基于BIM 技术的装配式制冷机房施工管理

霍金龙

（五冶集团上海有限公司，上海 201900）

0 引言

本文以舒城县中医院项目制冷机房为例，探索工程项目的创新管理模式。基于BIM 技术的装配式制冷机房施工管理，包括4 个阶段，即深化设计阶段、预制加工阶段、运输阶段以及现场装配阶段。本项目使用的主要软件有Revit2021、Fuzor2021、鲁班工程管理数字平台等。

1 工程概况

舒城县中医院项目位于安徽省六安市舒城县，总建筑面积为 103688.09m2；其中地上75350.64m2，地下28337.45m2。项目制冷机房位于地下一层，机房建筑面积约360m2，门急诊、住院部大楼设置集中冷源系统，采用3 台制冷量为2110 kW 的离心式冷水机组。机房内设备繁多、管线密集、纵横交织，包含了暖通水系统、给排水、消防、强电桥架、排风、新风等专业管线和3 台冷水机组、4 台冷冻水泵、4 台冷却水泵、分集水器等设备。

2 装配式制冷机房的优势

2.1 成本降低

应用BIM 技术优化机房管线排布和进行数字化预装配，减少材料用量和材料损耗。构件工厂化预制加工后运输至现场装配，可以减少施工现场需要使用的设备和现场人工。从而有效地降低制冷机房施工成本。

2.2 工期缩短

装配式施工可以提前进行深化设计和预制加工，可以让大部分现场施工工序提前到工厂完成，现场施工只有装配工序，一次性全部安装到位。大大缩短现场施工的工期。

2.3 质量提高

构件工厂化预制加工，通过采用大型自动设备进行构件切割、焊接等加工，提高了构件质量及成型观感。

2.4 绿色低碳

施工现场无切割、无焊接只有装配工作，全程施工无火花、烟雾、粉尘污染，真正做到了节约能耗及绿色建造，降低施工阶段的碳排放。

3 装配式制冷机房的BIM 应用

3.1 组建 BIM 团队

BIM 团队是保证BIM 应用落地的关键，本项目由总承包项目经理牵头组织协调各个相关方，BIM 团队人员由业主、监理、设计院、施工总承包、专业分包、设备和材料供应商等的相关人员组成。

3.2 BIM 应用制度和实施方案

BIM 团队组建后，BIM 工程师制定BIM 应用制度，编制BIM 实施方案和执行计划，项目经理协调项目相关资源，调整项目管理模式，为BIM 落地应用创造相适应的环境。

（1）明确BIM 应用实施过程中项目各方人员职责。

（2）保证BIM 应用上的投入，作为决策者不能只看资金角度的投入产出比，而应看综合的投入产出效应，表现在：投入BIM 技术，产出技术难关攻克和虚拟建造成果；投入BIM 技术，产出项目管理综合能力的提升；投入BIM 技术，产出企业竞争力的提升和技术创新的社会形象。

（3）BIM 优化方案：BIM 工程师建立机房模型、管线综合排布和优化设计后，安排具有丰富施工经验的技术人员对BIM 模型进行审核和提出进一步优化建议，确保BIM 模型的可实施性，指导现场施工。

3.3 建模和管线综合排布

本项目按照中国五冶集团建筑信息模型（BIM）建模标准QB/MCC5-BIM01-2021 分别建立制冷机房建筑结构模型和机电各专业模型，如图1 所示。

图1 舒城县中医院制冷机房BIM 深化模型

（1）开始建模前，BIM 工程师和总包、专业分包技术人员一起对设计图纸进行全面的审核和梳理，图纸问题反馈给设计院，防止设计图纸修改影响BIM 应用实施。在基于CAD 平面图纸解决明显的碰撞及施工空间不足问题后，BIM 工程师基于BIM 三维模型进行管线综合排布。

（2）现场测量复核建筑结构施工误差，复核内容包括梁、柱、墙等，设备厂家提供制冷机房设备参数，BIM工程师根据数据调整BIM 模型后开始排布机房中的设备和专业管线，所有设备沿着机房墙围合式布置，主管道布置在中央区域上空，在进行机房空调管道优化排布的同时，综合考虑建筑结构和其他各专业管线经管综排布后，完成空调水管道、风管、桥架等主要管道的安装位置及标高的确定。

（3）BIM 深化设计中最关键的就是对制冷机房管道进行合理分段，这影响着机房装配式施工能否顺利进行。需要将管道的拆分情况结合预制构件运输和制冷机房施工现场的实际情况，再经过详细的计算和模拟施工流程，从而确定机房管道模块。

4 BIM+装配式制冷机房的施工管理

医院项目具有专业性强、涉及专业多样、功能复杂、施工及运营复杂等特点，有限的工期内，各专业配合紧密，工序穿插容易产生矛盾，管理难度大，质量要求高，一直是建筑行业中工程管理的难点。制冷机房是建筑暖通系统的核心部分，是机电安装施工管理的重点。

4.1 预制加工

BIM 深化设计导出预制构件机械加工图，根据施工现场安装顺序确定构件加工顺序，并给每个预制构件编号，派专人驻场每天检查、定期复核，预制构件加工完成后在平台上进行预拼装及消除制造误差。

4.2 构件运输

对所有构件张贴二维码，包含系统类型、装配顺序编号、规格尺寸等信息标识，运输前做好成品保护，合理摆放预制成品构件，充分利用运输车的空间，提升运输效率。构件运输至现场，现场人员通过手机即可扫描构件二维码中的内容。

4.3 现场装配

（1）本项目利用BIM 技术进行施工模拟，提前发现问题和优化施工方案，施工前应用BIM+VR 进行三维可视化技术交底，现场根据施工模拟完成预制构件装配。

（2）装配式施工可能会在每个预制构件装配的时候都出现几毫米的误差，如果误差叠加起来超过五毫米之后，就会出现装配施工无法进行的情况。本项目制冷机房施工分为三个施工区：A 区冷水机组、B 区泵组、C 区分集水器，施工顺序为A→B→C，分别完成三个施工区内的装配施工后，采用模块化组对结合补偿段的装配方式消除装配误差，先进行现场实地测量，再预制加工三个施工区之间的连接管道后进行现场二次装配施工。

4.4 技术与管理创新

在建筑市场竞争日益激烈的环境下，建筑施工企业要想更好地可持续发展和发挥竞争优势，就必须提升企业的管理水平和核心竞争能力，就必须不断地进行技术创新与管理创新。随着BIM 技术应用的深入发展，其定义更新为“Building Information Management”，BIM 技术不只是建模而是将BIM 应用融入项目管理和技术创新。BIM 技术的应用是建筑业企业必备的能力之一，已经深深的融入建筑行业建设过程中，BIM 技术是整个建筑行业的改革、数字化推进的重要组成要素，企业对BIM 技术必须是主动深入的应用推进，加快数字化转型，才能迎接行业的改革大潮。

4.4.1 BIM 应用存在的问题及建议

BIM 在国内已经发展十几年了，很多大中型项目应用了BIM 技术，建了漂亮的模型，做了炫酷的视频，参加各类BIM 大赛并获奖，但是很少有项目做到真正的落地应用和发挥BIM 的价值。其中一个重要原因是BIM 技术应用需要管理机制的配合，BIM 要与现阶段管理模式结合应用，BIM 技术的落地应用绝不是一个部门能做的，而是各部门之间紧密配合共同推动落地应用。

BIM 从业人员大多是“翻模”技术人员，还有一些是具有一定技术工作经验的专业人员，BIM 技术的发展和应用需要技术型的BIM 人才，更需要管理型的BIM 人才，但是具有丰富项目经验的技术或管理人才，很多都已经身居要职，不愿意突破舒适区，也不会去负责或参与BIM 工作。现状是在大多数的企业和项目中，BIM 人员已经越来越边缘化，很多人逐渐离开了BIM。总结来说，BIM 的发展离不开企业人才发展机制和行业对于职业发展的认同，健全知识结构体系，合理规划人才发展的职业通道，培养人才同时留住人才，只有这样BIM 才能持续推动发展下去[1]。

4.4.2 VDC 虚拟设计和施工技术

建筑的设计和施工过程主要涉及建筑、结构、电气、给排水、暖通、精装修等多个专业参与的复杂系统，传统的二维设计无法做到各专业间的相互协同，医院项目复杂性与专业性突出、涉及专业多样、功能复杂、机电管线密集、施工管理难度大，施工过程中的管理工作大都依靠项目管理者的个人经验，这往往给项目的各种管理带了许多不确定性。本项目利用Revit2021、Fuzor2021、3D Max 等软件，实现三维协同设计和虚拟建造，让项目管理变得更加科学可靠。

VDC（Virtual Designand Construction）虚拟设计和施工是在现场实际建造之前，项目团队在虚拟环境中模拟设计和建造的流程。从本质上讲，VDC 先是Virtual，然后Real 的“Build Twice”。两次建造的目标是优化施工工序顺序、节约施工时间、减少返工、降低施工成本和优化人材机投入[2]。要真正实现数字化施工，发挥施工总承包单位的EPC 优势，实现最优设计、科学策划、高效组织管理、合理工期与成本的多赢目的，BIM技术是必不可少的。

4.4.3 IPD 整合项目交付管理模式

美国建筑师协会（AIA）提出的 IPD（Integrated Project Delivery）项目整合交付模式是一种结合BIM 技术的建筑项目执行模式，其理论重点在于应用BIM 技术辅助专业协同整合以提升项目的整合效益。IPD 是一个建造流程和合作方式比较理想化的状态，主要的特征是合作高度协同化，业主、设计、总包、分包等参与方在设计阶段就参与到项目中, 通过应用BIM 技术进行虚拟建造,共同对设计进行改进,并共享收益、共担风险。IPD 的核心是从项目一开始建立一个由项目主要利益相关方参与的一体化项目团队，这个团队对项目的整体成功负责。BIM 是支持IPD 成功高效实施的技术手段，IPD 是最大化BIM 价值的项目管理实施模式，传统的项目实施模式是设计、施工等参与方的分阶段介入，其结果就是设计阶段的BIM 模型仅仅包括了设计方的知识和经验，很多施工问题还得留到施工现场才能解决[3]。

医院项目具有复杂性与专业性突出、涉及专业多样、功能复杂、施工管理难度大等特点,探索应用IPD 项目管理模式十分必要。本项目以建筑暖通系统的制冷机房施工为切入点,构建基于IPD 模式的协同管理体系和组建一体化项目团队。IPD 模式虽然项目前期投入时间精力多，但结果表明最终是可以节约相当长的工期和不小的成本。

5 结语

制冷机房装配式施工在我国建筑机电安装工程中的应用处于初期阶段，只要我们从业人员引起足够重视，积极推广和应用，不断探索和总结，提升施工工艺和管理水平，将缩短工期和绿色施工的效果展现出来，并能够让企业提升经济效益。机房预制装配式施工是机房工业化发展的必然趋势。

绿色建筑、工业化建筑、BIM 技术是影响建筑业未来发展的3 大重要因素。其中，绿色建筑是未来建筑行业发展的指南针，未来的建筑技术也一定会向绿色、循环、低碳的方向发展。未来的装配式建筑是一种生产方式，而BIM 技术就是绿色建筑与装配式建筑前进的催化剂。发展BIM 技术与建筑工业化融合的绿色建筑将是未来建筑业的主要目标。