溫洪偉 王 昊 石永剛

(中冶北方(大連)工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116600)

0 引言

BIM(Building Information Modeling)是一種建筑設(shè)計信息模型，它通過將一個項目的相關(guān)建筑設(shè)計數(shù)據(jù)整合到一起并組成建筑模型，使用數(shù)字信息仿真技術(shù)來模擬某建筑物的實際信息。通過采用參數(shù)模式，能夠在整個項目規(guī)劃、運維等全生命周期內(nèi)對所有建設(shè)項目的有關(guān)信息實現(xiàn)整合、共享與傳遞，以便科學合理地規(guī)劃、設(shè)計、建造和管理建筑及各種設(shè)施。近年來，BIM技術(shù)已經(jīng)在各種管道工程中開展了廣泛的運用，并獲得了明顯的應(yīng)用成果。本文以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)總結(jié)了近年來BIM技術(shù)在管道工程中的實踐運用情況，并對其應(yīng)用前景做出了分析與展望。

1 BIM技術(shù)的特點與優(yōu)勢

1.1 可視化

BIM技術(shù)有五大技術(shù)優(yōu)勢，即可視化、協(xié)同性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性。在傳統(tǒng)意義上，可視化是設(shè)計師根據(jù)前期的數(shù)據(jù)和自己的理解繪制出三維圖形，而BIM技術(shù)則是根據(jù)項目的實際情況建立的數(shù)據(jù)庫，利用軟件輸入模型信息，自動生成三維模型，動態(tài)模擬項目實體，使項目從設(shè)計到運行過程中的各種決策都以可視化的狀態(tài)進行，從而使管道工程項目中的復(fù)雜節(jié)點和隱蔽工程可以做到全方位的展示，便于各類人員更直接地觀察了解整體實際方案，實現(xiàn)施工過程透明化。利用BIM技術(shù)還可以實現(xiàn)管道設(shè)計、施工、運營過程中溝通、討論、決策的可視化。

1.2 協(xié)調(diào)性

協(xié)調(diào)是管道工程重要組成部分，各方只有通過協(xié)調(diào)與相互配合才能實現(xiàn)建設(shè)項目的完成。管道工程各階段的實施，需要業(yè)主、設(shè)計方、施工方間的相互協(xié)調(diào)配合。在以往的實際工程施工過程中，設(shè)計人員會根據(jù)實際施工中遇到的問題或不同利益相關(guān)方的要求對項目方案進行一定程度的修改。但有時因配合不當，施工方對設(shè)計方的修改在理解上有一定的偏差，從而導(dǎo)致整個工程質(zhì)量達不到預(yù)期標準。然而，BIM技術(shù)可很好地解決這個問題。通過BIM技術(shù)，可提前進行碰撞試驗。碰撞試驗?zāi)茌^好地解決管道的碰撞問題，如梁柱阻礙管道穿越等不協(xié)調(diào)布置。首先，BIM技術(shù)可以通過數(shù)據(jù)變化，以三維圖像的方式，直接向施工人員和管理人員展示。其次，BIM數(shù)據(jù)庫中有大量的信息資料，對設(shè)計和修改會有很大的幫助。

1.3 模擬性

在傳統(tǒng)思維中，模擬是指展示建筑的三維圖像和內(nèi)部空間，但BIM技術(shù)的模擬不僅僅指“形”，BIM技術(shù)可以模擬真實模型的設(shè)計，還可以模擬現(xiàn)實世界中無法操作的事物。BIM技術(shù)還能模擬正常的實際施工，對前期規(guī)劃設(shè)計和后期施工方案選擇具有重要意義。BIM技術(shù)可以通過數(shù)字技術(shù)呈現(xiàn)理想模型。同時，技術(shù)人員可以進行模擬實驗，直接演示三維可視化演示的結(jié)果。通過模擬實際施工的施工組織設(shè)計，可以對施工方案進行合理的指導(dǎo)。

1.4 優(yōu)化性

一個項目在完成之前，需要不斷的修正、協(xié)調(diào)、改進和優(yōu)化。為了提高實際項目的施工效率，必須不斷優(yōu)化設(shè)計、施工和運營的全過程。BIM模型不僅可以為項目的實際情況提供準確的信息，還可以粗略預(yù)測施工過程中變化的信息數(shù)據(jù)，BIM可以大幅減輕施工人員的工作壓力，有助于提高施工效率。BIM技術(shù)的優(yōu)化性是其可視化、協(xié)同性和仿真性優(yōu)勢的必然結(jié)果。正是因為這些優(yōu)勢，使得業(yè)主、設(shè)計者和施工者才能更有效地優(yōu)化項目。

1.5 可出圖性

BIM 還具有參數(shù)化和可出圖性，BIM模型中的各個構(gòu)件都是根據(jù)輸入的參數(shù)來實現(xiàn)的，這有利于成本數(shù)據(jù)共享。模型校核無誤后，可直接輸出平面圖紙，快捷方便。BIM技術(shù)的繪圖能力可以幫助業(yè)主發(fā)布綜合管線圖、碰撞檢測調(diào)試報告、改進建議等。通過BIM技術(shù)，設(shè)計師可以對原有的設(shè)計方案進行優(yōu)化，確保項目中的整體管線圖更加合理。另外，BIM技術(shù)具有良好的集成度，可以為設(shè)計師提供有效的建議，減少了施工資源的浪費。BIM生成的圖紙更具可操作性，降低了施工成本和工作周期。

2 BIM技術(shù)在管道工程中的實際應(yīng)用

近年來，BIM技術(shù)在油氣管道、大型選礦廠管道、水利管道、城市燃氣管道、市政管道、建筑給排水管道、建筑設(shè)備管道工程等領(lǐng)域有著廣泛實際應(yīng)用。張鵬等[1]提出了將BIM技術(shù)應(yīng)用于油氣管道建設(shè)領(lǐng)域當中，并將BIM技術(shù)數(shù)據(jù)共享、信息協(xié)同工作、全生命周期管理等新概念融入了石油管道工程建設(shè)領(lǐng)域當中，并建立了基于BIM技術(shù)的管線工程全生命周期管理(PLIM)綜合管理與信息體系建設(shè)的協(xié)同管理平臺。這大幅縮短了石油管道的建設(shè)周期，提高了施工精細化管理水平和保證了石油管道施工的安全、質(zhì)量與效益，其影響有著重要的積極意義。陳榮香等[2]報道了BIM 技術(shù)在大型選礦廠設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用。BIM技術(shù)的應(yīng)用，提高了選礦廠管道的設(shè)計精度，減少了管線與各專業(yè)之間的碰撞。同時，直觀的BIM模型大大簡化了施工人員的圖紙識別難度，單管圖紙為管道的組裝施工提供了條件。該項目BIM技術(shù)的實施，從設(shè)備庫的積累、管線數(shù)據(jù)庫的建設(shè)到設(shè)計流程的梳理，開辟了選礦專業(yè)領(lǐng)域管線的BIM設(shè)計流程，為后期選礦項目各專業(yè)BIM設(shè)計的實施奠定了堅實的基礎(chǔ)。孫中晉[3]針對傳統(tǒng)水利管道工程成本核算僅通過WBS一維靜態(tài)核算，無法根據(jù)工程進度實時調(diào)整的缺點，設(shè)計了一種基于BIM技術(shù)的水利管道工程成本核算方法。通過Revit平臺模擬施工進度，發(fā)現(xiàn)錯誤后及時對圖紙進行優(yōu)化，利用數(shù)據(jù)庫和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測未來的人、機、料成本，實現(xiàn)了項目的動態(tài)核算。該方法增加了時間和成本維度，建立了BIM模型，結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以有效地預(yù)測工程建設(shè)中各種成本的材料趨勢變化。張風桃等[4]將BIM技術(shù)應(yīng)用于城市燃氣管道工程中，并對其在城市燃氣管道工程中的應(yīng)用進行了分析和探討。城市燃氣管道設(shè)計的合理性和建設(shè)水平至關(guān)重要，可利用BIM技術(shù)，借助相應(yīng)的BIM三維可視化模型，完成燃氣管道的碰撞檢測、虛擬建造和運維，做好不同專業(yè)和運營環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合，保證燃氣管道建設(shè)運營的效果。

張彩[5]闡述了采用BIM技術(shù)，在市政管道工程施工中的管理設(shè)計。在市政管道工程的整體施工流程當中，通過引入基于BIM技術(shù)的創(chuàng)新施工管控方式實現(xiàn)了整體施工管控。采用BIM技術(shù)構(gòu)建的三維模型，能將市政管道工程中涉及到的所有管線工程項目的管理與施工整合，也可為管線建設(shè)項目的施工過程進行全方位的技術(shù)指導(dǎo)，并協(xié)助施工單位實現(xiàn)更全面、深入的管理工作，克服了傳統(tǒng)施工管理手段信息化建設(shè)不足等問題。林錚[6]報道了BIM 技術(shù)在建筑設(shè)備管道施工中的應(yīng)用。利用BIM技術(shù)解決建筑設(shè)備、管道施工中的方案規(guī)劃，可進行管道碰撞檢查和調(diào)整、管道凈高分析、管道準確定位、管道綜合設(shè)計、系統(tǒng)施工模擬、工程量統(tǒng)計等，提高了設(shè)計效率與出圖質(zhì)量，精準快速生成材料計劃等難題，降低了施工的費用，保證了建筑設(shè)備管道施工的順利進行，減少了建設(shè)的返工率和工期。同時也提高了整體施工的精細化管理水平，提高了工程決策的及時性和準確率，既減輕了人員壓力，也給后期工程設(shè)計和施工提供了寶貴經(jīng)驗。殷銘等[7]報道了BIM技術(shù)在建筑給排水管道工程中的應(yīng)用研究。BIM技術(shù)能更好地促進建筑給排水管道工程的合理布局，展現(xiàn)較強的應(yīng)用價值，更好地實現(xiàn)整體施工過程的優(yōu)化管理，在設(shè)計安裝中起到突出的作用。能夠更好地優(yōu)化建筑給排水管道工程的設(shè)計和施工，同時也可實現(xiàn)管理的創(chuàng)新。彭敏[8]闡述了BIM 技術(shù)在我國建筑給排水管道工程中的應(yīng)用。BIM技術(shù)可在處理大型復(fù)雜建筑的給排水管道設(shè)計問題中發(fā)揮其獨特的優(yōu)勢?？蓪艿赖呐鲎矄栴}進行精細檢查，同時可對管道實際消耗情況進行準確的統(tǒng)計認證，有利于提高建筑給排水管道的整體施工水平，并且可避免耗費設(shè)計人員和施工人員太多的時間和精力，有利于降低施工成本。王競千等[9]研究了BIM技術(shù)在大型管線預(yù)制、運輸、設(shè)備安裝等各方面的應(yīng)用。依托BIM技術(shù)，利用滑道技術(shù)布置大型管線,該技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)廠房內(nèi)大型管線的輸送上，可達到管線在狹小空間內(nèi)的高效率優(yōu)質(zhì)運輸和快速定位。有效地探討了BIM技術(shù)在大型管線預(yù)制安裝中的實現(xiàn)途徑，為今后各類工程項目的大型管線預(yù)制施工提供了相應(yīng)的應(yīng)用經(jīng)驗。石高俊等[10]報道了利用BIM技術(shù)對新能源廠房機電管道進行全面深入的設(shè)計，通過對比可視化方案，將最終方案生成優(yōu)化后的平面圖、剖面圖、三維效果圖，并用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工，確保施工作業(yè)有序進行，保證了施工進度，最終應(yīng)用效果顯著。

3 結(jié)語

BIM技術(shù)在各類管道工程項目中的應(yīng)用展現(xiàn)出顯著的優(yōu)點，隨著BIM技術(shù)的發(fā)展和我國國家政策的支持，未來BIM技術(shù)將有廣闊的應(yīng)用前景。為了促進BIM技術(shù)在管道工程項目中的應(yīng)用，需要建立完善的BIM人才培養(yǎng)和考核機制。其次，建立一個標準化交流平臺，利于每個參與單位之間的交流。同時，還要進一步加大硬件的投入。隨著近年來我國管道工程行業(yè)的蓬勃發(fā)展、BIM技術(shù)的進一步完善以及企業(yè)主體對于項目建設(shè)要求的不斷提高，BIM技術(shù)勢必將在管道工程領(lǐng)域獲得越來越廣的應(yīng)用，這對于我國管道工程行業(yè)的快速健康發(fā)展起到至關(guān)重要的推動作用。