孫瑞峰 何 偉 海 涵 王 榮 李國偉

（國網(wǎng)陜西省電力公司建設(shè)分公司）

0 引言

近年來，隨著電網(wǎng)工程建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大及科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展升級(jí)，工程項(xiàng)目建設(shè)管理的科學(xué)化、數(shù)字化、信息化等特點(diǎn)也成為電網(wǎng)輸變電工程建設(shè)行業(yè)與時(shí)俱進(jìn)的要求。變電站（換流站）新（擴(kuò)、改）建工程項(xiàng)目的實(shí)施常受二維設(shè)計(jì)不直觀、設(shè)備物資差異化及項(xiàng)目管理人員經(jīng)驗(yàn)有限等因素的制約，導(dǎo)致施工過程矛盾頻現(xiàn)、關(guān)鍵工序監(jiān)管不到位、項(xiàng)目管理效率底下等情況出現(xiàn)。變電站（換流站）作為未來智能電網(wǎng)發(fā)展的承載基礎(chǔ)，其安全可靠建設(shè)承擔(dān)著重要的社會(huì)責(zé)任。因此，BIM技術(shù)與電網(wǎng)變電工程項(xiàng)目管理結(jié)合應(yīng)用研究的意義重大。

1 BIM 技術(shù)簡介及應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，通過3D數(shù)字化技術(shù)把工程中各專業(yè)、各階段及各種類與工程相關(guān)的信息納入數(shù)據(jù)模型之中，基于傳統(tǒng)二維CAD設(shè)計(jì)進(jìn)行建模、分析、模擬、演示及檢測，實(shí)現(xiàn)建設(shè)全過程管理的精益化、模擬化、可視化及數(shù)字化，對(duì)工程的設(shè)計(jì)、成本、進(jìn)度、安全及質(zhì)量進(jìn)行全面管控，為參建方提供協(xié)作共享平臺(tái)，能夠有效提高工程項(xiàng)目建設(shè)管理效率［1－3］。

目前，基于建筑行業(yè)傳統(tǒng)信息管理模式，結(jié)合BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，已使其廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)工程建設(shè)全過程，期間出現(xiàn)的各類問題也逐步通過實(shí)踐解決。針對(duì)電網(wǎng)變電工程項(xiàng)目建設(shè)而言，傳統(tǒng)模式的項(xiàng)目建設(shè)管理弊端愈加凸顯、工作環(huán)節(jié)日趨冗余繁瑣、管理成效不甚理想。將BIM技術(shù)與電網(wǎng)變電工程建設(shè)管理相結(jié)合，通過該技術(shù)智能化、可視化、數(shù)字化、共享化等優(yōu)勢(shì)，可全面有效提升項(xiàng)目建設(shè)管理效率，從而更好地服務(wù)于電網(wǎng)輸變電工程建設(shè)管理［3－4］。

2 BIM 技術(shù)在電網(wǎng)變電工程前期的應(yīng)用

電網(wǎng)輸變電工程初步設(shè)計(jì)作為后期施工及全過程建設(shè)管理的基礎(chǔ)，各專業(yè)初步設(shè)計(jì)的完整性、銜接性及可行性對(duì)項(xiàng)目后期的落地實(shí)施及建設(shè)管理意義重大。應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)工程所涉各專業(yè)開展數(shù)字建模、專業(yè)分析、工序檢測及模擬演示等工作，能有效深化設(shè)計(jì)深度、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、驗(yàn)證設(shè)計(jì)理念［5－6］。

BIM技術(shù)可提供全方位、立體化、全過程的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，豐富和完善三維模型，進(jìn)而為工程項(xiàng)目各參建方提供數(shù)字化、信息化、可視化三維共享管理平臺(tái)。應(yīng)用三維可視化模型并結(jié)合電網(wǎng)變電工程建設(shè)環(huán)境邊界條件，可對(duì)項(xiàng)目涉及的專項(xiàng)施工方案、涉網(wǎng)接入方案等開展深度審查，以確保工程建設(shè)的各類方案按計(jì)劃順利實(shí)施［7－8］。同時(shí)，經(jīng)過對(duì)電網(wǎng)變電工程項(xiàng)目全方位、多角度、分層次的剖析、診斷及掃描，將有效提高諸如工程物資梳理管控、工程量清單審查、設(shè)計(jì)各專業(yè)銜接的工作效率，為工程項(xiàng)目建設(shè)落地實(shí)施及項(xiàng)目管理提供可靠保障。

3 BIM 技術(shù)在電網(wǎng)變電工程建設(shè)階段的應(yīng)用

3.1 BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目安全管理的運(yùn)用

因大型輸變電工程項(xiàng)目管理存在作業(yè)周期長、工作點(diǎn)繁多、專業(yè)面交叉等特點(diǎn)，所以項(xiàng)目安全管理強(qiáng)度和難度也相應(yīng)增加。安全管控作為貫穿工程建設(shè)全周期管理的主線之一，借助BIM技術(shù)建?？稍?D模型空間直觀有效地開展各階段施工工序、各專業(yè)進(jìn)出場順序及所有設(shè)備安裝過程的模擬操作，特別是對(duì)電網(wǎng)變電工程建設(shè)過程涉及的深基坑開挖、電纜溝澆筑、管線敷設(shè)調(diào)整、設(shè)備就位安裝、三維碰撞檢查等方面，能行之有效的在施工前期發(fā)現(xiàn)并解決問題。經(jīng)過建設(shè)全過程模擬可梳理出不同階段、不同作業(yè)點(diǎn)、不同工序的安全風(fēng)險(xiǎn)及安全隱患，通過制定對(duì)應(yīng)的安全管控措施、明確安全管理職責(zé)、執(zhí)行安全管理規(guī)定，從而避免現(xiàn)場安全管控頻繁出現(xiàn)盲目性、滯后性、無針對(duì)性等情況［9－10］。變電工程擴(kuò)建設(shè)備安裝前三維安全碰撞檢查及設(shè)備實(shí)際安裝圖如圖1所示。主變擴(kuò)建工程變壓器安裝工藝演示模型及實(shí)際安裝圖如圖2所示。

圖1 BIM 技術(shù)下變電工程擴(kuò)建設(shè)備安裝前三維安全碰撞檢查及設(shè)備實(shí)際安裝圖

圖2 BIM 技術(shù)下主變擴(kuò)建工程變壓器安裝工藝演示模型及實(shí)際安裝圖

電網(wǎng)變電擴(kuò)建工程受所在變電站（換流站）內(nèi)帶電設(shè)備持續(xù)運(yùn)行的影響，項(xiàng)目建設(shè)管理的安全風(fēng)險(xiǎn)管控及其重要，除了保證參建單位人員的人身安全，還要保證涉網(wǎng)設(shè)備的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。與通過傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)圖紙放樣、結(jié)合設(shè)備運(yùn)行安全管理規(guī)程制定改、擴(kuò)建工程設(shè)備安裝工序的方法相比，對(duì)變電站（換流站）運(yùn)行設(shè)備及改、擴(kuò)建區(qū)域設(shè)備采用三維建模，應(yīng)用三維協(xié)同共享平臺(tái)開展施工區(qū)域與運(yùn)行設(shè)備測距來確定施工工序的方法，具有安全性、準(zhǔn)確性、便捷性等不可替代優(yōu)勢(shì)。將三維建模“實(shí)測”結(jié)果應(yīng)用于改、擴(kuò)建工程施工工序安排、風(fēng)險(xiǎn)隱患管控及停電配合搭接等工作，可有效提高改、擴(kuò)建工程設(shè)備安裝調(diào)試效率、風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)防控準(zhǔn)確性及項(xiàng)目安全管理針對(duì)性，亦可優(yōu)化停電施工方案從而降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

將BIM技術(shù)應(yīng)用于工程建設(shè)安全管理，將打破以往現(xiàn)場安全管控的概念及方式，改變了項(xiàng)目安全管理遲滯于建設(shè)進(jìn)度的情況。從項(xiàng)目建設(shè)伊始便制定工程建設(shè)全過程安全管控軸線，預(yù)先控制安全管理節(jié)點(diǎn)、提前制定安全管理措施、超前預(yù)演安全管理過程，解決了工程建設(shè)安全管控風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判難、方案制定難、現(xiàn)場執(zhí)行難等問題，從而為電網(wǎng)變電工程建設(shè)安全管控提供強(qiáng)有力的支撐［11－12］。

3.2 BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目質(zhì)量管理的運(yùn)用

為保證電網(wǎng)輸變電工程建設(shè)完成后設(shè)備的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)為運(yùn)行管理單位后期設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供可靠保障，質(zhì)量管理也是工程建設(shè)全過程管理的重要一環(huán)。

目前，電網(wǎng)變電工程現(xiàn)場質(zhì)量管理均基于電網(wǎng)輸變電工程建設(shè)質(zhì)量管理規(guī)定、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)開展，雖然這種方式具有工程質(zhì)量管理普遍適用性，但對(duì)工程建設(shè)全過程質(zhì)量管控而言仍存在管控措施制定不完善、執(zhí)行不全面、實(shí)施針對(duì)性薄弱等短板。結(jié)合BIM技術(shù)可在工程建設(shè)前期從人、機(jī)、料等方面制定詳細(xì)的項(xiàng)目質(zhì)量預(yù)控措施，提前對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工藝、關(guān)鍵工序及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)開展質(zhì)量管控模擬預(yù)演。一方面，對(duì)參建單位所有人員可進(jìn)行數(shù)字化、可視化、立體化工程建設(shè)質(zhì)量管理重點(diǎn)演示，從各專業(yè)實(shí)施細(xì)節(jié)上對(duì)質(zhì)量管控措施的執(zhí)行實(shí)現(xiàn)全方位交底；另一方面，可行之有效提高工程建設(shè)過程中質(zhì)量管控措施制定的前瞻性、實(shí)施的同步性、執(zhí)行的高效性。比如，可以開展變電站（換流站）新（擴(kuò)、改）建工程所涉及的深基坑開挖、接地網(wǎng)焊接、設(shè)備預(yù)埋件及基礎(chǔ)、電氣設(shè)備拼裝、綜合管線三維碰撞檢查等質(zhì)量管控要點(diǎn)模擬演示，在工程落地建設(shè)前規(guī)避可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題及缺陷［13－14］。

電網(wǎng)變電工程建設(shè)全過程質(zhì)量管控措施的執(zhí)行信息，可在各階段三維模型信息庫同步記錄，實(shí)現(xiàn)建設(shè)過程質(zhì)量管控信息的可傳遞性、可追溯性及可移植性，便于質(zhì)量管理信息的匯總、核對(duì)、查找及存儲(chǔ)。通過BIM技術(shù)在質(zhì)量管理過程的應(yīng)用，使工程的建設(shè)、運(yùn)行及遠(yuǎn)期改、擴(kuò)建等工作實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化、共享化［15－17］。

3.3 BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目進(jìn)度管理的運(yùn)用

電網(wǎng)變電工程項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度管理是保證輸變電工程按既定計(jì)劃完成建設(shè)任務(wù)，繼而開展設(shè)備調(diào)試啟動(dòng)運(yùn)行，從而強(qiáng)化電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的重要保障。項(xiàng)目進(jìn)度管理包含設(shè)計(jì)、物資、施工等方面，根據(jù)不同專業(yè)及階段又可以進(jìn)行細(xì)致的劃分。在工程前期，結(jié)合BIM技術(shù)已對(duì)工程項(xiàng)目開展了初步設(shè)計(jì)的深度深化、方案優(yōu)化及理念驗(yàn)證?；诖?，工程項(xiàng)目中土建、電氣及通信等專業(yè)所需設(shè)備物資信息（如材料設(shè)備規(guī)格、數(shù)量、型號(hào)等）均可通過三維技術(shù)軟件生成詳細(xì)物資清單，通過導(dǎo)出的物資清單結(jié)合模塊化三維模型和初步設(shè)計(jì)方案，可在物資招標(biāo)階段避免出現(xiàn)設(shè)備物資誤報(bào)、錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)，同時(shí)也可提前規(guī)避諸如非通用設(shè)備物資需特殊處理的情況出現(xiàn)。工程建設(shè)所需物資清單確定后，將工程建設(shè)計(jì)劃與BIM技術(shù)下三維模型工序模擬演示相結(jié)合，可進(jìn)一步全面制定電網(wǎng)變電工程物資供應(yīng)需求計(jì)劃。

隨著工程項(xiàng)目建設(shè)計(jì)劃的確定，工程建設(shè)階段土建及電氣等專業(yè)的施工進(jìn)度及專業(yè)間的配合也很重要。尤其是施工方各專業(yè)間的配合，基于應(yīng)用BIM技術(shù)建立的三維模型共享平臺(tái)，在執(zhí)行過程中可有效地開展建設(shè)進(jìn)度糾偏及專業(yè)間信息共享管理，建設(shè)管理信息傳遞的實(shí)時(shí)性、及時(shí)性和準(zhǔn)確性能夠保障工程項(xiàng)目如期完成建設(shè)任務(wù)。電氣專業(yè)可實(shí)時(shí)查詢土建專業(yè)施工進(jìn)度，對(duì)土建專業(yè)施工可能影響電氣設(shè)備安裝的施工細(xì)節(jié)，電氣專業(yè)均可進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測并將問題與相關(guān)方及時(shí)溝通解決，以保證電氣設(shè)備安裝調(diào)試按期實(shí)施，進(jìn)而為工程項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度要求保駕護(hù)航［18－19］。電網(wǎng)變電工程GIS電氣設(shè)備安裝模型如圖3所示。

圖3 BIM 技術(shù)下電網(wǎng)變電工程GIS電氣設(shè)備安裝模型

3.4 工程項(xiàng)目管理中BIM 技術(shù)與其他技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用

科學(xué)技術(shù)水平的不斷更新升級(jí)與發(fā)展推廣，出現(xiàn)了諸如VR（Virtual Reality，即虛擬現(xiàn)實(shí)）、3D掃描、3D打印等新科學(xué)技術(shù)。各類新興技術(shù)與電網(wǎng)輸變電工程建設(shè)管理相結(jié)合，也將從各方面助推電網(wǎng)工程建設(shè)管理的效率及水平［20］。

BIM技術(shù)與VR技術(shù)（Virtual Reality，即虛擬現(xiàn)實(shí)）的結(jié)合應(yīng)用，能夠更立體、更形象、更高效開展工程項(xiàng)目建設(shè)管理工作，在提升建設(shè)進(jìn)度管理效率、合理進(jìn)行人員機(jī)具調(diào)配、各階段施工質(zhì)量驗(yàn)收等方面將有極大發(fā)展前景。

BIM技術(shù)與各類電磁仿真軟件及算法的結(jié)合應(yīng)用，對(duì)于電網(wǎng)輸變電工程前期意義重大。特別是如今城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，電網(wǎng)工程建設(shè)規(guī)劃需兼顧考慮電源布點(diǎn)合理化、路徑走向最優(yōu)化、人居影響最小化等問題。通過BIM技術(shù)與仿真算法的結(jié)合，可驗(yàn)證電網(wǎng)設(shè)備建設(shè)運(yùn)行后電磁環(huán)境與人居邊界環(huán)境的兼容性，促進(jìn)電網(wǎng)輸變電工程的前期規(guī)劃、中期建設(shè)及后期運(yùn)行的科學(xué)合理性。

BIM技術(shù)與GIS（Geographic Information System，即地理信息系統(tǒng)）的整合應(yīng)用，通?？蔀楣こ探ㄔO(shè)前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作和工程決策提供幫助。在電網(wǎng)輸變電工程中可同時(shí)提供BIM模型中的材料信息及GIS的地理空間分析能力，從而廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)的土方工程仿真、進(jìn)度管理、設(shè)備物資管理等方面。

BIM技術(shù)與3D打印的集成應(yīng)用，可以在設(shè)計(jì)階段利用3D打印技術(shù)將BIM模型打印為微縮模型，特別是針對(duì)電網(wǎng)變電擴(kuò)建工程，因涉及工程物資不一致性影響，為了更好服務(wù)于項(xiàng)目建設(shè)管理，可以進(jìn)行特殊設(shè)備精細(xì)化模型及高精度制作。通過BIM＋3D打印技術(shù)的集成應(yīng)用，制作的微縮模型可有效輔助參建人員更直觀理解工程建設(shè)方案，為工程落地建設(shè)及項(xiàng)目建設(shè)管理提供更好支撐。

4 結(jié)束語

在當(dāng)前我國變電站（換流站）新（擴(kuò)、改）建工程建設(shè)管理過程中，通過結(jié)合新興科學(xué)技術(shù)并將BIM技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)變電工程建設(shè)的各個(gè)階段，能夠有效提升工程項(xiàng)目建設(shè)成本、施工安全、工程質(zhì)量等工作的管理效率，構(gòu)建信息化、數(shù)字化、可視化的項(xiàng)目管理方式，形成全過程、立體化、全覆蓋的建設(shè)管控模式，滿足電網(wǎng)工程建設(shè)在工程前期規(guī)劃設(shè)計(jì)、中期建設(shè)施工、后期運(yùn)行管理等全壽命周期管理的各項(xiàng)要求，更好的推動(dòng)能源互聯(lián)智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展。