BIM技术在海外变电站施工履约应用研究

1 国家政策及相关行业发展

近年来，国务院、建设部等相关单位，频繁颁发强制应用BIM技术的文件。2011年住建部下发《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》，纲要中第一次直接提到了BIM技术。2016年国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见指出，要健全标准规范体系，创新装配式建筑设计。2017年国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见指出，加快推进BIM在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的应用。住房城乡建设部关于印发推进建筑信息模型应用指导意见的通知也指出，应指导和推进BIM的应用，加强顶层设计，系统推进BIM在建筑领域应用。住房城乡建设部关于印发2016-2020年建筑业信息化发展纲要的通知指出，到2020年末，建筑行业甲级勘察、设计单位，以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术一体化集成应用。该纲要还特别强调了BIM与大数据、智能化、移动通讯、云计算和物联网等信息技术的集成应用能力。除国家层面的政策外，湖北、贵州、江西、河南、重庆、北京等省（市）也相继颁发了BIM相关政策，提出对BIM技术应用的全面要求。到目前我国已初步形成BIM技术应用标准和政策体系。

国外BIM的应用早于国内。美国于上世纪70年代提出BIM的概念，2007年成立Building SMART联盟，先后于2012年和2015年发布两版美国国家BIM标准。日本大量的设计公司、施工企业于2009年开始应用BIM。2012年，日本建筑学会发布了日本BIM指南。英国政府强制要求使用BIM。2011年英国内阁办公室发布了“政府建设战略”文件，明确要求到2016年，政府要求全面协同的3D BIM，并将全部的文件以信息化管理。

广联达BIM产品既可以用于大型标杆工程，也能服务中小型建造项目。其应用项目类型包括民宅、商场、综合应用体、厂房、机场和地铁等。北京地铁19号线一期工程首次引入BIM技术，以BIM技术为协同化管理平台，建立了北京市轨道交通BIM应用技术标准与管理模式。500kV静安（世博）地下变电站作为国内最大的逆作法深基坑施工项目，通过采用BIM技术，有效解决了地下管线敷设复杂、交叉作业频繁以及施工环境恶劣等难题。欧洲最大基础设施建设项目英国Crossrail铁路采用BIM解决方案，实现了预算的严格监管和控制，其BIM应用代表了当前BIM应用的最高水准。

2 设计院应用BIM总体介绍

设计院在总承包项目管理过程中存在弱项。在只能派出少量项目管理人员的条件下，无法全面掌控项目现场管理过程，因此需要一套全面的系统来对项目进行管理。而BIM技术能够将设计图形三维信息化，将施工过程的各类信息整合到一个平台之中。因此通过BIM技术能够极大地减少设计院在EPC项目管理中的弱项，从而提升设计院BIM技术应用水平和项目精细化管理能力。

目前设计院对于BIM的研究应用主要从两方面出发：一是数字化设计中心，重点从事BIM在三维设计方面的工作。数字化设计中心目前开展近60个项目的三维设计工作，其中30多个输变电项目，参与国网系统内的数字化设计科研开发工作。二是技术经济创新工作室，重点研究BIM技术在项目管理中的应用。技术经济创新工作室作为以造价咨询为主体的团队，结合其他相关人员开展BIM技术在项目管理中的应用。其中以黄冈蕲春河西工业地产和泰国益梭通变电项目作为应用点。

目前BIM技术在设计院施工项目中的应用仍处于初始阶段。为了实现全面应用BIM技术从而进一步提高设计院项目管理能力的目标，需建立可行的制度，将BIM技术在施工项目中的系统性应用通过制度方式明确下来，形成一整套可行的管理制度、可供操作和复制的管理流程，明确相关人员职责、奖惩措施以及相关的管理工具和使用方法等。制度的建立需要试行制度并寻找试行制度的缺陷。因此首先要在海外变电站项目中应用BIM技术并试行管理制度，然后寻找和发现在实施过程中存在的问题，并根据反馈意见不断修正完善，最终建立一个适用于设计院体制下的管理制度。

3 管理工具和使用方法

近几年随着国内BIM技术的快速发展，市场上推出了多种BIM相关软件：中国建筑科学研究院出品的PKPM软件、探索者结构（AutoCAD平台）插件、鲁班系列软件、广联达系列软件、品茗系列软件、比目云插件等。设计院在泰国益梭通变电站试点项目中采用的是广联达BIM系列软件。广联达BIM 5D技术的特点是：可视性、协同性、模拟性、可追溯性和可出图性。广联达BIM 5D以BIM平台为核心，集成全专业模型，并以集成模型为载体，关联施工过程中的进度、合同、成本、质量、安全、图纸和物料等信息，为项目提供数据支撑，实现有效决策和精细管理，从而减少施工变更，缩短工期、控制成本和提升质量。

BIM作为一个技术载体，横跨项目策划、设计、施工和运营等的全过程，承载项目的全寿命周期。在项目前期咨询阶段，BIM 5D技术能实现粗略建模，形象地提供项目初步模型，直观完成方案比选，同时快速利用工程数据中心既有成果，提供项目实施的策划方案。在勘测设计阶段，能实现三维设计，设计协同，减少传递误差，实现GIS建模，设计成品可以做到所见即所得。还能完成结构分析、性能分析、工程算量以及三维渲染出图。在施工策划阶段，能实现设计深化、设计碰撞校验、三维巡游管理、施工过程模拟、施工方案管理以及关键工艺展示等功能。在工程实施阶段，能实现质量跟踪、定位，安全跟踪、定位，进度跟踪，各种物料管理，三维可视化成果验收以及工程变更等工作内容。在运维阶段，能实现模型的全过程实施数据跟踪及动态反馈以及各种运维设施联动管理。BIM作为一种先进的工具和工作方式，极大地促进了项目全寿命周期的信息共享，提高了业主对项目全寿命周期的管控能力，同时也提高了项目各参与方的工作效率。

BIM 5D应用流程可以概括为四个方面。①模型专业选择。目前BIM所涉及的专业众多，建筑、结构以及机电等，在开展BIM应用之前，应当先确定自身的需求，确定自身BIM应用时所需哪些专业的模型数据。②建模软件选择。目前软件市场上BIM建模软件繁多且各具特色，在确定了所需模型的专业之后，应根据专业的不同选择相应的建模软件。③全专业模型集成。各专业模型建好之后，根据要求导出5D集成文件就可以在5D中进行全专业的BIM模型集成。④项目功能点应用。BIM 5D技术从技术、生产、质量、安全以及商务等多个方面实现信息的集成和互通，达到各方信息的协调统一。

4 泰国益梭通变电站BIM应用案例

在泰国益梭通变电站试点项目中对广联达BIM 5D软件的应用主要围绕四点展开：①全场模型管理、三维效果、漫游管理。②图纸校验。③质量、安全等的管理。④资料的管理。首先利用三维建模技术，将变电站二维图纸三维化，并导入到BIM的整合平台之中，然后将进度信息、造价信息等也填报到该平台之中，再次将这些信息之间相互关联起来，从而形成了一套项目管理准备资源。

4.1 全场模型管理、三维效果与漫游管理。

通过应用BIM技术将二维图纸等转化为可视化的三维模型，对建筑结构进行动态演示，能直观地观察建筑构件，分析建筑结构的功能布局等，进而掌控项目的微观构造和宏观布局。通过自定义巡游路线从不同角度实时观察项目三维实景，能够实现项目的沟通、讨论和决策都在可视化的状态下进行，进而对施工过程进行更好的管控，如图1和图2所示。

图1 三维视图建模示意图

图2 三维巡游示意图

4.2 图纸校验与反馈

变电站BIM三维模型具有可模拟性和可视化特点，通过对设计图纸中的电气、土建等环节进行检测，能及时发现存在的问题并进行校对、核查。传统的管线综合设计在二维条件下进行，很难表现管线系统的整体情况，容易出现施工错误。而BIM技术可以通过碰撞检查，对管线等进行调整，能有效减少返工的情况，保障工程顺利施工。在泰国益梭通变电站项目中通过模型编辑，发现总图项下的基础、道路等模型编制完成后与电气布置图下的设备有不匹配现象，并反馈给设计专业予以调整。

4.3 质量、安全、进度、成本等多维信息整合

通过BIM技术，实现5D条件下的施工模型，直观地进行项目建设过程管理，实现施工过程各阶段和各方面的一致性和连续性。

利用无人机技术，在项目施工过程中的每一个阶段，将最新影像发回到BIM 5D施工管理系统，准确识别并实时反映施工进度，精准掌握现场实际施工情况，优化施工资源配置以及科学地进行施工场地布置等，从而缩短工期、减低成本、提高质量。

现场发现问题后，利用摄影工具等记录现场质量情况，汇总现场图片视频信息等录入模型端口，通过定制化巡游路线和定期上传的现场摄影、视频等进行比对，实现质量安全控制关键点的管控，除网页端外，也可通过手机端实时查看现场质量安全问题并监督更改。

通过链接三维模型和预算费用，可实时查看时间计划安排下的人、材、机的统计情况，方便协调施工过程中各施工单位、各施工工种和资源的关系，有效促进项目施工过程中成本的管控，如图3和图4所示。

图3 网页端驾驶舱查看

图4 手机端信息收集

4.4 资料管理

BIM技术能够提供关于建筑项目的协调一致的、可计算的信息，实现信息共享和重复使用。

5 总结

BIM 5D技术将各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计方、施工单位、监理和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高项目效率和质量，实现可持续发展。本文研究成果可以让海外项目获得一种可以操作，可以复制，更加适用于设计院体制下的管理制度。通过这种模式化的管理方式，也能不断积累设计院管理成果，积累各项管理过程、生产过程的信息资料，为设计院成为国际化工程咨询公司打下坚实基础。