陸正卿 方維嵐 劉會(huì)杰

BIM技術(shù)在卷煙廠建設(shè)質(zhì)量控制中的重要性

陸正卿 方維嵐 劉會(huì)杰

BIM技術(shù)是數(shù)字卷煙工廠信息化建設(shè)的重要組成部分。本文對(duì)某卷煙廠建設(shè)過(guò)程中對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用的實(shí)踐進(jìn)行分析，對(duì)BIM技術(shù)對(duì)卷煙廠建設(shè)過(guò)程質(zhì)量控制的重要性進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

項(xiàng)目總用地面積約55.39公頃（830.85畝），建設(shè)用地面積約42.98公頃（642畝）。場(chǎng)地中間被一條東西向的河道分成南北兩個(gè)地塊。北地塊（生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)區(qū)）用地面積約30.85公頃，南地塊（科技研發(fā)區(qū)）用地面積約12.13公頃。

本項(xiàng)目技術(shù)服務(wù)的主要目標(biāo)是：利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)技術(shù)手段的創(chuàng)新，提高建設(shè)工程設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量，合理安排建設(shè)周期、控制建設(shè)成本、降低運(yùn)營(yíng)成本，全面提升項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的總體質(zhì)量。

二、BIM技術(shù)對(duì)施工圖設(shè)計(jì)過(guò)程質(zhì)量控制的重要性

傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)在工程建設(shè)行業(yè)中出現(xiàn)諸多問(wèn)題：二維圖紙難以將各方意圖全面表達(dá)，設(shè)計(jì)中出現(xiàn)錯(cuò)、漏、碰、缺導(dǎo)致施工中不斷出現(xiàn)返工、變更現(xiàn)象，導(dǎo)致質(zhì)量、成本、進(jìn)度不易控制；項(xiàng)目建成后資料分散，諸多施工信息丟失，不便于運(yùn)營(yíng)設(shè)施的管理。

1.BIM技術(shù)對(duì)施工圖設(shè)計(jì)過(guò)程的質(zhì)量控制作用

（1）三維可視化

設(shè)計(jì)師利用Revit建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備系列設(shè)計(jì)軟件創(chuàng)建各專業(yè)的三維模型。涵蓋了全面的信息。可以有效地訪問(wèn)有關(guān)設(shè)計(jì)與幾何圖形、成本、進(jìn)度信息，所有這些關(guān)鍵信息均可立即獲得，從而可以更快更有效地制定項(xiàng)目相關(guān)決策。

允許項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)或文檔編制過(guò)程中隨時(shí)對(duì)項(xiàng)目做出更改，三維工程模型能自動(dòng)關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)二維圖紙的不當(dāng)表達(dá)和疏漏，省去了繁重、低價(jià)值的反復(fù)協(xié)調(diào)與人工檢查工作，提高檢查質(zhì)量。這使項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可將更多時(shí)間投入項(xiàng)目關(guān)鍵問(wèn)題。

由三維模型能夠自動(dòng)生成的平、立、剖、大樣、節(jié)點(diǎn)、統(tǒng)計(jì)表等所有視圖間都保持關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了“一處修改、處處更新”的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，避免了所有的人為錯(cuò)誤，節(jié)約項(xiàng)目成本。

（2）管線綜合

在三維空間內(nèi)統(tǒng)籌安排各類管線的空間位置，綜合協(xié)調(diào)管線間以及與建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備間的矛盾，避免管線間及管線與臨近構(gòu)件間相互產(chǎn)生干擾，解決管線在設(shè)計(jì)階段的平面走向、立體交叉時(shí)的矛盾，以及建設(shè)順序上產(chǎn)生的矛盾。

BIM模型只要對(duì)項(xiàng)目做出更改，由此產(chǎn)生的所有結(jié)果都會(huì)在整個(gè)項(xiàng)目中自動(dòng)協(xié)調(diào)。創(chuàng)建關(guān)鍵項(xiàng)目交付件（例如可視化文檔和管理機(jī)構(gòu)審批文檔）更加省時(shí)省力，因此可以更快更好地交付工作，信息模型提供的自動(dòng)協(xié)調(diào)更改功能可以消除協(xié)調(diào)錯(cuò)誤,提高工作整體質(zhì)量

2.施工圖設(shè)計(jì)過(guò)程BIM技術(shù)實(shí)施內(nèi)容

本項(xiàng)目是建立在建筑信息模型的基礎(chǔ)上的建設(shè)咨詢服務(wù)項(xiàng)目，實(shí)施內(nèi)容主要包括BIM模型設(shè)計(jì)服務(wù)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證服務(wù)、三維管線綜合設(shè)計(jì)服務(wù)、輔助施工組織管理服務(wù)、展示素材制作和技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)等七大服務(wù)。

3.施工圖設(shè)計(jì)過(guò)程BIM技術(shù)實(shí)施方式

（1）BIM模型設(shè)計(jì)服務(wù)

BIM模型設(shè)計(jì)服務(wù)包括根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)圖紙建立的初始模型，設(shè)計(jì)檢查及施工配合優(yōu)化模型、最終竣工模型。

BIM模型設(shè)計(jì)包含實(shí)施范圍內(nèi)各子項(xiàng)的各個(gè)相關(guān)專業(yè)，具體包括：

建筑結(jié)構(gòu)：樁基、墻體、屋面、門窗和系統(tǒng)支架的三維模型；

給排水、暖通：管路、附件、配件和管路保護(hù)層的三維模型；

電氣及智能與信息、自控和消防自控系統(tǒng)： 管線、附件、配件和托架的三維模型。

公用設(shè)備：相關(guān)通用設(shè)備的基礎(chǔ)模型及設(shè)備參數(shù)定義。

（2）設(shè)計(jì)驗(yàn)證服務(wù)

設(shè)計(jì)驗(yàn)證服務(wù)主要是依據(jù)二維圖紙數(shù)據(jù)創(chuàng)建的BIM初始模型，對(duì)各專業(yè)圖紙數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)專業(yè)間和專業(yè)內(nèi)的沖突干涉問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)分析。

圖1　碰撞檢測(cè)示例

碰撞檢查包括以下三個(gè)方面：專業(yè)內(nèi)部碰撞檢測(cè)分析；專業(yè)間的碰撞檢測(cè)分析；設(shè)計(jì)變更后的碰撞檢測(cè)分析。

專業(yè)內(nèi)部碰撞檢測(cè)分析：依據(jù)經(jīng)業(yè)主方確認(rèn)的各專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)項(xiàng)目范圍內(nèi)各子項(xiàng)的公用專業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)主干管道之間進(jìn)行自檢碰撞檢測(cè)分析，并提供檢查分析設(shè)計(jì)模型和各專業(yè)碰撞分析報(bào)告。

專業(yè)間的碰撞檢測(cè)分析：依據(jù)經(jīng)業(yè)主方確認(rèn)的管線綜合專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)項(xiàng)目范圍內(nèi)各子項(xiàng)公用專業(yè)之間的系統(tǒng)主干管道進(jìn)行碰撞檢測(cè)分析，公用專業(yè)系統(tǒng)主干管道與建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行碰撞檢測(cè)分析，并提供檢查分析設(shè)計(jì)模型和相關(guān)碰撞檢測(cè)分析報(bào)告。

設(shè)計(jì)變更碰撞檢測(cè)分析：在變更前期對(duì)變更方案可能對(duì)其他專業(yè)造成的影響，以及影響的范圍進(jìn)行分析,驗(yàn)證變更方案的可行性。變更方案確定后依據(jù)經(jīng)業(yè)主方確認(rèn)的專業(yè)設(shè)計(jì)變更圖紙及管線綜合設(shè)計(jì)變更圖紙，修改設(shè)計(jì)變更范圍內(nèi)的專業(yè)模型，對(duì)設(shè)計(jì)變更范圍內(nèi)的公用專業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)主干管道之間進(jìn)行碰撞檢測(cè)分析，公用專業(yè)之間的系統(tǒng)主干管道進(jìn)行碰撞檢測(cè)分析，公用專業(yè)系統(tǒng)主干管道與建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行碰撞檢測(cè)分析，并提供檢查分析設(shè)計(jì)模型和相關(guān)碰撞檢測(cè)分析報(bào)告。

（3）三維管線綜合設(shè)計(jì)服務(wù)

①三維綜合管線設(shè)計(jì)

在BIM初始模型的基礎(chǔ)上對(duì)公用專業(yè)（機(jī)電）主干管路進(jìn)行綜合管線設(shè)計(jì)和綜合吊支架布置設(shè)計(jì)，在施工之前與專業(yè)組協(xié)調(diào)確定各主干管線的空間位置數(shù)據(jù)。

圖2　三維綜合管線設(shè)計(jì)示例

②預(yù)留洞口、預(yù)埋套管與綜合管線布置方案的驗(yàn)證優(yōu)化

實(shí)施內(nèi)容：根據(jù)已確定的綜合管線模型對(duì)建筑結(jié)構(gòu)預(yù)留洞口、預(yù)埋套管位置進(jìn)行驗(yàn)證，提前確定預(yù)留洞口、預(yù)埋套管的位置數(shù)據(jù)，減少施工返工。

③綜合管線深化設(shè)計(jì)（專業(yè)設(shè)備、分支管路、地下車庫(kù)、重點(diǎn)區(qū)域或動(dòng)力機(jī)房）

實(shí)施內(nèi)容：在設(shè)備采購(gòu)招標(biāo)、室內(nèi)裝修深化設(shè)計(jì)方案確定后，對(duì)動(dòng)力機(jī)房?jī)?nèi)的專業(yè)設(shè)備進(jìn)行模型深化設(shè)計(jì)，明確各設(shè)備管路接口位置數(shù)據(jù)，對(duì)與設(shè)備連接的主干、分支管路進(jìn)行綜合管線深化設(shè)計(jì)，同時(shí)依據(jù)室內(nèi)裝修深化設(shè)計(jì)方案對(duì)綜合管線設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化。

圖3　三維綜合管線深化設(shè)計(jì)示例

三、BIM技術(shù)對(duì)施工過(guò)程質(zhì)量控制的重要性

BIM技術(shù)為項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程提供直觀的溝通輔助工具，利用基于三維模型的直觀模擬進(jìn)行討論、溝通、協(xié)調(diào)，在工程規(guī)劃階段就對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行檢驗(yàn)、評(píng)估，促使一些非常細(xì)小的細(xì)節(jié)在施工之前就容易協(xié)調(diào)一致，減少因多方書面或語(yǔ)言表達(dá)誤解產(chǎn)生的歧義與扯皮現(xiàn)象，從而為項(xiàng)目建設(shè)順利實(shí)施提供強(qiáng)大的溝通輔助。

1.BIM技術(shù)對(duì)施工過(guò)程的質(zhì)量控制作用

（1）施工指導(dǎo)

由BIM模型創(chuàng)建的施工圖，配以重點(diǎn)部位的三維詳圖，三維設(shè)備安裝圖等，對(duì)項(xiàng)目施工、特別是設(shè)備安裝過(guò)程將起到重要的指導(dǎo)作用。

可以同步提供有關(guān)建筑質(zhì)量、進(jìn)度以及成本的信息。施工人員可以促進(jìn)建筑的量化，以進(jìn)行評(píng)估和工程估價(jià)，并生成最新評(píng)估與施工規(guī)劃。計(jì)劃產(chǎn)出結(jié)果或?qū)嶋H產(chǎn)出結(jié)果易于分析和理解，并且施工人員可以迅速為業(yè)主制定展示場(chǎng)地使用情況或更新調(diào)整情況的規(guī)劃，從而和業(yè)主進(jìn)行溝通，將施工過(guò)程對(duì)業(yè)主的運(yùn)營(yíng)和人員的影響降到最低。還能提高文檔質(zhì)量，改善施工規(guī)劃，從而節(jié)省施工中在過(guò)程與管理問(wèn)題上投入的時(shí)間與資金。

（2）施工模擬

各專業(yè)的BIM模型，可以在Navisworks中做4D施工模擬，在施工前結(jié)合施工進(jìn)度計(jì)劃表先行體驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施工程，作為后期的施工進(jìn)度管理和施工現(xiàn)場(chǎng)管理的重要參考。

通過(guò)建造模擬服務(wù)輔助工程項(xiàng)目管理和施工建造，增進(jìn)項(xiàng)目各方溝通效率，合理安排施工周期，提高施工質(zhì)量，節(jié)省建設(shè)投資。

2.施工過(guò)程BIM技術(shù)實(shí)施方式

在項(xiàng)目施工管理過(guò)程更好的應(yīng)用BIM技術(shù)，提升施工項(xiàng)目的組織管理水平，針對(duì)BIM現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用需求，我院自主開發(fā)了基于BIM技術(shù)的EEP 可視化項(xiàng)目管理系統(tǒng)、EEP三維綜合交付系統(tǒng)（PC版、移動(dòng)版）

（1）項(xiàng)目模型管理

實(shí)現(xiàn)對(duì)本項(xiàng)目三維信息模型的組織、管理、版本控制、模型工作包拆分以及模型的選擇、平移、縮放、漫游等功能，同時(shí)為進(jìn)度模擬和工序模擬提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）可視化標(biāo)段劃分

根據(jù)業(yè)主標(biāo)段劃分的總體思路，協(xié)助項(xiàng)目經(jīng)理將標(biāo)段與設(shè)計(jì)模型相關(guān)聯(lián)，可以隨時(shí)查看每個(gè)標(biāo)段下關(guān)聯(lián)的模型信息，避免工程內(nèi)容的重疊與遺漏。

（3）施工進(jìn)度模擬

針對(duì)階段性施工分解計(jì)劃，在可視化項(xiàng)目管理平臺(tái)中按施工任務(wù)時(shí)間先后順序，在施工實(shí)施前，進(jìn)行更細(xì)粒度施工過(guò)程模擬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，制定相應(yīng)的解決或規(guī)避辦法，從而更好地開展施工前預(yù)防和施工中指導(dǎo)工作，不僅有效掌控施工進(jìn)度，同時(shí)也能夠減少工程變更，提高工程的整體質(zhì)量。

（4）關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工序模擬

關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工序模擬是施工工序與設(shè)計(jì)模型的三維可視化集成。根據(jù)工序的拆分與BIM模型的關(guān)聯(lián)，逼真地模擬現(xiàn)實(shí)施工中的工序場(chǎng)景，輔助相關(guān)人員驗(yàn)證當(dāng)前施工工序方案是否合理，并進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，避免因施工順序錯(cuò)誤導(dǎo)致的重復(fù)勞動(dòng)、材料浪費(fèi)、延期等。

四、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代化、工業(yè)化、信息化是我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展的三個(gè)方向，BIM技術(shù)將成為中國(guó)建筑業(yè)信息化未來(lái)十年的主旋律。住建部編制的建筑業(yè)“十二五”規(guī)劃明確提出要推進(jìn)BIM協(xié)同工作等技術(shù)應(yīng)用，普及可視化、參數(shù)化、三維模型設(shè)計(jì)，以提高設(shè)計(jì)水平，降低工程投資，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、建造、投產(chǎn)到運(yùn)行的全過(guò)程集成運(yùn)用。本項(xiàng)目的實(shí)施正是基于BIM技術(shù)展開，是符合國(guó)家政策要求的新技術(shù)的應(yīng)用，有利于推動(dòng)建筑工業(yè)化和提高行業(yè)信息化的水平。

（作者單位：陸正卿，方維嵐，上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司；劉會(huì)杰，機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司）