BIM技术在福建三峡海上风电国际产业园的应用实践

谢 军

(漳浦海峡发电有限公司，福建 漳州 363200)

福建三峡海上风电国际产业园(以下简称产业园)是中国长江三峡集团有限公司与福州市属国有企业共同投资建设的海上风电装备制造基地。产业园位于福建省福州市江阴港城经济区，毗邻天然深水良港江阴港，一期规划用地约66.7 hm2，总建筑面积约21.4万m2。规划建设办公生活区、风机一厂、电机厂、结构件厂、叶片厂、风机二厂、检测认证中心等区域。旨在通过引进并聚集国际、国内知名的海上风电设备研发、制造企业，形成海上风电装备技术研发、设备制造、检测认证、运行维护、远程控制为一体的世界级海上风电产业集群。产业园的建设、运营，对于打造海上风电“大国重器”，提升海上风电装备制造水平，降低海上风电设备采购成本和运维成本，具有十分重要的作用。

按照高标准、高起点、智能、绿色的理念，产业园致力于打造立足福建、面向全国、辐射全球的海上风电国际一流产业基地。产业园拟规划建设集光伏、风电、储能、充电桩为一体的智能微网；产业园规划之初，即倡导采用BIM技术，贯穿项目的各阶段，基于BIM系统建设智慧园区；申请绿色建筑设计认证、运营认证。

BIM应用贯穿项目的各个阶段，涵盖设计、施工、竣工运维等四个阶段。BIM模型经过四次迭代，分别是设计模型、施工深化模型、竣工模型和运维模型。各单体模型由建筑模型、结构模型、电气模型、给排水模型和暖通模型等组成。产业园BIM系统包含2个平台，即三维协同管理平台、全生命周期管理平台，最终实现三维数字化交付功能。其中各单体的建筑、结构、机电模型共同构筑三维协同管理平台，BIM协同管理平台、BIM+GIS运维管理平台共同构筑全生命周期管理平台，见图1。

1 BIM系统在设计阶段应用

1.1 设计阶段BIM技术要求与工作流程

设计阶段，参考现有BIM标准规范，并结合产业园项目的特点，编制了产业园BIM的技术应用标准文件，详细规定了建模精细度要求、模型构件命名规则及交付要求，作为模型交付的技术指导参考文件。

产业园BIM采用Autodesk Revit应用软件为主，Navisworks碰撞检查与漫游、PKPM结构计算分析、族库大师等应用软件为辅。鉴于产业园项目具有体量大、专业多、内容复杂等特点，采用主流配置、高级配置等两类计算机作为设计硬件平台，其中单专业BIM设计使用主流配置电脑，模型整合和动画渲染使用高级配置电脑。

项目启动后，编制了设计工作流程(见图2)，理清了设计阶段BIM程序，为打造智慧产业园在设计阶段提供了有力保障。

图2 产业园BIM设计工作流程图

1)BIM项目管理员创建样板文件、中心模型和标高轴网；

2)土建专业BIM设计人员创建建筑、结构模型；

3)机电专业BIM设计人员在土建模型上进行机电设计；

4)各专业BIM设计人员进行管线综合及碰撞检测，根据检测结果调整模型；

5)BIM分析人员进行建筑性能分析，根据分析结果调整模型；

6)各专业BIM设计人员根据BIM模型出二维施工图。

根据各专业初步设计成果，创建相应的BIM模型，模型精度满足LOD300以上。单体建筑各专业模型采用同一个项目原点和标高轴网，以便模型整合和后期的模型校核与碰撞检查。

1.2 设计阶段主要BIM技术应用成果

1)三维可视化。与传统的CAD图纸相比，建筑信息模型具有“所见即所得”的优点。利用建筑信息模型可以将复杂建筑造型或内部结构，通过三维可视化的方式便捷、直观地向项目参建人员展现。使得项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行，提高了项目的沟通效率。

2)校核图纸、提高设计质量。三维设计建模过程中，对图纸进行复核，找到对应的图纸问题，生成对应的错误检查报告并反馈各专业设计人员。比如产业园大厦共发现60处土建问题的错误、26处机电问题的错误。

3)管线综合、碰撞检查与优化。三维管线综合与碰撞检查主要应用于机电专业模型，应用BIM软件检查施工图设计阶段的碰撞，完成建筑项目设计图纸范围内各种管线布设与建筑、结构平面布置和竖向高程相协调的三维协同设计工作，以避免空间冲突，提高施工图设计质量。

通过BIM对产业园各单体建筑的机电管线模型以及场地管网模型进行碰撞检查，生成碰撞检查报告，针对碰撞位置进行管线优化与调整，优化后的模型用于指导机电安装，可有效减少项目返工频次，节约建设成本，提高管理水平。

4)虚拟漫游。设计阶段采用相关软件进行建筑内部虚拟仿真漫游，可依据指定的漫游路线制作建筑物内外部虚拟动画，项目参建各方相关人员不仅能直观感受建筑物内部空间布置效果，并可以进行净空净高核查，辅助设计评审，进而优化设计方案。

2 施工阶段BIM应用

BIM在施工阶段的应用主要包括三维可视化设计施工，三维可视化设计施工技术交底，三维校核图纸，管线综合碰撞检查与优化，虚拟漫游，施工方案可视化交底，钢结构数字化加工，施工进度模拟，孔洞预留优化等。通过上述技术，BIM在施工阶段具有以下优点：设计方案比选、准确表达设计意图、减少返工频次、指导现场施工、精确算量、直观明了提高交底效率、有效实现工序交叉管理、节约施工成本、优化工期节点。

比如，碰撞检测在办公生活区共发现了504个碰撞点，在发现碰撞问题后，对碰撞点进行了调整，避免了这些部位的返工，节约工期20 d，节约成本至少120万元；风机结构件厂、风机一厂、配套厂及综合站房在碰撞检测中共发现608个碰撞点，通过BIM调整后，有效减少返工频次，节约工期30 d，节约成本150余万元。

2.1 图纸会审与深化设计

利用碰撞检查功能，找出碰撞问题，列出清单逐一解决，解决图纸深化过程中的问题，提高图纸质量，减少由于施工图纸问题造成的返工现象，有效实现施工质量的预控。

2.2 可视化交底

搭建钢筋模型生成钢筋清单，利用BIM的可视化特点进行现场交底。利用Lumion软件进行基坑开挖施工模拟，优化施工流程，详见图3。钢结构数字化加工，安装流程进行可视化交底，详见图4。还可指导孔洞预留的准确位置等。

图3 基坑开挖施工模拟

2.3 施工进度模拟

通过BIM模型中的任务管理器将编制好的进度计划进行动态关联，直接查看完成状态和信息，为项目工期计划制定提供可靠依据，同时也为工序交叉管理提供了有力依据。

2.4 净高优化

以原材料试验楼为例，原材料实验楼层1～4层最低标高分别为2.9、2.6、2.6、2.6 m，按照最低标高对各层机电管线进行优化，既满足施工要求，又满足净高要求，1～4层标高分别为3.4、2.78、2.78、2.84 m的管底标高。

2.5 工程量精确计算

采用BIM可实现工程量精确计算。比如，产业园大厦以BIM模型为基础进行混凝土、砌体材料、设备管线等工程量进行精确计算，提高材料下单数量的准确性，实现工程量精细化管理的要求。

2.6 有助于减少工作人员

通过BIM技术实现3D交底和车间预制化，弱化了现场安装工人的技术要求，各个班组专业技术工种可缩减。比如，采用BIM对安装模型的深化，使得各种管道可在车间集中式预制成为可能，可大大减少现场悬空焊接，从而减少施工人员。

3 BIM系统在运维阶段应用

运维管理平台综合了前期设计、施工和竣工各阶段的成果，形成一个综合性平台，主要是采集现场各种设备的实时数据，如安防管理、环境能耗、消防系统、被监控设备的故障等实时数据，为运营期提供决策依据。

在此基础上，灯光可以根据室内外环境自动调节照度；风机可以根据室内或地下车库的空气质量自动调节风量；某个区域出现不该出现的人，平台会报警；若有火灾，平台会根据各安全通道的拥挤程度，计算出更合理的路径等。

运维管理平台模型经过设计模型、施工深化模型和竣工模型三个阶段的不断完善，可以准确表达位置信息和数据信息。结合运营期需求，梳理运维设备详细清单，在竣工模型基础上，补充运维设备模型。设备模型编码具有如下特点：设备编码唯一、位数尽量少、具备可扩展性、与其他系统的接口问题等。参考有关规范，根据项目实际情况明确设备清单，制定编码规则文件。

通过现场布置的大量传感器和被监控设备数据线，将数据信息采集到运维管理平台。通过制定统一的接口协议解决各种数据接口问题。

产业园项目运维管理平台具有以下功能：门禁系统(一卡通)，入侵报警系统，电子巡更系统，停车场管理系统(道闸管理)，电梯管理，视频接入，环境系统，能耗系统，机房，水泵房设备，CO、CO2传感器监测及排风机联动，供配电的接口接入，消防系统监控等，见图5。

图5 运维管理平台功能图

4 BIM在协同管理平台的应用

针对产业园项目研发的协同管理平台，整合了设计成果，用于指导施工，为项目的推进提供技术支撑。

设计阶段，成果共享到平台上，包括全专业设计模型、相关碰撞检查优化报告、汇报材料、项目变更单及月报等。

施工阶段，根据平台上的资料，施工方可以及时、准确地理解设计意图，编写施工组织计划，深化施工模型。先在计算机上验证施工方案的可行性，提前发现问题、解决问题。

借助该平台的模型展示功能，在不需要安装客户端软件的情况下，即可通过桌面端浏览器、手机和平板电脑查看模型。并可对模型进行任意剖切，查看建筑物内部构造，随时查看任意构件的属性信息。

5 结 语

目前，产业园风机一厂、配套厂、风机结构件厂已交付使用，办公生活区、综合站房已投运。BIM的应用也将逐渐由设计、施工阶段转向运维阶段，对BIM的应用也将逐步深化，尤其是运维阶段的应用尚在起步阶段，还需要探讨与实践。之前，运维企业仅仅使用BIM竣工模型，就可达到提升运维效率和降低运维成本的作用。随着BIM的深化，借助BIM及相关技术搭建统一的数字化运维管理平台，实现BIM运维阶段的应用，进而提升项目在长期运营过程中的价值，进一步提升运维效率和降低运维成本，提高物业管理效率与质量。

BIM已在产业园项目中广泛使用，产业园公司将以BIM系统为基础打造智慧园区，为建设国际一流海上风电基地智慧化、智能化提供支撑。