摘要：随着国家对电网工程投资规模逐年扩大，变电站建设工程量增多，项目管理工作、信息量剧增，传统的项目管理思维已难以满足大规模建设的目标或目的，因此引入BIM（建筑信息模型）技术及信息管理平台，为工程参建各方（监理、项目集成服务商、业主）开展日常项目管理工作提供有力的辅助工具，研究基于BIM技术应用的项目管理思维和落地应用，研究项目管理模式，解决以包代管的问题，利用模型统一工艺工法标准，解决施工班组工艺工法的差异问题；研究基于BIM技术应用的航拍、GIS、地质建模等技术方案，研究变电站工程工厂化预制、装配式施工等。BIM应用为大规模基础设施项目提供稳定、高效的“复制方法”。
一、概况
随着国家对电网工程投资规模逐年扩大，变电站建设工程量增多，项目管理工作、信息量剧增，传统的项目管理思维已难以满足大规模建设的目标。独立变电站工程含有站内、线路、对侧工程，其专业多而复杂、设备种类繁多，线路布置复杂，主要有专业设计间、接口协调，站址征地、环境影响等协调，线路路由经过的各管线权属、路权、属地权等协调，产生的数据量巨大，导致项目管理难度大。
当前变电站工程CAD方式的设计成果，难以将信息完成顺利地从设计、施工、运维阶段传递下来，造成信息遗漏、信息孤岛、而BIM可以实现全生命周期的全信息贯通。因此引入BIM（建筑信息模型）技术及信息管理平台，为工程参建各方（监理、项目集成服务商、业主）开展项目管理工作提供有力的辅助工具，针对主变电站建安工程施工承包商在施工准备、施工进场、竣工验交等环节，利用BIM技术进行施工管理。
首先按照建筑信息模型建模与交付标准、建模原则、模型几何及非几何属性、模型编码规则、质量控制及交付、模型构件库等标准，在应用BIM设计出图尚未完全普及的情况下，将二维图纸转化为三维模型，通过管线碰撞检测、逻辑规则碰撞等，对设计图纸进行纠偏、纠错及优化，实现设计少错化、无错化，实现变电站虚拟建造。
然后业主、设计、监理、施工承包商、集成服务商及设备材料供应商等参建方采用统一的信息管理平台，将变电站模型信息导入平台，以核心工具派工单为纽带，参建各方共同基于唯一的数据源进行协同工作，解决不同管理主体的信息孤岛问题。同时，基于模型，将安全、质量、进度、资源、信息等项目管理工作全流程自动化，按照一系列管理制度，自动触发工作任务，管理人员与信息管理平台的每一次交互都会受到系统规则的约束，过程管控更为精细化。
研究基于BIM技术应用的项目管理思维和落地应用，研究项目管理模式，解决以包代管的问题，利用模型统一工艺工法标准，解决施工班组工艺工法的差异问题；研究变电站工程工厂化预制、装配式施工等。过程中建立标准模型构件库、积累了工程数据，为大规模基础设施项目提供稳定、高效的“复制方法”。
二、BIM技术应用的主要工作内容及目标
项目管理是基于被接受的管理原则的一套技术方法，这些技术或方法用于计划、评估、控制工作活动，以按时、按预算、依据规范达到理想的最终效果。根据项目管理思维引出基于BIM的变电站工程建设项目管理主要工作内容及目标。
1）搭建以云端（分散式）数据储存系统为支撑的信息管理平台及多用户协同管理平台，实现项目管理全寿命周期内的信息数据的同步及共享。视频会议及通信系统的搭建及维护；
2）各专业设备、材料BIM模型的建模工作；
3）地面临时场地相关建筑物的规划及建模（包含管理用房区、材料加工区、材料堆放检验区、大型设备转运过渡区、地面管道开挖区域等），利用BIM技术杜绝地面临时场地相关建筑物的反复拆装、倒边等情况；
4）主变电站的建模工作，包括：主变电站本体（含建筑主体、电气设备等）、送电线路、电源变电站等；
5）上述第2）点范围内所包含的所有专业相关设备及材料的建模工作；包括但不限于：建筑装修、通风空调、给排水及消防、气体灭火、（FAS）火灾报警低压配电及照明、通信、110kV电缆线路、供电等。
6）上述第3）点各专业施工计划融合到主变电站建安工程总体施工组织设计中，为主变电站建安工程总体施工组织设计的可视化及编制WBS奠定基础。
7）利用项目管理软件，结合BIM模型及各专业、各工序的WBS，实现施工组织设计（含专项施工方案）的可视化，并可按照日、周、月、季度等细度对可视化施工组织设计进行细分，进一步保证施工组织设计的精细化及可执行性；
8）利用协同管理平台，开展施工阶段的安全管理、质量控制、进度控制、投资辅助管理，以及施工管理全寿命期内的资料归集、管理工作；
9）施工人员区域管理系统的搭建及维护，运用于安全文明施工的控制与管理，实现施工区域化作业票管控（含场内施工人员的作业区域控制，准入人员的授权，场内作业人员的数据统计等功能）。
10）实现工程的一体化、数字化，内容包括但不限于：主变电站整体模型（含主变电站建安工程施工阶段整合模型及主变电站建安工程竣工整合模型）、数字变电站所有设备及材料模型（含属性及非属性信息）、信息管理平台（含数据资料库、设备及材料模型库）；
三、BIM技术应用具体工作内容及要求
按照BIM技术应用的主要工作内容及目标，分阶段完成各专业BIM模型建模，后台数据库建设、跨区域的数据储存及共享网络架构建设、施工管理全过程信息平台搭建（含施工人员区域管理系统）等各项工作。具体工作内容及要求如下：
（一）施工前准备
1）根据设计单位提供的主变电站建筑图、结构图、电气安装及装修工程施工蓝图、各专业相关深化图纸完成包含主变电站主体、送电线路、电源变电站等区域结构的建模工作（标注规划红线）以及施工地面临时场地布置（标注征地、借地、退地区域）的建模工作。
2）利用3D激光扫描技术配合传统测量技术，完成上述第2）点所述区域内土建完工结构的测量工作，进一步修变电站框架结构模型。
3）根据各专业设备、材料供应商提供的设备（含内部零部件）外轮廓尺寸图、设备装配图、零件图、部件图、设备及零部件照片等相关资料、完成各专业设备及材料基础模型的建模工作。设备模型颗粒度应与运营维护可更换的最小单元相一致，为后期设备运维系统的接入提供基础条件。设备及材料的相关关键参数及信息（含生产厂家、生产日期、合同价格等）由主变电站建安工程承包人录入相对应的模型中。
4）在主变电站框架模型内完成上述各专业设备、材料、管道的整合，形成主变电站整合模型，并进行第一次管线碰撞分析（碰撞的输入规范由主变电站建安工程承包人负责汇总及输入），统计出设计错误清单，提交图纸会审会议讨论决策。并将图纸会审会议中决策的设计修改反映在主变电站整合模型中，经第二次碰撞分析验证无误后，形成主变电站施工设计模型，并导出二维施工蓝图。
5）按照施工工艺及质量管理体系两种维度编制相应的WBS，以实现施工工艺及质量管理分别进行虚拟建造。
6）实现施工组织设计、专项施工方案的可视化（4D虚拟建造），并利用可视化的便利，连同监理、项目集成服务商、设备供应商、发包人进行集中会审，对施工全过程的管理重、难点、安全风险点、可优化工序和工期的环节进行挖潜和梳理，形成切实可行的施工组织设计，并将总体施工组织设计拆分成日、周、月度、季度计划，并根据日计划编制工作包，下发至各施工班组。同时从总体施工组织设计中梳理出甲供设备到货计划需求，提交项目集成服务商，由集成服务商敦促甲供设备供应商落实。
7）利用BIM模型实现对施工人员的工序可视化技术及安全交底。
8）充分利用主变电站施工设计模型，减少各类材料的施工现场加工作业量。
9）实现施工管理全过程信息平台的开发及建设，实现该平台与发包人一体化平台的对接，同时该平台将作为各级管理人员参与工程管理重要的工具及该项目一体化、数字化移交的重要组成部分。授权人员可通过该信息平台进行信息的填报、查询、导出报表等工作。该信息平台应包括：集成交付模块、设备及材料信息管理模块、设备运维知识库模块、应急处理支持模块、档案资料模块等。
10）利用网络分散式同步储存、查询系统将全线（含本标段）各站点的信息进行串联。负责布置视频会议及通信（含有线及无线网络通信）系统的建设及维护，实现项目管理全过程的信息传递。同时主变电站建安工程承包人在车站施工现场提供无线网络接入热点，为现场管理人员就地信息的上传及下载提供软、硬件基础。
11）施工人员区域管理系统的建设及维护，通过施工现场准入授权、车站内设置权限检查热点等手段，实现施工人员作业区域的限定，超区域报警提醒，进场人员的资质审查，进出场人员统计，上报等功能。
12）按照附件2中所列的二维码相关要求以及发包人下发的设备、材料编码相关要求，对乙供设备及材料粘贴二维码，实现设备及材料到货、安装、调试、整改的各环节跟踪。
（二）施工实施
1）安全管理
动态跟踪施工风险点的开放及闭合，并与可视化的施工组织设计进行对比、分析、纠偏。编制重要工序的3D模拟，用于进场施工人员的技术及安全交底。同时利用施工人员区域控制系统，实现进场施工人员的动态管理，及施工人力投入的定期统计。
2）进场材料质量控制
利用施工管理全过程信息平台对进场设备及材料进行质量控制，进场设备及材料的相关合格证明文件及时录入信息平台。
3）施工质量管理
利用施工管理全过程信息平台实现对现场施工质量的控制管理。由监理人员针对现场的施工质量问题进行拍照上传记录，跟踪整改，并与验交阶段的遗留整改问题进行比对，作为对主变电站建安工程承包人及监理的考核指标。在BIM模型中建立数字化签章验收功能，通过数字签章，进行监理、施工、设计等单位在BIM模型中对检验批、分部工程、分项工程、单位工程的电子化验收。并可以从信息平台中导出符合国家、省、市的规范验收表。
4）施工进度管理
动态跟踪可视化施工组织设计（4D虚拟建造）的实施情况，对于设备、材料到货情况进行预警，同时利用二维码扫描，将现场情况与计划进行对比、分析及纠偏，实现施工进度控制管理。
5）设计变更管理
驻地监理负责对BIM系统模型和数据库进行施工阶段全过程的设计变更管理。由主变电站建安工程承包人将设计变更反映至BIM模型中去。
6）施工调试管理
施工调试阶段，由监理组织承包人对完成单机调试的各专业设备进行记录，并由承包人将相关数据（数据包括调试时间、调试的相关数据、调试人员名字、监理人员名字等）录入BIM模型中。由监理单位进行确认。监理单位可以随时从BIM模型中的数据库导出设备的调试情况统计表。设备调试情况统计表将作为设备功能验收的支持材料。
7）投资管理
以设备、材料模型中所连接的合同单价为基础，结合施工组织设计的可视化，统计月度、季度、年度完成的投资工程量。
（三）工程验交
1）针对BIM模型的移交内容包括：
a）主变电站建安工程施工阶段整合模型
对于设备模型的内部零部件进行了简化，其模型颗粒度与设备到货的颗粒度一致，满足跟踪设备到货、安装、调试进度的需求；
b）主变电站建安工程竣工整合模型
在主变电站建安工程施工阶段整合模型的基础上，对于设备模型进行了细化（保证设备内部零部件颗粒度满足表达运维阶段设备最小可维护单元的要求）。同时，对于设备运维阶段无需关心的内容，如：土建结构及墙体等，进行简化。
2）从车站施工设计模型中导出归档资料，并进行整理，实现工程实体与归档资料同步完成。
3）利用3D模型及后台数据库，二维码等手段，实现设备、材料“入库单”、“出库单”、“现场安装清单”、“退库清单”、资产移交清单“的匹配。
4）将包含施工过程中全部设计变更的车站3D模型转化成二维竣工归档图电子版，并在数据库中建立施工、竣工图纸查询功能。
5）对涉及到本项目的所有甲、乙供设备、材料的3D模型进行分类、整理，形成设备、材料标准模型库，提交项目集成服务商归档。
6）将主变电站竣工模型（含模型后台数据库）、信息平台等整体内容向发包人进行数字化移交。
（四）项目管理全过程通用要求
主变电站建安工程承包人、监理、集成服务商、设备供应商、发包人等参建各方将施工管理过程中产生的所有资料（含扫描件）在项目实施的各个阶段动态导入车站3D模型中。由主变电站建安工程承包人负责建立并维护后台数据库，对所有数据实现规范化管理。
四、BIM技术应用成果
基于BIM技术应用的项目管理过程落地应用有如下成果。
1）虚拟建造
通过管线碰撞检测、逻辑规则碰撞等成熟功能，对设计图纸进行纠偏、纠错及优化，实现设计少错化、无错化；
2）地质建模
通过先进的地质探测技术进行探测，再进行地质建模，提高对复杂地质条件的理解和判别，可视化地质模型对变电站基础处理方案提供验证和解释，并对地基处理工程量进行了量化，为信息管理平台补充土建施工管理的基础信息。
3）构件库
建立标准模型构件库为虚拟建造提供基础，为后续大规模基础建设提供灵活、多样的标准构件组合，促进功能、设计与模型的低成本复制，减少建模工作的重复性投入，创造模型应用的规模效益。
4）GIS应用
网络建模通常用于交通规划、水文建模和地下管网建模。
通过对变电站站址、周围环境、地质、线路管线等进行空间建模，利用GIS空间技术，直观解决管线施工、协调难题。
5）信息平台
模型作为特定工程对象的唯一数据载体，在设计、施工、运维阶段传递、发展，通过信息管理平台将工程项目中分散的数据，按照模型的逻辑关系集中、传递、继承，解决各阶段的信息孤岛以及信息碎片问题，解决数据采集的重复投入问题，降低信息成本，促进数据共享。
BIM应用将改变传统的思维、流程与工作方式，将设计、施工、运维纳入同一个紧密联系的系统中，形成新的“三角”思维关系，提高了设计质量；施工阶段的BIM应用促进了项目管理的去中介化，减少业主、监理、承包商、班组之间信息传递的中间层级，促进管理扁平化。例如，设计人员正深入掌握施工规范、了解运营需求，提高设计模型对施工、运维的适用性；工作方式将转变为网络化、协同式的一体化模式。
五、结束语
通过基于BIM技术应用的项目管理成果应用落地，形成新的项目管理模式，解决了以包代管的问题，利用模型统一工艺工法标准，解决了施工班组工艺工法的差异问题；为变电站工程工厂化预制、装配式施工等提供了依据。以大数据、信息共享为基础，BIM应用将为大规模变电站工程基础设施项目提供稳定、高效的“复制方法”。设计、施工、运维的三角新管理思维形成，促进信息和过程透明，提高参与方的协同效率。
论文作者:李福强
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/11
标签：变电站论文; 模型论文; 设备论文; 建安论文; 信息论文; 建模论文; 材料论文; 《基层建设》2017年第16期论文;