BIM技术在建筑电气设计中的应用和展望

向 鹏 徐 露

（重庆市设计院 重庆 400015）

引言

随着社会的进步，科技的发展，BIM技术在建筑电气设计中得到了初步的应用，现阶段的电气专业应用主要包括管综碰撞检查、协同设计、室内照明模拟等。笔者结合工程实践的经验，对当前BIM技术在电气设计中的应用以及未来的发展趋势提出了一些观点和看法，希望与同行们交流。

1 设计与BIM技术

设计是一个受外部环境条件影响，发散和约束的平衡思辨过程，CAD作图或BIM建模只是表达最终构想成果的方式。设计需求范围很广，创造的价值也很宽泛，传统设计院设计成果大多止步于图纸报建的终点，此环境下的传统专业技术人才对规范耳熟能详，但对设计的深度价值却缺乏进一步挖掘。之所以BIM管综排布应用能快速铺开，就是其弥补了空间关系深化设计的真空，产生了满足实际需求的价值。建筑行业是个古老的行业，但当今信息化高速发展，资本市场对阳光、清晰、规则的事物表现出强烈的需求，驱使传统设计的“二维+说明”转化为“三维+信息+n”，以致设计成果抽象变具象、表述更明确、交流更直观、信息可延伸。同时，这个信息升维必然导致工作量增加，对从业人员也提出了更高的要求，需要知识、技术、时间、经济等各方面基础去铺垫。BIM已成为一种必然趋势，而设计人员更应该顺势通过解决实际问题，找到应用价值，迎接建筑行业又一轮变革。

2 BIM技术在电气设计中的应用

相比传统电气设计，BIM技术有其可视性、协调性、模拟性等特点，因此也为电气设计工作带来巨大的机遇，解决了传统技术信息缺失的弊端，因此也为电气设计提出了新的发展方向。

2.1 可视化应用

在传统设计模式中，无论外部的审查、施工、验收、运维环节还是内部的设计交流都是依靠“二维+说明”，对于建筑实体的空间关系和材质信息更多是靠各环节专业人员自身的理解，在信息传递显得低效而难免产生误解。而BIM技术的出现，能够把设计人意图表达更加清晰，所见即所得式的实体反映来得更加直观。电气专业的设备、箱柜、桥架、管井都可以通过建模去表达，而配电箱系统的电子元器件也可以采用“挂清单”的模式赋予电气模型信息，从而在空间关系的表现和构件信息的获取上更加便捷高效，从理论上大大节约了采购、施工期的信息交流时间。

2.2 协调性应用

建筑工程是一项系统性的工程，分项繁杂，内容广泛。而在设计流程中，电气设计又是一个受前置条件约束的后端专业。在传统设计中，一张平面很难涵盖一处空间的所有构件信息，就拿塔楼的户内电气设计而言，也分为照明平面图、插座平面图、弱电平面图，而BIM的技术的应用，有条件将全专业构件都置于一处空间，从而协调各专业构件空间关系，直观的全方位思考，让全专业相关联、提前暴露传统设计模式中专业与专业间协调难而导致的不易察觉的问题，使管理前置，从而提高设计质量。

2.3 模拟性应用

因为传统设计是平面化的，而建筑工程又是一个庞大的系统。传统设计过程中，盲人摸象般的各分支设计人员很难直观的构想这个繁杂的空间印象，而BIM技术的应用，让设计人员随时可以看到工程的全貌和细节，根据需求调整更为优化的设计方案。同时也解决一些二维无法解决的空间模拟问题，例如dialux evo的光照模拟，所有的灯具模型都是与厂家实际产品相，通过不同灯具的场环境模拟，使灯具的选择更加合理，所见即所得的场景化呈现让设计能做到以始为终，始为终至。

3 电气BIM的现状和难点

我国BIM的推广已经有相当长一段时间，但仍然存在很多问题，主要在市场环境和内部动力两个方面：

3.1 市场环境

无论是高速增长的经济环境驱使，还是业主方的迫切需求，工程进度仍为重中之重。BIM技术、BIM模式在国内市场环境中，安全没有前车可鉴，其应用落地仍需大量工程去研发、去实践。而一个高质量理想化的信息模型的产生，需要方方面面基础条件去铺垫，建筑工程是一个复杂的系统集成，如果仅仅认为是使用软件的变换，那是对工作量、工作方式的严重误判。在高喊“活下去”的地产红海里，研发需要大量资金、时间，高投入而放缓进度，业主方是很难做出牺牲让步的。此环境下，BIM应用更多能生存下来的是“单点应用”，例如“可建性分析”、“净高分析”，而电气设计重点是偏系统设计，率先落地的BIM应用价值点如“管综碰撞”的桥架的排布，更多由对空间设计要求更高的水暖专业去代劳，这也让业界有一种感觉，似乎搞机电BIM的都是水暖专业，电气设计人相对匮乏。

3.2 内部动力

BIM技术的自身特点，对建筑这个高容错性行业似乎天生就是找茬的。设计人不愿意用，是因为在工作量上，加量不加价，多量多担责，并且一个高质量的BIM模型对设计人的要求更高，不限于规范的认知，选族建族需对产品构件的认知储备，而管理前置就需要对造价、施工、运维的认知储备。施工对BIM的态度，是希望自身便于工程建造合理优化，经济利益最大化，而不希望业主通过BIM降容错而约束太强，自身熟知成本而不愿成本阳光化使利润降低。而对业主方，资金、时间研发性的投入是一道硬消费，毕竟BIM现状表现出来的效能很难达到PPT-BIM的愿景水平。

4 电气BIM技术的发展前景

按照PEST分析，国家政策对建筑业信息化及BIM技术发展持鼓励态度；资本市场对规则清晰的行业模式有浓厚兴趣；社会的发展，人居生活不单满足于能住，还希望住得好；而技术层面，BIM的愿景是美好的，但各种技术基础又相对薄弱。综而言之，宏观环境长期向好，BIM价值潜能待挖掘。

在微观环境里，BIM技术似乎对电气设计来说很鸡肋，并且资本短期内更追求于进度，那提高生产效率而构建一个高质量的信息模型就成了当务之急。我们不妨观察一下电气专业的特性：可高度数据化、逻辑关联性强，电气专业是一个受提资条件约束的末端专业。无论手绘图还是CAD时代，对其它专业用电信息获取是人为的提取图面信息、解码图面信息，而规范和算法更像是一套程序规则，信息的深加工是在人脑中完成的，信息处理结果由工程师转化为图面表达。在传统设计时期，图面信息是抽象的、缺失的、信息传输时需要人为去脑补，而BIM的空间环境以及构件信息可加载的特点，让计算机获取信息具备可能性，如果赋予计算机信息关联规则，依靠计算机的运算速度和可靠性，承担一部分可量化、逻辑清晰的电气设计工作量，让基于BIM的自动化设计也成为一种可能，从而提高生产效率，节省了劳动力。

创新需要各种技术的积累迭代，由一个个小趋势汇合成为一场变革。目前，信息模型的建立更多是靠建模人搭积木，同时也有不少的工程设计人员在学习编程，探索基于成品BIM的自动规范化效验，这个小趋势说不定就是自动化设计的基础。（下列配图为工程设计实践中的一些探索）。

图1为年预计雷击次数计算表，在防雷设计中当电气工程师获取建筑物属性、尺寸、地理位置、地理环境的必要信息条件，就能够按公式计算出年预计雷击次数。在BIM环境下，这些必要信息是有条件直接通过建筑模型获取的，数据化处理的公式计算更是计算机的强项，当计算机能根据建筑条件模型自行判断防雷类别，就达到基于BIM的自动规范化效验，同时加以规范布置要求也给定了自动化设计的逻辑约束条件，比如二类防雷，屋面应形成不大于10×10m，12×8m的接闪网格。

图1

图2

图2为某工程模型空间里的防雷接地网格，比起二维图纸达到了全构件的空间体现，从而有条件统计竣工模型净量，也为预决算模式的进步奠定基础。

5 结语

BIM技术的发展对建筑电气设计既是机遇也是挑战，也是建筑业信息化、现代化的刚性需求。现阶段，我们已经能够运用BIM技术做管综碰撞检查等工作，但这还不够，我们还应该深入探析该技术的核心价值，比如运用BIM技术进行自动规范化效验、甚至未来实现部分工作的自动化设计，是我们追求的更高目标。