、施工模擬、可視化交底和運(yùn)營管理等，涉及項(xiàng)目管理的全過程。由于技術(shù)上的成熟度和在建筑行業(yè)的廣泛應(yīng)用，一些電力企業(yè)于是也開始著手探索電力工程建設(shè)領(lǐng)域的BIM應(yīng)用，謀求企業(yè)增效。將設(shè)計(jì)人員從繁重的繪圖、出圖工作中解放出來，降低不同專業(yè)間的碰撞問題，降低設(shè)計(jì)變更率；幫助施工單位快速領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，把更多精力投入到現(xiàn)場預(yù)控和重要節(jié)點(diǎn)、關(guān)鍵部位的把握上；監(jiān)理單位可借助產(chǎn)品模型，對項(xiàng)目過程實(shí)施管控；建設(shè)單位與運(yùn)行單位則可從項(xiàng)目策劃、設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)行管理的各階段做到準(zhǔn)確把控。

4BIM與電力工程

4.1過程應(yīng)用

與建筑業(yè)相比，電力工程具有施工現(xiàn)場由于生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、地域分布廣，現(xiàn)場環(huán)境各異以及工程個(gè)體間聯(lián)系性強(qiáng)等特點(diǎn)，對項(xiàng)目的整體協(xié)調(diào)性有一定的要求。眾所周知，BIM是一個(gè)由二維模型到三維模型的轉(zhuǎn)變過程，也是傳統(tǒng)施工中從被動(dòng)“遇到問題，解決問題”到主動(dòng)“發(fā)現(xiàn)問題，解決問題”的一個(gè)轉(zhuǎn)變過程。諸多方面都可以和BIM結(jié)合起來，以變電站的建設(shè)為例，預(yù)埋件的安裝是變電站土建施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格把關(guān)且根據(jù)預(yù)埋件的大小和實(shí)際情況在圖紙驗(yàn)收前做出合理、科學(xué)的設(shè)計(jì)。變電站的土建施工原則是先地下后地上，預(yù)埋件的安裝是地上工程和設(shè)備的基礎(chǔ)，其安裝質(zhì)量直接影響到工程美觀和設(shè)備投產(chǎn)后的使用性能。各種預(yù)埋件和預(yù)埋管道的施工工藝都是比較復(fù)雜的，因此施工單位要對圖紙要有深刻的理解，要精確的測量預(yù)埋件的中心線、高程和定位軸等數(shù)據(jù)，并且精準(zhǔn)定位，通過BIM軟件可視化并協(xié)調(diào)這些施工；比如構(gòu)支架基礎(chǔ)施工中對于復(fù)雜的鋼筋節(jié)點(diǎn)，在模型建立后進(jìn)行觀察，找到鋼筋的碰撞點(diǎn)，對鋼筋的布置進(jìn)行優(yōu)化，也可以模擬模板支撐體系的受力狀況，以確保該體系的施工安全，體現(xiàn)了BIM的模擬性和優(yōu)化性。綜上所述，應(yīng)用BIM模型，可以為復(fù)雜的電力工程項(xiàng)目帶來傳統(tǒng)作業(yè)方式下無法比擬的便利。

4.2應(yīng)用前景

作為中國第一座，也是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的全地下筒形變電站——500kV靜安（世博）地下變電站，該項(xiàng)目采用國內(nèi)最深的逆作法施工，過程中面臨著大件設(shè)備運(yùn)輸?shù)跹b風(fēng)險(xiǎn)大、高落差注絕緣油難度大、地下管線敷設(shè)復(fù)雜、交叉作業(yè)頻繁、施工環(huán)境惡劣、工期緊，質(zhì)量要求高等難題。但通過結(jié)合BIM輔助項(xiàng)目建設(shè)多維集成管理的解決方案后，不僅實(shí)現(xiàn)了高效的項(xiàng)目合作與溝通，順利完成工程計(jì)劃與建造，還很好的進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測與過程控制。可以說，BIM為設(shè)計(jì)方解決了“設(shè)計(jì)內(nèi)容是如何建造”的問題；為施工方解決了“施工是否組織合理”的問題；為建設(shè)方解決了“如何去管理和控制”的問題，為今后電力工程的項(xiàng)目建設(shè)提供了良好的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

5結(jié)束語

目前，BIM理念及其實(shí)施方法在電力工程建設(shè)領(lǐng)域愈發(fā)受到重視，火電、風(fēng)電、水電各有涉及，在土建、變電、輸電等施工現(xiàn)場作用明顯，從項(xiàng)目的可視化、模擬性，過程的協(xié)調(diào)性，以及貫穿始終的優(yōu)化性上，都是以往所無法比擬的。相信通過以BIM、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智能移動(dòng)等為代表的先進(jìn)技術(shù)和概念的綜合應(yīng)用，必將在電力工程項(xiàng)目上得到更為廣泛的應(yīng)用。

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作者:龐劍 單位:天津送變電工程公司