BIM技术在建筑电气设计中的应用和展望

王小波

（山西国建工程设计有限公司，山西 太原 030032）

作为一种强大的设计技术，BIM能够更直观地将设计者的思想进行具象化，从而清晰表达作者的设计意图，为施工的顺利进行提供保障。随着建筑工程的不断复杂化，建筑内部的电路结构也越来越复杂，传统的CAD虽然能有效约束施工，但在信息化飞速发展的今天，要充分利用先进工具的生产力，对管道布局，电路走向更准确地进行布控，提高设计效率。由于不同人员对二维层面信息理解的差异性，工艺流程越复杂的环节越容易出现错误，从而对建筑结构带来潜在的施工风险，为建筑使用埋下安全隐患。基于BIM技术下的建筑电气设计，除了能将图纸三维化，还能进一步提升设计师的竞争能力，保证施工安全，有利于设计者的长远发展。

1 BIM技术

1.1 BIM技术简介

BIM全称为建筑信息模型，是一门应用于建筑领域的新兴数字化技术，正处于发展阶段，备受国家和行业重视。BIM技术起源于美国，涵盖工程项目的设计、施工、运行及维护全过程管理，是一种较为全面和复杂的技术，对使用人员有极高的要求[1]。BIM技术核心是通过对工程项目内容进行建模，确保各工程结构的清晰化展示，对技术难点和细节上的布局有充分的把控。通过BIM设计的工程项目可以重复使用，为设计者此后的设计节约大量的时间成本，提高企业的经济效益。

1.2 BIM技术特点

1.2.1 可视化

电气设计中可能会涉及某个环节的微观电路布局，要尽可能在避免对建筑物本身结构造成严重破坏的情况下完成线路铺设，就需要精确把控相应的建筑节点[2]。BIM技术可以对整个建筑电气系统进行立体建模，实现每一个细节的全方位展示，给施工人员提供有效的参考，从而选择更加合理的施工技术。

1.2.2 可沟通化

BIM技术与CAD不同的是，BIM可以作为一个整体的信息平台，联通管理者、设计者、施工者等多方，实现信息的及时传递。无论是哪一方对设计内容产生疑惑，都能够及时获得反馈，从而采取相对的措施，极大地提高沟通效率。

1.2.3 动态化

通过BIM建立的模型不仅是3D的，也是可移动、旋转的，可以从各个方位观察和修改模型，尽可能确保每一处与现实工程保持一致。BIM也充分发挥了其数字化的特点，在施工过程中可以不断对其丰富和完善，以适应最新施工环境的需要。

2 电气BIM的发展现状

与美国等BIM技术起步较早的国家相比，我国BIM起步晚，虽然在相关政策的要求下，大部分企业已经着力于BIM的研究和使用，但缺乏完整和统一的BIM数据库，市场对其接受需求状况表现一般，因此我国的电气BIM要想获得发展，还需要从人才培养、市场环境等多方面加大力度[3]。

从使用上看，电气BIM国内缺乏案例参考，在技术使用上缺乏实践。随着社会节奏的加快，建筑企业通常对新技术较为排斥，有较高的试错成本，虽然BIM能为其节约部分经济成本，但基于现状，会极大地增加企业时间成本和经济成本，因此大部分企业属于拒绝状态。在国家相关政策的引导下，电气BIM前景良好，随着更多BIM咨询类公司的建立，越来越多的建筑企业接受了使用BIM进行安全咨询，但BIM咨询公司仅提供提供建模和参考服务，并未直接参与到施工过程。

从技术属性上看，电气BIM追求更为细致的工程展现，与建筑行业的高容错具有天然的冲突性，再加之需要极为丰富的知识储备和较高的能力要求，导致大部分设计人员仍选择以CAD为主，因此电气BIM距离大范围落地应用还有很长的路要走。

3 BIM技术在建筑电气设计中的具体应用

3.1 预算与统计

与传统的设计工作有区别的是，BIM能够直接根据设计内容实时生成精准的材料清单。在电气设计过程中，通常会涉及大量的管线和构件使用，BIM通过对不同族的调用，能够对材料进行统计，如管线的分类及用量、构件的规格等情况，省去了编制材料表的过程，减少了造价人员的工作量。

3.2 优化管线排布

现代建筑体中充斥着各种各样的管线，传统的电气设计仅考虑到其排布的方式，而对排布的合理性进行忽略，因此在具体施工过程中管线排布空间不足的情况，为整个电气系统带来安全隐患[4]。BIM技术可以充分展示梁和其他结构变化较大的地方，让施工人员能够直观对其管线排布的合理性进行充分考量，从而更有针对性地应对技术难点，提高施工安全性和施工质量。BIM技术尤其适合结构复杂的建筑空间，传统的平面设计需要通过多张图纸才能对整个结构进行充分的描绘，并且对施工人员的读图识图能力有极高的要求，而BIM能够极为直观地展示复杂空间结构，确保管线排布合理，为施工的顺利进行提供了必要的保证。

3.3 照明设计

照明系统是一个极为复杂的整体性系统，不仅拥有多重串并联关系，更对相关线路的荷载能力有着额外的要求，因此传统的照明系统设计过程通常秉承高容错的粗放型设计，提高了电气设计的设计成本，而BIM技术能够将照明系统中的各类数据明确展示。在设计过程中，设计人员可以对整个系统进行照明模拟，对出现设计错误的环节进行修改，从而降低系统出错的概率。在照明设计过程中，设计人员能够严格把控整个系统的材料使用量和规格，进一步保证照片系统设计的安全性和经济性双重原则。

3.4 弱电系统设计

弱电系统作为现代建筑不可缺少的重要电气系统，必须要进行充分合理的设计。以地下室为例，大部分建筑商将地下室开发为停车场从而提高建筑利用效率，带来更为可观的经济收益[5]。而停车场的构建，就必须部署监控等弱电系统。借助BIM的强大处理能力，设计人员除了能够明确标识监控摄像头的部署位置，还能以三维形式显示出监控摄像头的最大监控范围，从而对摄像头有更精确的部署，以最优的设计方式减少监控系统的部署成本。

3.5 电气系统管线碰撞检查

目前BIM技术在电气设计中的另一个应用点是管线碰撞检查，能准确标注出管线的碰撞位置。首先设计人员要对不同的电气系统管道进行配色，尽量保证颜色不重复。BIM中的管线碰撞检测分为自动和手动两类，自动的方式是由设计人员链接好整体建筑结构，然后让系统自动进行检查并标注碰撞点；而手动的方式则是生成模拟人物，并以该人物的视角对碰撞点做进一步的详细检查。管线碰撞检查是在施工前的检查，能有效节约人力和物力。

4 BIM技术在建筑电气设计中的展望

4.1 政策支持，潜能巨大

为了进一步提高建筑质量，为人们的幸福生活提供有品质的硬件保障，国家对BIM技术的发展表示明确的鼓励态度，相继出台多种有利于BIM发展的政策。而在企业态度方面，随着BIM技术的不断推广和发展，大部分企业已经开始从“拒绝BIM”向“怎么用BIM”进行转变，市场对BIM的了解程度和接受程度越来越高。从人才培养来看，越来越多的高校开设了BIM课程，尤其是机电专业和土木专业的学生，越来越多的人对BIM技术感兴趣。电气设计作为BIM技术应用落地的有效场景，受到的关注也越来越多。随着电气BIM标准数据库的完善，电气BIM设计将会迈向新的台阶。

4.2 自动化设计趋势

从技术层面看，未来的BIM在电气设计中的趋势正朝着自动化迈进。电气设计是逻辑高度关联的过程，对于信息数据的处理有着极为标准的流程。从电气设计的发展历程来看，无论是手绘时代还是CAD绘制，都是对信息层面的再提取，通过对不同材料的关联组合形成符合需要的电气系统。电气设计环节有严格的设计标准和设计流程，基于BIM技术的强大性能，只需要对其进行编程即可实现计算机自动对相关信息的调用，尽可能为设计师节约时间成本，实现自动化设计。

4.3 基于云端的电气BIM系统

由于BIM系统高度依赖数据库，如果基于本地构建BIM数据库，则会导致数据容量小，为设计工作带来极大障碍。BIM技术的发展要与其他技术进行结合，如云技术，基于云端的电气BIM系统能够有效利用第三方BIM数据库，在保证设计安全的前提下，减少对本地设备的依赖性，拓展可调用的数据库。基于云端的电气BIM系统的另一个优点是人机分离，若设计人员在设计相关的项目时计算机发生了故障导致数据丢失，将会对其设计积极性造成严重的打击，而云端则可以实时备份，确保项目的安全性。还有项目的自动化处理，设计人员完成设计工作，开始自动化检查的过程可以不随身携带特定的计算机，可以利用第三方设备对项目的检查进度充分掌握，能够减少设计人员的硬件负担。

5 结语

BIM技术正处于发展的时期，相关的电气设计人员要充分提高自身专业技能，时刻关注行业动态，深入了解BIM技术。作为一种集可视化、高效化的新型技术，BIM技术与电气设计有着天然的互补属性，能够为电气设计行业发展做出巨大的技术贡献。