基于BIM技術(shù)的設(shè)備管線優(yōu)化

建筑信息模型（BuildingInformationModeling，簡稱BIM）。BIM是在原有CAD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種多維模型信息集成技術(shù)。通過應(yīng)用BIM模式創(chuàng)新，充分整合并利用工程項目全生命周期所涉及到的信息，不僅能夠縮短工程所需時間、節(jié)約資源成本，同時還可以幫助所有工程參與者提高決策效率和設(shè)計質(zhì)量；實現(xiàn)信息模型與工程施工管理行為完美組合。

1、BIM技術(shù)軟件與應(yīng)用價值

1.1BIM技術(shù)軟件概述

BIM技術(shù)軟件涉及領(lǐng)域比較廣，包含物從規(guī)劃設(shè)計、施工到運營管理整個生命周期。BIM技術(shù)軟件不是一個簡單的獨立軟件，也不是一類相似軟件，而是由多個不同功能的系列軟件通過繪圖平臺（圖形引擎）軟件及接口轉(zhuǎn)化軟件組合而成；并且能完成每種功能的軟件也不是只有一個產(chǎn)品。

BIM軟件技術(shù)所包含的軟件種類主要有BIM核心建模軟件、BIM方案設(shè)計軟件、和BIM接口的幾何造型軟件、可持續(xù)分析軟件、機電分析軟件、結(jié)構(gòu)分析軟件、可視化軟件、模型檢查軟件、深化設(shè)計軟件、模型綜合碰撞檢查軟件、造價管理軟件、運營管理軟件、發(fā)布審核軟件等，每一種軟件包含有多個產(chǎn)品。

1.2BIM技術(shù)軟件應(yīng)用價值

隨著我國經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，業(yè)也進入快速發(fā)展期，大規(guī)模城市化進程為新建帶來前所未有需求。在項目設(shè)計復雜性越來越大，而設(shè)計周期短、工期緊張的情況下，傳統(tǒng)計算機輔助設(shè)計方式面臨多重困難。而服務(wù)于業(yè)項目設(shè)計、建造、運營維護等整個生命周期的BIM技術(shù)軟件可為項目各參與方提供交流順暢、協(xié)同工作的平臺。

BIM技術(shù)對避免失誤、提高工程質(zhì)量、節(jié)約成本、縮短工期等已做出極大貢獻，其優(yōu)勢作用讓行業(yè)對其愈加重視。應(yīng)用BIM技術(shù)在各個專業(yè)設(shè)計進行碰撞檢查，不但能徹底消除硬、軟碰撞，完善工程設(shè)計，進而降低在施工階段可能存在的錯誤損失和返工的問題，還能做到優(yōu)化空間效果。

在BIM技術(shù)的幫助下，我們可以實現(xiàn)項目設(shè)計階段協(xié)同設(shè)計，施工階段建造全程一體化和運營階段對物智能化維護和設(shè)施管理，同時從根本上將業(yè)主、施工單位與運營方之間的隔閡和界限打破，實現(xiàn)BIM在建造行業(yè)全生命周期的應(yīng)用價值。

2、BIM技術(shù)在設(shè)備管線優(yōu)化應(yīng)用

工程設(shè)備管線主要包括強電、弱電、消防噴淋、綜合布線、給水、中水、污廢水排放、燃氣供應(yīng)、通風空調(diào)、防排煙和采暖供熱等，這些管線錯綜復雜，各預制構(gòu)件搭接處鋼筋密集交錯，如果在施工中發(fā)現(xiàn)各種管線、預制構(gòu)件搭接發(fā)生碰撞，將給施工現(xiàn)場的各種管線施工、預埋和現(xiàn)場預制構(gòu)件吊裝、制安帶來極大的困難。

因此，在施工前，采用BIM技術(shù)對管道密集區(qū)域進行綜合排布設(shè)計，虛擬各種施工條件下的管線布設(shè)、預制聯(lián)接件吊裝的模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場存在的碰撞和沖突，盡早發(fā)現(xiàn)施工過程中可能存在的碰撞和沖突，有利于減少設(shè)計變更，提高施工現(xiàn)場的工作效率。

2.1管線碰撞檢查優(yōu)化

碰撞檢查是指在電腦中提前預警工程項目中各不同專業(yè)（結(jié)構(gòu)、暖通、消防、給排水、電氣橋架等）在空間上的碰撞沖突。工程管線種類多、各專業(yè)管線相互交叉，施工過程中很難完成緊密配合，相互協(xié)調(diào)。利用BIM軟件平臺的碰撞檢測功能，根據(jù)各專業(yè)管線發(fā)生沖突時，有壓管讓無壓管，小管線讓大管線，施工容易的避讓施工難度大的，再考慮管材厚度、管道坡度、較小間距以及安裝操作與檢修空間，較后結(jié)合實際綜合布置避讓原則，完成結(jié)構(gòu)與設(shè)備管線圖紙之間的碰撞檢查，加快各專業(yè)人員對圖紙問題解決效率。

利用BIM軟件平臺碰撞檢測功能，預先發(fā)現(xiàn)圖紙管線碰撞沖突問題，及時反饋給設(shè)計單位，進行施工方案優(yōu)化等，減少由此產(chǎn)生的變更申請單，避免后期施工因圖紙問題帶來的停工以及返工，不僅提高施工質(zhì)量，確保施工工期，還節(jié)約大量的施工和管理成本，也為現(xiàn)場施工及總承包管理打好基礎(chǔ)，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。再結(jié)合BIM技術(shù)的可視化對施工管理人員及施工人員進行施工過程與方法模擬現(xiàn)場三維交底，使現(xiàn)場施工不再僅僅依靠平面圖紙，提高認知度，避免因理解不當而造成的返工現(xiàn)象，加快施工速度，提高現(xiàn)場工作效率。

2.2管材及附件管控優(yōu)化

（1）設(shè)計優(yōu)化。工程設(shè)備管線利用BIM技術(shù)對各類管材及附件等的路徑與尺寸進行優(yōu)化和管線綜合平衡設(shè)計，減少部分管線的長度和彎頭數(shù)量，找出較短路徑、較優(yōu)尺寸，做預留孔洞或管線預埋。據(jù)統(tǒng)計，因節(jié)省材料需用量而降低成本可達項目總造價的3%以上，有效降低材料成本，實現(xiàn)降本增效目的。以暖通風管的鋼板制作與安裝為例，按常規(guī)的制作與安裝方法，損耗量多數(shù)都會超過定額所規(guī)定的11%，通過應(yīng)用BIM技術(shù)，大大減少廢料，項目損耗率不足4%。同時，優(yōu)化施工工序與工藝，還可提高施工效率，減少返工。

（2）采購數(shù)量優(yōu)化。當前，絕大多數(shù)施工項目管材及附件一般是根據(jù)投標清單數(shù)量，再進行簡單審核審批進行采購，很難做到對施工用料的計算，經(jīng)常造成采購材料過剩，大量材料現(xiàn)場積壓、占用大量資金、工程成本上揚，或者采購不足，等工待料，無法滿足預訂工期要求；甚至材料申報審核不嚴造成錯誤采購，較后與業(yè)主扯皮，造成大量資金損失。而借助BIM模型審核，確保材料申報準確，降低材料采購數(shù)量誤差。結(jié)合施工程序及形象工程進度周密安排材料采購計劃，不僅能保工期與施工的連續(xù)性，而且能用好用活流動資金、降低庫存、減少材料二次搬運。

（3）下料優(yōu)化。傳統(tǒng)管材下料按照二維平面圖核算，平面圖與實際安裝會有較大差別，導致計算結(jié)果不準確。下料偏大則會造成建設(shè)費用和能源浪費，下料偏小則會造成系統(tǒng)不能正常工作。運用BIM技術(shù)后，在繪制好的設(shè)備管線模型中，讓BIM軟件自動完成復雜的計算工作，從而為管材參數(shù)的尺寸和選型提供正確依據(jù)。項目核算員、材料員、施工員等管理人員按施工規(guī)范要求，結(jié)合BIM三維模型向施工班組進行技術(shù)交底，將BIM模型中用料意圖灌輸給班組，用BIM三維圖、CAD圖紙或者表格下料單等書面形式做好用料交底，防止班組“長料短用、整料零用”，做到物盡其用，減少浪費及邊角料，把材料消耗降到較低限度。

（4）領(lǐng)料優(yōu)化。根據(jù)安裝工程管材及附件特點，嚴格按照設(shè)計施工圖及BIM設(shè)備管線模型，控制材料及使用數(shù)量，做到規(guī)格、型號、數(shù)量、參數(shù)完全準確。施工員根據(jù)工程實際進度，方便的提取施工區(qū)段管材及附件用量，在下達施工任務(wù)書中，附上完成該項施工任務(wù)的限額領(lǐng)料單，作為材料員發(fā)料控制依據(jù)，實行對各班組限額發(fā)料，防止錯發(fā)、多發(fā)、漏發(fā)等無計劃用料，從源頭上做到材料的“有的放矢”，減少施工班組對材料的浪費。

2.3人工與機械施工優(yōu)化

BIM技術(shù)可根據(jù)管線施工工序、進度、成本、質(zhì)量以及人力、機械、材料等施工信息，實現(xiàn)建設(shè)項目施工階段工程進度、人力、材料、設(shè)備、成本和場地布置動態(tài)集成管理及施工過程可視化模擬。按照施工過程可視化模擬結(jié)果，對各管線之間的工程施工邏輯關(guān)系等進行施工現(xiàn)場科學合理規(guī)劃，減少二次搬運，杜絕現(xiàn)場返工，特別是室外管線施工反復開挖，室內(nèi)管線施工反復搭拆架子問題。

（1）借助BIM技術(shù)現(xiàn)場施工過程模擬結(jié)果，將管材及附件擺放至指定位置，避免材料堆場影響施工導致材料二次搬運；其次運用BIM準確提取各區(qū)段管材及附件消耗量，施工人員根據(jù)此量將備用管材及附件搬運至用料區(qū)段，避免多運、漏運、錯運，造成二次搬運。據(jù)核算，大型超高層，管材及附的垂直運輸成本占到總?cè)斯こ杀镜?0%左右，現(xiàn)場材料二次搬運成本占到材料運輸成本的20%左右。

（2）運用BIM技術(shù)進行管線綜合深化，首先由于它的可視化糾錯能力直觀、真實，這使施工過程中可能發(fā)生的問題，提前到設(shè)計階段來處理，避免因各管材設(shè)備與土建結(jié)構(gòu)的交叉沖突而導致返工；其次是運用BIM技術(shù)完成預留孔洞定位圖，避免因孔洞預留不準而導致的二次開孔、返工問題；較后是運用BIM技術(shù)進行凈高復合，避免因管線標高不符合吊頂標高要求而導致各管線安裝返工。通過調(diào)整優(yōu)化出圖，科學安排施工順序，合理組織管線交叉施工，使各項工作有序展開，既保工程進度，又節(jié)省開支和降低工程成本。

3、結(jié)語

BIM技術(shù)是信息化技術(shù)在業(yè)的直接應(yīng)用，服務(wù)于建設(shè)項目的設(shè)計、建造、運營維護等整個生命周期。BIM技術(shù)為項目各參與方提供交流、協(xié)同工作的平臺，為避免失誤、提高工程質(zhì)量、節(jié)約成本、縮短工期等做出極大貢獻，其巨大優(yōu)勢作用讓行業(yè)對其愈加重視。

應(yīng)用BIM技術(shù)在設(shè)備管線的各個專業(yè)設(shè)計之間進行碰撞檢查，不但能徹底消除硬、軟碰撞，完善工程設(shè)計，進而大大降低在施工階段因錯誤造成的損失和返工問題，還可做到既優(yōu)化空間又便于使用和維修。

譬如應(yīng)用BIM技術(shù)碰撞檢測和三維可視化模擬等功能對某工程管道井中給排水水管、熱水管、燃氣管和風管等設(shè)備管線進行排布，各管線在豎井內(nèi)位置交叉，產(chǎn)生大量管路跨越搭接；通過調(diào)整各設(shè)備管線安裝位置，減少管路跨越搭接，優(yōu)化設(shè)備管線路徑，既節(jié)約材料，又使整體布局合理美觀，同時還可預留足夠的檢查維修空間。