摘要：文章通过BIM技术在相关工程中的应用，重点介绍了BIM技术在机电安装工程的施工技术管理及成本控制中的创新作用。
关键词：建筑信息模型；机电；安装；管理；碰撞检查；成本控制
1工程概况
某项目地上部分由3栋建筑组成，分别为A1数据中心、A2科技大厦、A6倒班宿舍；地下部分为西区地下室；总建筑面积156434m2。该工程机电专业包括:给排水及采暖系统、消防系统、通风与空调系统、高压变配电系统、低压配电系统、电气防火系统、智能化系统等30余项系统。
2 BIM技术在工程施工技术管理中的运用
2.1建立组织机构
BIM技术绝不仅仅是一个绘图技术，它更应是一种管理手段，在运用前建立完备的组织机构，明确责任分工是能否有效运行的关键。运用BIM技术的施工项目要在项目组建时，建立BIM技术运行组织机构，如图1所示。
图1 BIM运行组织机构
1)BIM总负责人及BIM经理需要在项目实施前统筹安排BIM运行的具体时间、工作项及各组的工作任务分工，并监督检查具体的运行效果。
2)建模组在项目实施前期，根据规定的计划周期进行模型搭建，分析碰撞报告，调整模型等工作。
3)应用组根据三维模型及施工组织设计，合理安排现场施工，协调生产进度，控制生产成本，定期对各方施工生产数据进行分析，及时纠偏。
2.2机电模型搭建及调整
以该工程A1楼为例，在机电建模前期组织专业人员对各专业施工图纸进行会审，将图纸中的丢项落项问题向设计院反应提前予以解决。
1)搭建模型模型搭建前，需要根据工程的复杂程度预估建模工作量，对于一般工程，各专业人员在完成图纸会审工作后，即可分别按照各自图纸进行建模工作，建模工作完成后，根据软件查找出的碰撞点，对模型进行调整，将碰撞点逐一消除。但对于复杂程度较高的工程，碰撞检查时往往会出现几千个碰撞点，后期模型调整的周期会很长，针对这类工程需要在建模前先对各专业图纸进行研讨，在初步确定各专业管线的大致排布方案，再进行模型搭建，这种方法虽然建模准备周期较长，但可大幅节省后期模型调整的时间。
模型搭建时，建模人员不仅绘制各类管线的规格、位置和标高，还要录入合同采购单价、材质、供货商名称等信息。以便编制合理的生产进度安排、精细化成本管理，奠定良好的运维基础。
2)碰撞统计模型搭建完毕后，可利用专用软件(如Naviswork等)对各专业管道的碰撞情况进行统计，查找碰撞点(见图2)，并逐一对每个碰撞点进行解决，这项工作主要是查找管线间的硬碰撞问题，使建模人员清晰看出各点位管线间的碰撞情况，从而制定有针对性的调整方案。
3)模型调整根据碰撞报告所反映的点位，各专业人员进行综合研讨，确定每一处的优化调整方案，要做到各专业管道间距合理，既要满足排布要求又要满足安装操作空间要求，如图3，4所示。
从三维模型及剖面图中可以清晰地看出电气桥架与通风管道出现了位置重叠的现象，管道排布凌乱，各专业管线没有合理利用安装空间，导致无法正常施工。针对这类问题，技术人员要在施工前将碰撞问题予以解决，调整时要将各种管线的支吊架设置需求、施工顺序以及电缆桥架内的电缆敷设、水暖管道的保温、各类阀门的维修操作空间等问题进行综合考虑，调整后的模型才具有真正的意义。
图2碰撞点位
图3结构三维模型
以图2所示的碰撞点为例，调整前弱电桥架布置过于分散，并且每根弱电桥架都向模型左侧有分支，可以将弱电桥架综合到三维模型的左侧进行布置(见图3b，图4b)。强电桥架与送风管道出现了重叠，如果只是将强电桥架的安装标高提高，会出现支吊架难以设置以及给敷设电缆带来不必要的操作难度，综合分析后将强电桥架向右移位，并且安装标高高于送风管道，不仅满足了敷设电缆的要求，也为桥架分支提供了条件。
2.3 BIM技术给技术交底带来的帮助
随着施工工艺日趋复杂，各专业交叉工序越来越多，传统的技术交底已无法达到非常形象的描述，容易使施工人员产生误解，造成施工做法不统一，甚至出现返工的现象。运用BIM技术可以将局部节点直观表现出来。本工程屋面配电箱安装局部节点如图5所示，按照规范要求室外安装的配电箱基础应高于地坪，这就需要土建专业在屋面先预留水泥底座，电气专业进行安装交底时，利用三维模型同时向土建专业和电气专业进行交底，使施工人员更直观地理解交底意图，避免误操作。
图4碰撞点剖面
图5屋面配电箱柜安装三维示意
2.4 BIM技术提高施工协调性
机电专业施工最忌讳各自为政，先占先得的思想，以往对各专业的施工管理多以协调会的形式，召集各专业单位共同协商安装空间和安装顺序的问题，虽能起到一定作用，但缺乏针对性，把控力度不强。利用BIM技术，技术人员和生产管理人员可以提前圈定管线密集区域，以图6为例，图左侧是变电室，右侧是锅炉房，从模型中可以看出在2个机房中间通道十字交叉处仅有不到9m2的空间，汇集了2根空调供回水干管、5根弱电线槽、1根普通负荷线槽、1根消防干线线槽、3根通气管、1根消火栓、1根喷淋、1根送风管道。梁底距地4.3m，为了保证整体高度不低于2.6m，需要在不到1.7m高垂直空间、9m2不到的水平空间内进行以上所有管道安装，安装难度非常高。如果不提前进行合理的策划，势必造成大量的返工窝工现象。
通过三维模型可以更快捷地让各方人员观察管线间的相互关系(见图7)，并根据需要快速地制作剖面图，通过剖面图中的管线上下层关系，可以制定出有实际针对性的施工生产安排，避免各专业盲目施工。
图6 局部三维模型俯视
2.5交付成果
BIM技术要实现指导施工的目的，需要向各参建单位交付具有准确信息标注的深化设计图纸，所以在工作开始前施工单位需要与建设方、设计院共同协商制定出图工作流程，本工程出图工作流程如图8所示。
图7 局部三维管线模型
图8 深化设计图出图工作流程
出图时应按照各专业分系统出图，图纸中应标清管线排布走向、规格、间距、标高等信息，对于管道翻弯以及施工难度较高的部位，可根据施工人员的需要，从不同角度对模型进行标注和出图，较传统施工图纸，传递图纸信息的能力更加高效。
3 BIM技术在施工成本控制中的应用
3.1成本控制的意义
成本控制的课题很大，意义也很大。成本控制关乎低碳、环保、绿色建筑、自然生态、社会责任、福利等宏大叙事。众所周知，有些自然资源是不可再生的，所以成本控制不仅仅是财务意义上实现利润最大化，终极目标是单位建筑面积自然资源消耗最少。施工消耗大量的钢材、木材和水泥，最终必然会造成对大自然的过度索取。其次，只有成本控制得较好的企业才有可能有相对的比较优势，成本控制不力的企业必将会被市场所淘汰。成本控制”也不是片面地压缩成本，有些成本是不可缩减的，有些标准是不能降低的，特别强调的是，任何缩减的成本不能影响到建筑结构安全，也不能减弱社会责任。我们所谓的“成本控制”就是通过技术经济和信息化手段，优化设计、优化组合、优化管理，把无谓的浪费降至最低，成本控制是永恒的主题。
3.2 BIM技术在工程成本控制中的优势
BIM技术在处理实际工程成本核算中有着巨大的优势。建立BIM的5D施工资源信息模型（3D实体、时间、工序）关系数据库，让实际成本数据及时进入5D关系数据库，成本汇总、统计、拆分对应瞬间可得。建立实际成本BIM模型，周期性（月、季）按时调整维护好该模型，统计分析工作就很轻松，软件强大的统计分析能力可轻松满足我们各种成本分析需求。基于BIM的实际成本核算方法，较传统方法具有极大优势：
1）快速。由于建立基于BIM的5D实际成本数据库，汇总分析能力大大加强，速度快，短周期成本分析不再困难，工作量小、效率高。
2）准确。成本数据动态维护，准确性大为提高，通过总量统计的方法，消除累积误差，成本数据随进度进展准确度越来越高。另外通过实际成本BIM模型，很容易检查出哪些项目还没有实际成本数据，监督各成本实时盘点，提供实际数据。
3）分析能力强。可以多维度（时间、空间、WBS）汇总分析更多种类、更多统计分析条件的成本报表。
4）提升企业成本控制能力。将实际成本BIM模型通过互联网集中在企业总部服务器。企业总部成本部门、财务部门就可共享每个工程项目的实际成本数据，实现了总部与项目部的信息对称，总部成本管控能力大为加强。
总之“BIM成本控制解决方案”，其核心内容是利用BIM软件技术、造价软件、项目管理软件、FM软件，创造出一种适合于中国现状的成本管理解决方案。首先定义一套通用编码标准，用于解析各种软件和体系的编码。整体解决方案包含了设计概算、施工预算、竣工决算、项目管理、运营管理等所有环节成本管理的模块，构成项目总成本控制体系。首先，①设计：由设计院制作BIM模型提交，作为所有各方建模的基础（设计院中间件+Revit）。②施工：采用基于BIM的工程量清单招标，要求乙方全部采用BIM投标（基于FM的招标条件+预算中间件+算量软件），施工预预算的信息都写入BIM。③PM：要求项目管理单位全面采用BIM-WBS中间件（项目管理中间件+普华软件），便于将来运营时回溯建筑构件的历史信息。④FM：要求运营单位全面采用BIM-FM中间件（FM中间件+Archibus），直接将BIM携带的建筑信息全部留给运营阶段，实现BIM价值的最大化项目成本控制是一个复杂的大系统，要整合各方面资源，形成合力。把各子系统纳入到大系统中，系统永远大于子系统之和。
采用BIM技术后，施工技术人员、生产管理人员可在施工开始前，对可能遇到的技术难点提早准备应对预案，合理安排施工计划，优化施工步骤，极大减少了因各工种交叉、管线排布不合理等因素造成的停工、窝工、返工现象的发生，一方面压缩了时间、人工、物料成本，另一方面减少了因拆改造成的工程质量下滑。生产统计人员可提前设置报量周期，将三维模型导入到算量软件，软件可以按计划时间自动计算当期完成实体费用，且多期报量内容可合并导出，便于查看多期报量的汇总。预算人员可以按照圈定的模型区域对比收入、目标成本和实际成本，计算区域范围内的盈亏和节超。
本工程通过使用BIM技术，各专业将图纸问题在施工前予以解决，提高了施工预判性，降低了施工管理难度，施工企业可以相应减少管理人员数量，以本工程为例，生产管理人员较同类工程减少了2人，每年可节省人员支出近30万元。并且由于根据三维模型所出具的深化图纸更具施工指导性，供货厂家可以直接根据图纸内容进行材料预加工，缩短了加工周期，为施工顺利进行提供了有力保障，目前该工程生产进度较原生产计划提前了20余天。
4结语
机电安装是工程项目最为复杂和繁琐的一个步骤，由于以前的2D出图，对预留点和碰撞点只能凭个人经验，造成大量的返工和浪费，那么BIM技术的出现很好的改变了这一现象，尤其是3D可视化的技术，把工程中每一个碰撞都清晰的反映在模型上，让施工方工作起来既方便又快捷。机电安装企业应用BIM技术，不仅因为BIM技术的三维碰撞检查功能能够给企业减少损失、降低风险，而且BIM技术的应用成果能够延伸到施工进度管理、材料管理、虚拟施工指导以及成本管理。在提高管理效率的同时，优化了以往的管理方式和管理流程，加强了各业务组室及各参建单位间的协调沟通能力，使企业的精细化管理迈向一个新高度，不断增强机电施工企业在建筑市场的竞争力。
参考文献
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论文作者:蒋忠华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/15
标签：模型论文; 技术论文; 成本论文; 成本控制论文; 管线论文; 机电论文; 各专业论文; 《基层建设》2018年第17期论文;