机电安装智能化工程管理信息化研究

李翔辰 万桥信息技术有限公司

随着建筑企业发展规模的不断扩大，企业内部原有的管理方式和建筑机电安装技术已经难以满足现实需求，信息化技术与智能化技术的发展促使建筑施工技术也向着高度智能化方向发展。BIM技术是其衍生出来专门为建筑工程服务的信息化技术形式。因此，需要建筑企业全面掌握智能化系统工程与管理对于建筑工程建设的实际需求，进而以更加全面的智能化管理来促进建筑整个行业的蓬勃发展。

1 项目概况及分析

某市综合保税区事务服务办理中心工程建设的总面积为70 203 m2，地上建筑面积为48 968 m2，地下建筑的面积为21 235 m2，地上建设7层，地下建设1层，总高度为29 m。其中所设计的附属办公楼地上3 层，局部为地下室，建筑高度为14.6 m。

由于该项目的建设规模较大，目前所设计的地下1 层中包含多种设备与机房建设，因此对于机电安装的要求较高，要求施工团队具备丰富的经验和高端的技术支撑。根据项目内容的分析，该建筑内的机电安装内容主要包含给排水系统、强电与弱电系统以及空调通风系统几大方面。根据项目设计要求与实际设计特点，在机电项目安装之前制订详细且可行的计划，并以BIM 技术为主，组建专业的技术团队，为本项目搭建符合实际情况的BIM 应用平台。根据BIM 技术所建立的三维模型来审查施工图纸的设计内容，施工单位需与设计单位做好沟通，优化设计图纸的同时强化施工组织设计，促使各项工序互相衔接，模拟施工进度与工艺，在减少施工成本支出的同时，实现预构件的提前生产，并在信息化管理的背景下为管理人员提供最真实与最完整的工程信息，保障工程建设的效益。

本次建筑工程机电安装项目所应用的软件内容如表2 所示，其中还有一些插件在软件应用上，如材料设备的编码与统计插件等，将所有能够应用的软件统一集成到管理平台中。

表2 本次机电安装项目软件配置情况

2 BIM 在项目机电安装中的智能化应用

2.1 应用基础

本次工程机电安装项目中的BIM 技术应用方案如表1 所示。

表1 本次工程机电安装中的BIM 应用方案

2.2 模型建立

本次模型建立的思路为先利用Revit软件创建土建BIM 模型，随后根据本工程现有的设计图纸内容分析，工程师以各专业为依托建立BIM 立体三维模型，然后将设计图纸所设计的三维模型利用软件中的“链接”功能导入土建模型中，最终实现整个项目的BIM 模型建立。

（1）创建建筑与结构模型。中心文件由轴网和高程组成，随后与CAD 文件连接，利用三维可视模型来转化原有的图纸。

（2）创建给排水专业项目模型，并利用Revit 中的Plumbing 软件定位二维的CAD 模型，连接土壤模型后导入Revit软件中。在此期间需使用匹配的过滤器，以此来区分不同的管道系统。

（3）创建空调与通风专业模型。结合通风管道专业模型的特征，现阶段较为常见的方法还是利用Revit 软件实施基础操作。首先在Revit 软件中链接二维电子版图纸，其中存在“Link Revit”功能键，可以保障这两个链接的文件保持一致。同时通风模型中需要包含空调机组、送排风管以及空调供水回水管等设备。空调机房三维模型如图1 所示。

图1 空调机房三维模型

（4）创建电气专业的三维模型。在本工程中，分析电气工程的特征，使用BIM 技术建立专业的三维模型，改造电气化系统，其中强电与弱电系统是现代电气系统设计中十分重要的两个部分，建设期间需要将滤波器作为辅助工具。工程建筑某配电间配电箱和桥架模型如图2所示。

图2 工程建筑某配电间配电箱和桥架模型

2.3 模型应用

2.3.1 碰撞检查与管线综合

碰撞检测主要包含3 方面的内容。一是对建筑物自身和彼此之间进行结构碰撞检测。在利用3D 模型转换设计图纸期间，会发现由于梁布置情况的差异性，很容易使楼层之间的间距过低。二是检测建筑与管道系统之间的碰撞情况。导致该问题的原因在于烟道与开口的位置不够合理，甚至会发生转弯和弯道等现象。由此需要根据结构与机电专业的协调来做好优化设计[1]。三是对机电各个系统之间的碰撞进行检测，如给排水管道和通风管道等与电桥之间的碰撞。

图4为按照220 kV变电站的一次接线图在PLECS环境下模拟相应10 kVⅠ母电压发生暂降的仿真波形。

本次工程采取Navisworks 软件内的3D 漫游功能来检测建筑内部的各个部分碰撞情况，观察人员可以根据置身实景模拟的角度来找寻建筑设计不合理的区域，并且可设置建筑的高度，从而进一步检查建筑结构[2]。

2.3.2 管件与支吊架的预制

为了保障整个施工质量和进度，应做好以下工作：一是依据BIM 技术的数字化管理和应用，在构件预制的支持下来提升施工速度，并且可以实现可视化的安装指导；二是采用标准化预制的支吊架和管件，不仅可以去除现场的二次加工操作，同时也可精简管道加工的区域，减少施工材料和成本支出。

在预制与加工管道材料过程中，利用BIM 模型中的各项管道数据，如材质、壁厚以及长度等来进行数字化作业，并且根据本项目的实际需求，使用PKPM可验算Revit 软件中的支吊架模型受力情况，这样就可提前确定支撑模型与所选择型钢的规格，然后根据支吊架最后的形态对管线标高与位置进行调整，减少施工难度与提升整体结构的稳固性[3]。

2.3.3 孔洞预留、指导施工

2.3.4 施工模拟、虚拟交底

结合BIM 技术所生成的4D 可视化模型可实现复杂管道的安装与施工模拟。例如，在一些管道密集的区域中，可以先安装电桥，再安装一些大型管道，但是在传统人工安装期间很容易忽视安装顺序，导致后续的二次安装。利用BIM技术进行仿真操作可有效解决安装顺序颠倒的问题，但是基于实际模拟的情况分析来讲，需要根据需要模拟区域的实际要求，利用Naviswords 软件制作仿真视频，为其模拟提供合理的设计方案，随后根据现场实际情况来做好虚拟施工的仿真视频，避免返工的同时可提升实际施工效率[4]。

3 工程项目信息化管理的措施

在工程项目信息化管理期间，本项目所采取的是BIM5D 软件，在基础数据库中形成统一的协作平台，具体管理的信息化内容如下。

3.1 进度管控

在施工前，需在BIM5D 平台中的本项目基础数据库中同步上传利用BIM 技术所制订的施工进度计划，并且将实际施工进度的情况也上传到此数据库中进行保存。

根据对比实际与计划之间的差异性来确定影响施工的关键因素，在成本不变的基础上改进施工工艺，防止再次出现同类问题，随后可根据综合进展率来对施工进度进行合理控制。综合进展率记为GPI，其是指实际或者计划中各个部分完成量在特定时间内占据总工程量的百分比。

3.2 成本管控

工程造价的数据平台是根据最先进的BIM 技术在建筑业中实现的成本管理平台，其需要在系统服务器上传包含成本信息的BIM 模型，这样系统服务器就会对该模型进行自动分析，随后对这些财务数据进行分类与整理，根据BIM 技术将其生成6D 结构化的数据三维模型。

BIM 模型数据粒度已经达到组件级别，其可以根据施工期间的相关条件快速生成各个工序的报告，作为人力资源在对各个工序实施效果进行规划工作的主要依据。

在工程开展期间，建设人员可在广联达BIM5D 数据库中聚集每个月的工作效果，随后根据自身情况制订科学的物资采购计划。业务人员根据该计划的内容将数据集中在数据库中，可实现有计划的检查工作，在确认各项工作合理后，可将实际信息传输到供货方人员手中，实现本项目施工材料的采购，减少材料浪费的同时也能够解决物资材料难以及时达到施工现场的关键问题，实现物资的及时合理分配[5]。

将实际成本与预算成本进行比较，向BIM 技术人员提供现场实际材料量，并由技术人员制作对比表格。通过比较来找出浪费的原因进行分析，生成总结与分析报告。

通过应用BIM 中的数据管理系统，能够在BIM50 云系统中上传工程量，各线的管理人员可结合自己的权限来查看自己想要的项目数据，同时相关管理人员也可直接访问BIM5D 手机客户端，由此可随时检查管理项目中的基本数据，并且可根据单个项目的数据计算来形成企业级别的基础数据库，实现项目成本的综合管理[6]。

3.3 质量管控

在整个工程项目质量管理过程中，其包含施工质量和竣工验收质量两个方面，前者是后者开展的基础与保障，而项目质量问题则可结合BIM 模型所包含的项目信息进行核实，其实质就是将BIM 技术作为项目质量检验的基础。在一些较为简单的项目开展期间，站点可以使用手机、平板电脑以及相机等设备，同时可以将所拍摄的照片或者视频传输到计算机BIM 应用平台中。

但是需要特别注意的是，由于施工现场的情况相对较为复杂，实施管理所涉及的信息量较大，且涉及的对象相对较多，因此可以利用全景扫描技，准确记录施工的相关数据，并对现场施工作业的相关内容进行记录与追踪分析，在第一时间掌握施工情况，及时发现一些潜在的影响因素，避免影响施工进度和施工质量。

在整个质量信息管理中，其包含施工的相关工序、工作内容、质量管理以及成品与半成品等相关内容，如在现场所记录的施工信息关联BIM 平台中所对应的组件，也可实现材料的质量管理，将材料的质检报告、出厂合格证明等链接到平台中制作模型，以进行动态监测。

4 结语

建筑行业的机电安装项目内容较为复杂，且管理的内容也相对较多，因此采取BIM 技术可根据其实际情况来建立各个项目的安装模型，以3D 可视化模拟来实现精准操作。根据所完成的项目分析与数据计算来提升项目完成的进度和效率，进而实现整个项目的科学管理。