BIM技术体系在沙特国王港EPC项目中的应用

谢 豪 王雅娟

(中国电建集团山东电力建设有限公司，山东 济南 250000)

BIM(Building Information Modeling)是将基于3D模型的信息技术应用于设计、施工、运维的过程，自2000年以来逐步发展成熟。目前已被广泛用于各类工程项目当中，依托BIM技术实现项目可视化管理，改变各相关方依靠二维图纸进行项目建设和运营管理的工作方式，项目管理逐渐从粗放型、松散型管理向精细化、标准化、高科技化管理转型[1]。

基于BIM技术进行设计并直接从模型输出图纸可交付的方式被称为“正向设计”，目前全过程的正向设计在执行过程中均会面对一定的困难，本文介绍了从策划阶段到设计、施工阶段项目执行工作流程，以及施工阶段的典型应用，较好的将正向设计及BIM技术融入到了项目的管理体系中[2]。

1 项目背景

1.1 项目简介

国王港项目位于沙特东部阿拉伯湾沿岸。国王港项目南北跨度4.5km，东西跨度2.5km，总占地面积约11km2，建成后将成为全球规模最大的“超级船厂”。根据项目要求，国王港项目将使用BIM技术对项目的设计、采购和施工进行指导和服务。

1.2 BIM在项目中的应用难点

a.工期短、体量大。国王港项目设计周期一年，施工周期44个月，28000余份设计交付物均使用美国、欧洲、沙特及阿美公司的规范标准；工程BIM设计模型量、工作量大，包括1400个专业模型，总容量超过50GB，设计阶段构件数量达到400万。

b.标准要求高。根据业主EIR(Employer Information Requirements)对BIM要求及项目执行需求，模型LOD、LOI、COBie均有明确要求，BIM翻模方式不仅会产生大量专业设计师的重复劳动，并且不能实时有效地解决工程问题，只有正向设计才能真正为项目保驾护航。

c.施工协调困难。国王港项目全球分包参与，分包单位多，设计主体位于阿联酋迪拜，采购国际化程度高，共有沙特、中国、美国、英国、韩国等众多国家的500多家国际一流供应商，施工现场在沙特达曼，协调难度大。因此需要建立良好的协调机制以此提高工作效率。

为了克服以上技术难题，项目交由世界知名国际工程公司Jacobs进行设计及建模；并组建了以SEPCO总包方主导的，包括设计院(Jacobs)、水电三局、水电五局、SEPCO的BIM团队，以及编制了一系列BIM从设计到交付的手册、执行策略等管理体系文件，通过在此项目中实践、印证，最终形成了完整的工程的BIM正向设计体系[3-4]。

2 BIM应用标准及执行策略

2.1 BIM执行方案

本项目BIM采用的标准体系为英标，应用模式参照PAS-1192-2。为了更好地执行BIM及促进BIM技术为项目服务，在项目策划及执行过程中，项目部BIM团队编制了一系列程序文件指导项目执行(见表1)。同时协同各部门确定好相关工作流的具体操作流程以便项目各方顺利开展BIM应用相关工作，其中最主要的是明确了BIM整体工作流程，涉及项目的各个相关方包括业主、运营方、设计院、总包方等的职责见图1。

表1 程序文件清单

图1 项目整体BIM工作流程

2.2 通用数据环境

由于项目体量较大、涉及项目相关方较多，及考虑不同产品在各个方面的优势和弊端，项目决定设计团队内部采用ProjectWise、项目层级使用Aconex为CDE(Common Data Environment)通用数据环境(见表2)。设计协同通过ProjectWise进行，所有Revit模型存储在ProjectWise服务器中，BIM工程师与设计师都通过ProjectWise协同完成模型设计工作。在项目层，将通过Aconex进行协同，包括模型提交、文件图纸审批、供应商资料审批等。

表2 项目CDE通用数据环境

3 BIM设计阶段应用流程及典型应用

3.1 设计阶段工作流

在BIM设计过程中，按照项目策划阶段编制的建模手册进行正向设计三维建模协同工作，根据BEP进行相应的BIM过程管理和协同工作，整体工作流见图2，设计过程中的模型检查、碰撞检查、管线综合等工作流见图3。

图2 设计阶段工作流

图3 模型检测协同工作流

3.2 BIM出图

根据BEP中的碰撞检测工作流，在设计各阶段各专业完成模型设计后将进行各个专业之间的交叉碰撞检测，包含软碰撞和硬碰撞检测。完成碰撞检查工作后，根据工作流定义各个专业的碰撞问题并由BIM协调员检查后分配给相应专业工程师，专业工程师之间相互协调，最终解决碰撞问题，见图3。

经过模型审核、碰撞检测及专业协调后，根据在策划阶段策划的正向设计工作流，在BEP中策划符合设计院制图要求的图框、标识、注释等样式，并设定为出图样板，在出图阶段BIM模型可快速生成二维及三维图纸，见图4。由于模型真实反映了节点设计情况，对于复杂节点，通过二维与三维图纸的对照，非设计人员可以理解管廊的设计意图，有利于图纸审核与设计交底。同时，图纸与模型实时同步修改，大大地提高了设计变更效率。

图4 Revit模型在图纸信息

4 施工阶段BIM应用

4.1 施工阶段BIM策划

施工阶段BIM实施需在传统施工流程基础上进行BIM施工流程再造，建立基于BIM的协作化实施模式，使施工过程运转流畅，从而提高施工效率和水平，保障工程质量。施工阶段BIM实施流程主要包括组织策划、模型审核(碰撞检测)、施工模型变更深化、施工过程模拟优化、现场施工应用(例如工程量应用、AR应用、漫游展示等)和成果交付等步骤，见图5。

图5 施工阶段BIM工作流程

在施工阶段，项目总包方对BIM在施工阶段的应用进行了策划[5-7]，并细化为两级目标。Ⅰ级目标为较成熟也较容易于实现BIM的应用，并以此内容为切入点策划II级目标的实现，由于Ⅱ级目标涉及内容多、投入大或者面对技术挑战，因此作为本项目的应用研究点。在执行过程中根据项目的执行情况，会进行适当调整和增减，详细目标见表3；并对应用过程中的典型应用进行了详细说明。

表3 施工阶段BIM策划应用点

4.2 4D施工模拟

本项目采用Synchro Pro 4D软件作为施工模拟软件，施工模拟工作流程见图6，对每一个单体都开展4D施工模拟工作，4D施工模拟一方面通过进度模拟发现不符合实际工序的部位并形成4D报告，将发给项目控制部计划编制部门用于项目计划的升级，在本项目中由于4D技术的引入，使控制部编制的计划更加符合实际，更加可以准确指导现场施工；另一方面4D施工模拟或特殊施工方案的4D施工模拟将帮助相关工程师和施工团队更好地理解施工方案的实施过程与执行过程中的一些关键细节[10-12]。图7为实际进度与计划进度对比情况，其中左侧为计划进度模拟，右侧为实际进度模拟，通过演示对比能够直观地显示出滞后的作业。

图6 4D施工模型工作流

图7 计划与实际4D模型对比(主变电站4D模拟)

4.3 工程量提取

项目BIM团队结合相应软件的API接口开发了专门用于工程量提取的插件工具(已经申请了专利，专利号为2020SR0941796)，以便于更快速高效地对工程量信息进行提取和更新。原本整个项目的1300多个模型的工程量提取工作需要十几名工程师至少工作两周才能完成，开发模型数据提取插件后此工作由一到两名工程师在三天内即可完成，极大提升了BIM团队的工作效率。通过Revit软件编写的插件运行界面见图8。

图8 模型提取插件运行界面

项目BIM团队组织专人负责模型工程量数据提取和更新，图9为BIM团队提取后发布的工程量数据表，其他专业工程师直接通过网页浏览器Power BI即可访问，其中可对不同专业、单体、区域、标段等字段进行智能化归类汇总，相应工程师即点即得。

图9 项目工程量信息在线查询页面

5 结 论

文章重点说明了项目执行过程中各个阶段的工作流，通过设计阶段的正向设计有效避免了图模不一致的问题，通过碰撞检测、三维管线综合有效解决了设计阶段的问题，避免设计问题遗漏至施工阶段影响施工进度；通过施工阶段的BIM技术辅助施工，例如4D施工模型、工程量管理、施工深化，实现了项目的精细化管理。探索出了一条将BIM技术融入项目管理的思路，为后续项目BIM执行提供了较好的管理和设计经验与价值。