机电BIM模型集成在施工阶段的应用

林琦龙 陕西建工第十一建设集团有限公司

1 前言

目前，建筑行业正在渐渐朝着信息化技术方向发展，研究BIM 技术在机电安装施工中的应用，在项目全过程管控中能更好的发挥参考作用。将BIM 技术中的关键技术优势合理应用到机电工程的建设中，是目前机电现场施工管理模式中一种，直接影响着现场施工管理的水平。目前，许多机电工程领域的建筑和制造企业已经意识到BIM 技术在机电施工领域的重要性，改变了中国传统的管理模式。利用BIM 核心技术管理机电设备工程施工过程中的日常工作，从电气给水管道布置、各类给排水设施安装到施工项目进度控制、施工项目质量和监理等，形成统一的控制体系，使机电设备施工项目管理更加简单、高效、合理、有序。BIM 技术在电力工程建设单位中取得了普遍使用，也为电力工程建设的进步发挥关键价值。

2 BIM技术

2.1 BIM技术的基本概念

BIM技术指的是建筑信息模型，该项技术在建筑领域有着广泛应用，在建筑机电工程中主要应用于施工、工程设计等环节。建筑信息模型属于一种数据化工具，具有可视性、模拟性、出图性、优化性等几大特征。建筑信息模型可借助于三维数字技术注入建筑机电工程中，并可集中整合和处理建筑机电工程中所有环节的资料，并将整理完成的资料在3D 模型中体现出来，如此构建出建筑生命周期模型，便可统一掌控建筑工程相关信息。借助于该模型工程人员还可获取精准的数据，为后期制定施工决策方案提供数据支撑。

2.2 BIM技术的应用技巧

2.2.1 结果可视化

传统的建筑设计方式是二维平面设计，设计人员通过绘制线条进行表达，具体的构造方式则需要参与人员自行想象，给施工阶段带来很大的不确定性。而利用BIM技术，可立体化显示收集到的数据信息，使相关人员直接了解建筑的内部构造，从而保证施工进度和质量。

2.2.2 实施机电工程虚拟化

在设计期间，无法规避的会产生数据偏差，要是通过2D 工程图，需要设计师优化升级整个工程图这将拖慢施工进度。在该环节，BIM技术能够应用到测试与监督项目设计的整个环节，同时各个组件都能够合理的关联整个项目，实现高效修改部分区域，而其余部分不发生改动，进一步合理提高设计效率。

2.2.3 设计中的协调和优化管理

大多数建筑工程都需要各部门的人员配合工作，而传统的二维平面设计图纸并不能准确的展现数据信息，导致施工阶段存在很多冲突。例如供暖部门人员需要布置管道，而给排水工程同样需要布置管道，很容易导致两个部门工作发生冲突。而通过BIM 技术，可以生成各项协调数据，有效解决各部门工作间的冲突问题。

2.2.4 数据定位全面性

在建筑工程中利用BIM技术，可真实模拟机电工程的各个管线以及施工路线，将真实的施工情况利用BIM技术再现，并通过反馈的数据信息确定问题出现的原因，有利于制定正确的解决方案。还可通过数据定位，及时找到出现问题的位置，并制定解决方案，有利于提高施工质量和效率

3 机电工程的特点

机电工程重点涵盖了建筑工程施工结束之后与电气、通信、采暖、给排水等工程有关的项目，而在该部分施工操作期间，不管哪个环节不达标都会直接影响建筑的成功实施。

3.1 技术要求高

要想增强机电安装的施工水平，应该采用更加先进的安装技术、设备与材料。在使用各种机械设备时，要达到更高的标准，其中包括设备吊装与测试等；同时在验收各种类型的设备时，也会具有部分差异。另外，在电气设备施工操作时，所应用的关键材料十分广泛，其安装环节也相对繁琐。

3.2 覆盖范围广

机电安装与多样化的专业内容相关，并且在安装期间，还与设备的采购、安装、调试等工作内容息息相关。

4 在机电施工中应用BIM集成模型

现阶段，人们的日常生活与用电具有非常大的关联，同时人们对机电工程的标准也变得更加严格。由于现代化的高层建筑、大规模建筑结构非常繁琐，二维的平面设计图要想充分全面地表达设计意图具有一定的困难；而施工企业在机电施工期间采取粗放式管理，不但花费大量的人力、物力、财力，也常常使得管道与构件、管道与管道相互出现碰撞，更严重的还会再次返工，造成施工企业出现经济损失。将BIM集成模型应用到机电安装施工过程中，就能够提高施工效率，并完善施工组织设计，防止管线、管管之间发生碰撞，达到精细化、数字化的施工管理，并确保施工质量。

4.1 施工准备

以往机电施工准备阶段，应该选择和确定现场的运输线路，并优化临时的用电、用水、排水网络系统，同时设置好材料放置的区域，所以务必实地勘测。操作人员通过BIM 技术只用实现BIM 参数化模型和GIS 系统的交互，并了解GIS 系统中的水源、电力、地理信息等数据，再整体考虑技术标准、建筑地点、建筑面积、建筑高度、材料的应用情况等，就能够更高效地规划布置施工现场，节省了实地勘测的环节，节约大量的人力、物力。

4.2 建立模型

在建筑物机电工程施工期间，存在两种BIM模型构建方式。（1）在取得设计单位所提交的2D 设计之后，再通过BIM 技术进行3D 模型的创建。（2）在设计过程中，创建BIM的基本模型，在施工期间，就能够把设计最开始的建模放置到和施工存在关联的模型当中，不用反复多次的建模。在应用该种建模方法时，应该将软件对接，并且实现设计过程与构造过程相互转换，能够得知，不管通过何种BIM建模的形式，都需要从建筑机电工程的规划、设计以及施工的角度补充与更改模型数据库的关键点，从而保证数据库完整性。

4.3 碰撞试验

在建筑机电工程中，需要安装大量的管线，包括供暖管线、供水管线等。传统的平面设计技术只能标注大概的位置，无法准确描绘数据信息，常常会出现施工碰撞等情况，包括管线与设备碰撞、管线与管线碰撞等，对施工进度和施工质量造成了严重的影响。而将BIM技术应用在机电工程施工中，可有效检测碰撞，合理进行管线布局，从而保证施工进度和质量。例如，技术人员需要收集施工现场各管线的分布数据，并将数据信息输入计算机中。将管线的分布情况显示在BIM建筑模型中，可及时发现各管线存在的碰撞问题，并结合与分析实际施工情况，重新规划管线布局，从而实现最佳布局效果，可以有效避免碰撞问题的发生，避免对施工质量和进度造成影响而增加工程成本。

4.4 预留预埋

在进行机电施工的后期阶段，对设备和管件预留预埋也是十分重要的环节。预留主要涵盖了对墙上、板上的各种管道预留空地，而预埋主要指的是预设埋线管、开关盒、过路盒、分线盒等线盒，要是提前预留在剪力墙上的洞孔或者预埋套管部位产生误差，就会由于计算失误导致返工，更严重的还会对建筑结构的受力造成影响。以往的技术人员只能将预留预埋的计划呈现在二维平面的设计图上，不可避免地会发生漏、错、缺、碰的情况，还不能了解机电系统管线能否发生交叉、拐弯现象。而在使用了BIM 技术之后，预留预埋操作能够更多样化地呈现建筑构造三维可视化信息，精准察觉孔洞预留需要的大小、规格、高度与地点，以及测算预留孔洞能够承受建筑结构的受力，进一步防止不必要的返工操作，提升施工质量。

4.5 虚拟施工，全面检查

在建立模型、碰撞试验并对管线预留预埋之后，要想确保机电施工的可操作性，还可以通过BIM技术的应用，按照GIS 系统收集现场所有环境数据，包括季节、气候等不可抗力因素实施动态预测，并将其模拟呈现在电脑上，演示机电施工的整个过程，并在虚拟的操作过程中发现问题并合理解决。通过虚拟操作的动态调整，也极大地增强了方案的可操作性和合理性。在虚拟施工完成之后，还应该更加充分了解机电系统管线设备的空间整体效果、空间规划等，达到美观的目的。

4.6 帮助机电末端设备与装饰定位

在整体的建筑机电施工过程，末端设备和装饰的定位配合占据了重要地位，其和建造施工的美观及可靠性有着紧密联系。施工时，机电末端设备和装饰的定位配合较难把控，同时，因为施工工人实际水平的差异，常导致施工时机电末端设备和装饰定位配合之间问题重重。在这样的情况下，合理利用BIM技术，在施工前就对机电末端设备和装饰的具体网格设计进行建模并不断修改，充分考虑不同零部件间的参数差异，可以有效帮助精准定位的实施，对实际施工具有指导意义，提高工程美观程度。

4.7 工厂化预制

经过工厂化预制这一过程，即能够帮助施工提前准备，还可帮助施工进度得到提升。最为关键的是，利用BIM 技术能有效延伸施工时间和空间，帮助缩短工期，降低施工危险性，最大程度的提高施工质量，节约施工成本。比如，工期紧张时，在方案确认后，即使土建还无法提供施工场地，也可以通过BIM技术虚拟建造，对某些大型、复杂构件提前进行工厂化预制。BIM 技术具备对构件部件的具体形状、尺寸，后续安装全面模拟的能力，提前把数据和模型发送至预制工厂，提前预制模型和参数，施工时只需直接组装，极大地缩短了工期。

4.8 模型云运用

从建筑机电施工的角度出发，BIM技术能够帮助模型的云运用，具有重要意义。BIM模型包含了建筑构件的一切信息，数据量庞大，对操作模型的硬件具有较高要求。而将模型存放在云端，即可在施工现场通过便携设备查看、操作模型。以云端为平台，可以帮助建筑机电工程中，设计模型、施工工序模型的沟通，并现场查看，实时、实地指导施工现场的工作人员、物资、安全等。

5 BIM技术在机电管理中的相关应用

在机电工程项目开展的过程中，管理工作也是非常重要的一项内容，通过BIM技术的应用可以达到高效的管理水平，在构建模型当中可以模拟出施工的管理方法，对推进项目的开展有着积极作用。

5.1 施工材料的统计

建筑信息模型在建筑机电工程中的应用主要是通过以下流程，具体包括：首先，应针对工程实施建模，而后以此为基础与实际情况联系，将系统所用的材料型号和规格等数据一并统计，以为项目的管理和策划等提供一定的数据保障。因施工过程中不同施工阶段对材料的要求有着一定的差异，因此，具体操作的过程中，务必要以各个施工阶段确定的施工材料要求为准，进而在与建筑信息模型联系的条件下获取相关的数据。此类技术在建筑机电工程的有效应用，极大地保障数据模型在具体施工过程中的应用价值，对材料的计划安排、人力部署等都有着显著的促进作用。另外，对于建筑机电工程施工管理等高效率的推进提供了切实保障。

5.2 施工进度的管理

对于建筑机电工程来说，涉及的进度模拟一般都是在特定软件的应用下进行，这样可提升工作效率。工程管理主要是对当天的工作内容做出明确，同时还包括一些特定的标注。

工程施工的进度监督借助于特定的软件即可进行，而即便出现一些突发情况也能及时有效地处理和防控，对于保障机电施工稳定高效地推进有着极为重要的促进作用，而这也是此类高效技术能够广泛应用的重要原因。

5.3 对工程造价成本的控制

因BIM技术中有三维图形模式，且还能呈现出框图出价的效果，对于工程预算无疑是极为便捷的，且所达到的预算也会更为精确。与此同时，此类技术还能进行资金的实时跟踪，业主投入资金后即可完成相应的追踪和更新记录，不管什么时间都可查阅以上记录。另外，此类技术在计算变更部分造价以及提升资金利用率方面，也有着极为显著的应用价值，而这也是其能够科学高效推进的一个重要原因。

5.4 竣工结算

通过BIM 中央数据库可将大量涉及项目的信息存储进来，比如变更签证、合同、价格以及工期等，这样可有利于很好地调用以及共享与项目相关的各项信息。结算人员可直接通过BIM 数据库调取出结算费用、审核工程量等相关资料信息，可防止由于图纸缺失或者竣工结算资料完善性不足等问题，导致工程结算无法顺利开展。另外，还能够有效减少竣工结算所涉及的工作，比如涉及变更、工程签证、竣工图纸绘制等。借助于BIM 技术能够实现三维可视化核对工程量，从而有效提高工程计量的准确性和效率以及工程结算速率，有助于后期结算工作顺利展开。

6 结束语

建筑信息模型主要是以建筑工程相关的专业数据和建筑工程的整体框架为准，构建相应的三维模型，显然直观性较之以往的二维模型更为显著，且仿真性和模拟性方面也比较突出。因此，其在建筑机电工程中的应用，确实有着重要的现实意义。利用BIM技术建模，施工阶段的每个环节以及各个要素等都能处在精细的管控之下，而立足于三维模型进行施工现场的指导也会更为高效科学，极大地保障了机电工程施工的便捷化和科学化。