喬培華

(上海市安裝工程集團(tuán)有限公司 上海 200080)

0 引言

近年來，建筑機(jī)場領(lǐng)域積極響應(yīng)民航局發(fā)布的《四型機(jī)場建設(shè)導(dǎo)則》，將BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用在機(jī)場建設(shè)中，取得了良好的效果。如深圳機(jī)場、鄂州機(jī)場等建設(shè)項(xiàng)目均入選四型機(jī)場的建設(shè)名單[1]，BIM技術(shù)在機(jī)場的建設(shè)中主要應(yīng)用方面有BIM三維模型建造、施工質(zhì)量控制等，其應(yīng)用愈加成熟[2]。

上海機(jī)場T1航站區(qū)機(jī)電管線排布復(fù)雜，傳統(tǒng)的CAD制圖手段和施工技術(shù)，已經(jīng)無法滿足建設(shè)要求。因此，采用BIM技術(shù)輔助設(shè)計(jì)，通過BIM三維數(shù)字化和信息化的特點(diǎn)，解決機(jī)場建設(shè)施工中的難題，為BIM技術(shù)在機(jī)場建設(shè)中的應(yīng)用提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1 工程難點(diǎn)分析

1.1 改造條件復(fù)雜

上海機(jī)場T1航站區(qū)改造項(xiàng)目為對(duì)原址進(jìn)行改造，整體效果圖如圖1所示。該項(xiàng)目共5層，其中地上4層，地下1層?？偨ㄖ叨葹?4 m，總面積約127 300 m2(改造面積74 538 m2，其余為新建面積)。改造后分布為“L”型，分為A樓、B樓及交通換乘大廳，南北和東西方向分別為411 m和335 m。項(xiàng)目在建設(shè)過程中，BIM技術(shù)除了在深化設(shè)計(jì)及施工管理中運(yùn)用外，也延伸到設(shè)施設(shè)備運(yùn)維階段。

圖1 上海機(jī)場T1航站區(qū)整體效果圖

該項(xiàng)目由于建設(shè)年代久遠(yuǎn)，經(jīng)過多次改造與擴(kuò)建，既有建筑及機(jī)電管線條件復(fù)雜，改造措施涉及拆除、新建和局部改造，在需要保留部分機(jī)電系統(tǒng)的情況下，完成改造工程。

1.2 專業(yè)類別繁多

該項(xiàng)目機(jī)電系統(tǒng)包含：強(qiáng)電、給排水、離港控制、暖通、泊位引導(dǎo)、信息顯示、安檢信息、登機(jī)橋等系統(tǒng)。各專業(yè)系統(tǒng)類別繁多，各類機(jī)電管線布置走向復(fù)雜，各專業(yè)施工隊(duì)伍眾多，協(xié)調(diào)量、交叉施工、相互配合的難度較一般民用工程大。

1.3 運(yùn)維需求高

施工后期的物業(yè)管理中，機(jī)電各項(xiàng)設(shè)備在人工維護(hù)模式下，經(jīng)常碰到故障設(shè)備無法及時(shí)排障，對(duì)設(shè)備的預(yù)警或其他可能存在的危險(xiǎn)作業(yè)更無法精確預(yù)判。而本項(xiàng)目借助BIM的三維數(shù)字化特點(diǎn)，結(jié)合空間和屬性信息特征，對(duì)提高運(yùn)營階段各設(shè)備的維護(hù)效率，將產(chǎn)生積極的作用。

2 BIM設(shè)計(jì)

2.1 建立團(tuán)隊(duì)架構(gòu)

在傳統(tǒng)的機(jī)電總承包模式下，由項(xiàng)目總工牽頭管理BIM的技術(shù)工作。項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)由BIM工作組和深化工作組組成，其中深化設(shè)計(jì)室主要負(fù)責(zé)前期策劃階段的BIM應(yīng)用，諸如：方案模擬、深化設(shè)計(jì)、模塊化施工設(shè)計(jì)等作業(yè)。BIM工作室的成員由通過專項(xiàng)BIM運(yùn)用培訓(xùn)，同時(shí)具備施工管理經(jīng)驗(yàn)的人員擔(dān)任，在工程開展過程中的施工管理應(yīng)用BIM，如質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、材料與設(shè)備管理、運(yùn)維信息錄入，以及對(duì)外BIM部門的協(xié)調(diào)等工作[3-6]。

2.2 實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)

軟硬件方面，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)使用REVIT系列套件及插件[7-10]，并在現(xiàn)場搭建數(shù)據(jù)服務(wù)器，便于整個(gè)機(jī)電總承包的資料精確及時(shí)傳導(dǎo)與共享。為明確BIM在實(shí)施過程中的細(xì)度要求，機(jī)電安裝項(xiàng)目部與總包單位協(xié)調(diào)溝通，反復(fù)核查雙方專業(yè)的建模規(guī)則，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，便于合模，提高了模型質(zhì)量。同時(shí)，依據(jù)運(yùn)維物業(yè)公司的需求，制定運(yùn)維模型交付細(xì)則，明確設(shè)施設(shè)備運(yùn)維信息錄入的深度、廣度和時(shí)間要求，防止在運(yùn)維階段發(fā)生竣工模型無法向運(yùn)維平臺(tái)傳遞信息的情況。

2.3 深化機(jī)電設(shè)計(jì)

各專業(yè)深化設(shè)計(jì)工程師依據(jù)施工圖按項(xiàng)目建模規(guī)則進(jìn)行模型搭建，確保模型的完整性及準(zhǔn)確性[5]。機(jī)電模型搭建均由各專業(yè)深化設(shè)計(jì)工程師完成，所以，相較傳統(tǒng)建模方式，碰撞點(diǎn)比傳統(tǒng)技術(shù)降低30%左右，工程師可以將更多的精力花在優(yōu)化管線走向上，以達(dá)到布局合理、降本增效的目標(biāo)。

3 施工階段BIM應(yīng)用

3.1 深化設(shè)計(jì)

基于BIM模型對(duì)機(jī)房深化設(shè)計(jì)的指導(dǎo)過程中，綜合考慮機(jī)房的各方向檢修空間與整體觀感，以及各處的操作空間，對(duì)機(jī)房設(shè)備與各類管線的布置進(jìn)行最優(yōu)化的方案模擬。模型深化完成后，進(jìn)行凈高分析，將目前存在的問題直觀展示給業(yè)主，讓業(yè)主了解現(xiàn)場的實(shí)施環(huán)境，明確最終的實(shí)施方案[11-14]。

深化設(shè)計(jì)工程師依據(jù)精確地模型進(jìn)行二維出圖。圖2為B區(qū)空調(diào)泵房，通過Revit模型的平面、立面、剖面圖及標(biāo)注輸出，保證二維圖紙的準(zhǔn)確性及時(shí)效性。同時(shí)在常規(guī)圖紙上添加三維模型，以便于施工人員正確識(shí)圖。

圖2 B區(qū)空調(diào)泵房

3.2 施工組織模擬

項(xiàng)目部建立各階段、各工況BIM場地模型和方案模擬模型，并賦予各臨時(shí)場地的使用節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行臨設(shè)布置、汽車吊旋轉(zhuǎn)半徑及吊裝模擬等方案模擬，確保方案實(shí)施的可行性。

3.3 三維掃描檢測

土建施工移交后，需對(duì)現(xiàn)場實(shí)施環(huán)境進(jìn)行測量測繪。特別針對(duì)改造區(qū)域，通過現(xiàn)場實(shí)際情況與模型關(guān)鍵點(diǎn)的比對(duì)分析，掌握現(xiàn)場情況，有效避免因土建誤差帶來的機(jī)電實(shí)施問題。

4 基于BIM技術(shù)的運(yùn)維管理

4.1 運(yùn)維平臺(tái)信息化系統(tǒng)架構(gòu)

針對(duì)該項(xiàng)目設(shè)施設(shè)備運(yùn)維要求，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)將FM(物業(yè)管理系統(tǒng))BIM(建筑信息模型)與IBMS(智能化樓宇控制平臺(tái))整合至一個(gè)平臺(tái)，為業(yè)主提供FM全生命期的運(yùn)維服務(wù)。平臺(tái)主要模塊有BA信息集成、設(shè)施設(shè)備臺(tái)賬管理、日常巡檢及計(jì)劃性維護(hù)等，平臺(tái)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 運(yùn)維平臺(tái)信息化系統(tǒng)架構(gòu)

在BIM模型接入過程中，為保證BIM模型輕量化運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)將施工方案、施工工藝等對(duì)運(yùn)維無效的數(shù)據(jù)清除，減輕服務(wù)器交互壓力。

4.2 產(chǎn)品編碼的唯一性

在機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，小到開關(guān)面板，大到機(jī)械設(shè)備，每個(gè)構(gòu)件對(duì)機(jī)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行都起到至關(guān)重要的作用。為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)預(yù)先將各系統(tǒng)的邏輯關(guān)系錄入到模型中，通過特定的編碼，結(jié)合BIM三維模型，直觀表達(dá)水、電、風(fēng)各系統(tǒng)間的邏輯關(guān)系。通過不同字段的排列組合，賦予每個(gè)構(gòu)件一個(gè)唯一的ID編碼。當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)，通過編碼連接模型和數(shù)據(jù)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可快速定位故障設(shè)備，了解相關(guān)設(shè)備信息和位置，提高物業(yè)管理團(tuán)隊(duì)的工作效率與質(zhì)量。

4.3 BIM瀏覽器

運(yùn)維平臺(tái)設(shè)置4種瀏覽方式，分別是：按設(shè)施專業(yè)分類、按空間位置、按設(shè)備編碼、動(dòng)態(tài)漫游，以滿足客戶端各個(gè)角色的使用需求，及時(shí)找到需要的模型信息。施工作業(yè)模型搭建時(shí)，施工員就將設(shè)計(jì)信息、安裝信息、廠家信息及時(shí)錄入。在竣工階段對(duì)現(xiàn)場機(jī)電管線再次復(fù)核，并及時(shí)修改模型，以確保與現(xiàn)場完全一致，為后期運(yùn)維創(chuàng)建一份準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。物業(yè)系統(tǒng)可利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化運(yùn)維管理，實(shí)現(xiàn)以數(shù)字化管理方式替代傳統(tǒng)人工管理。

4.4 巡檢和維護(hù)

物業(yè)管理人員可以借助BIM的三維數(shù)字化特點(diǎn)，依據(jù)BIM模型信息進(jìn)行檢索，了解設(shè)備的計(jì)劃維護(hù)信息及過往維護(hù)記錄等，以提高運(yùn)營階段各設(shè)備的維護(hù)效率。日常工作中，可設(shè)定多個(gè)重要復(fù)雜節(jié)點(diǎn)為巡檢點(diǎn)，手機(jī)定期自動(dòng)提醒進(jìn)行設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)檢查。可以第一時(shí)間將巡檢信息以照片形式線上反饋，如存在問題，立即發(fā)起整改審批，確保重要設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.5 BIM與BA系統(tǒng)的集成

管理平臺(tái)也做到了與IBMS系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。當(dāng)各類智能監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)異常，會(huì)自動(dòng)生成工單，同步至FM平臺(tái)及BIM模型中，提醒物業(yè)人員進(jìn)行檢修。同時(shí)實(shí)現(xiàn)管理平臺(tái)與水表和能源計(jì)量器的聯(lián)動(dòng)，對(duì)項(xiàng)目的能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理。通過這一技術(shù)，能降低機(jī)電系統(tǒng)故障報(bào)警率50%左右。同時(shí)，根據(jù)能耗管理整理的數(shù)據(jù)，為建筑的節(jié)能模型的建立和評(píng)估提供數(shù)據(jù)參考。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)的運(yùn)用，可為機(jī)電各專業(yè)在建設(shè)過程中的管線優(yōu)化布置、可視化進(jìn)度模擬、各類方案可行性提供支持，同時(shí)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目中各種信息的收集、存儲(chǔ)、查詢和調(diào)配等功能?；贐IM的后期運(yùn)維具有直觀性、空間性和集成性，不僅可以滿足建筑使用需求，增加各種投資收益，降低機(jī)電系統(tǒng)在運(yùn)行中的能耗，還能提高信息采集和集成的準(zhǔn)確性及效率。BIM技術(shù)的發(fā)展，可為項(xiàng)目建設(shè)全生命周期的成本、安全、質(zhì)量、技術(shù)和工期等控制提供有力支撐。