基于BIM技术的设备管线优化

建筑信息模型（BuildingInformationModeling，简称BIM）。BIM是在原有CAD技术基础上发展起来的一种多维模型信息集成技术。通过应用BIM模式创新，充分整合并利用工程项目全生命周期所涉及到的信息，不仅能够缩短工程所需时间、节约资源成本，同时还可以帮助所有工程参与者提高决策效率和设计质量；实现信息模型与工程施工管理行为完美组合。
1、BIM技术软件与应用价值
1.1BIM技术软件概述
BIM技术软件涉及领域比较广，包含物从规划设计、施工到运营管理整个生命周期。BIM技术软件不是一个简单的独立软件，也不是一类相似软件，而是由多个不同功能的系列软件通过绘图平台（图形引擎）软件及接口转化软件组合而成；并且能完成每种功能的软件也不是只有一个产品。
BIM软件技术所包含的软件种类主要有BIM核心建模软件、BIM方案设计软件、和BIM接口的几何造型软件、可持续分析软件、机电分析软件、结构分析软件、可视化软件、模型检查软件、深化设计软件、模型综合碰撞检查软件、造价管理软件、运营管理软件、发布审核软件等，每一种软件包含有多个产品。
1.2BIM技术软件应用价值
随着我国经济蓬勃发展，业也进入快速发展期，大规模城市化进程为新建带来前所未有需求。在项目设计复杂性越来越大，而设计周期短、工期紧张的情况下，传统计算机辅助设计方式面临多重困难。而服务于业项目设计、建造、运营维护等整个生命周期的BIM技术软件可为项目各参与方提供交流顺畅、协同工作的平台。
BIM技术对避免失误、提高工程质量、节约成本、缩短工期等已做出极大贡献，其优势作用让行业对其愈加重视。应用BIM技术在各个专业设计进行碰撞检查，不但能彻底消除硬、软碰撞，完善工程设计，进而降低在施工阶段可能存在的错误损失和返工的问题，还能做到优化空间效果。
在BIM技术的帮助下，我们可以实现项目设计阶段协同设计，施工阶段建造全程一体化和运营阶段对物智能化维护和设施管理，同时从根本上将业主、施工单位与运营方之间的隔阂和界限打破，实现BIM在建造行业全生命周期的应用价值。
2、BIM技术在设备管线优化应用
工程设备管线主要包括强电、弱电、消防喷淋、综合布线、给水、中水、污废水排放、燃气供应、通风空调、防排烟和采暖供热等，这些管线错综复杂，各预制构件搭接处钢筋密集交错，如果在施工中发现各种管线、预制构件搭接发生碰撞，将给施工现场的各种管线施工、预埋和现场预制构件吊装、制安带来极大的困难。
因此，在施工前，采用BIM技术对管道密集区域进行综合排布设计，虚拟各种施工条件下的管线布设、预制联接件吊装的模拟，提前发现施工现场存在的碰撞和冲突，尽早发现施工过程中可能存在的碰撞和冲突，有利于减少设计变更，提高施工现场的工作效率。
2.1管线碰撞检查优化
碰撞检查是指在电脑中提前预警工程项目中各不同专业（结构、暖通、消防、给排水、电气桥架等）在空间上的碰撞冲突。工程管线种类多、各专业管线相互交叉，施工过程中很难完成紧密配合，相互协调。利用BIM软件平台的碰撞检测功能，根据各专业管线发生冲突时，有压管让无压管，小管线让大管线，施工容易的避让施工难度大的，再考虑管材厚度、管道坡度、较小间距以及安装操作与检修空间，较后结合实际综合布置避让原则，完成结构与设备管线图纸之间的碰撞检查，加快各专业人员对图纸问题解决效率。
利用BIM软件平台碰撞检测功能，预先发现图纸管线碰撞冲突问题，及时反馈给设计单位，进行施工方案优化等，减少由此产生的变更申请单，避免后期施工因图纸问题带来的停工以及返工，不仅提高施工质量，确保施工工期，还节约大量的施工和管理成本，也为现场施工及总承包管理打好基础，创造可观的经济效益。再结合BIM技术的可视化对施工管理人员及施工人员进行施工过程与方法模拟现场三维交底，使现场施工不再仅仅依靠平面图纸，提高认知度，避免因理解不当而造成的返工现象，加快施工速度，提高现场工作效率。
2.2管材及附件管控优化
（1）设计优化。工程设备管线利用BIM技术对各类管材及附件等的路径与尺寸进行优化和管线综合平衡设计，减少部分管线的长度和弯头数量，找出较短路径、较优尺寸，做预留孔洞或管线预埋。据统计，因节省材料需用量而降低成本可达项目总造价的3%以上，有效降低材料成本，实现降本增效目的。以暖通风管的钢板制作与安装为例，按常规的制作与安装方法，损耗量多数都会超过定额所规定的11%，通过应用BIM技术，大大减少废料，项目损耗率不足4%。同时，优化施工工序与工艺，还可提高施工效率，减少返工。
（2）采购数量优化。当前，绝大多数施工项目管材及附件一般是根据投标清单数量，再进行简单审核审批进行采购，很难做到对施工用料的计算，经常造成采购材料过剩，大量材料现场积压、占用大量资金、工程成本上扬，或者采购不足，等工待料，无法满足预订工期要求；甚至材料申报审核不严造成错误采购，较后与业主扯皮，造成大量资金损失。而借助BIM模型审核，确保材料申报准确，降低材料采购数量误差。结合施工程序及形象工程进度周密安排材料采购计划，不仅能保工期与施工的连续性，而且能用好用活流动资金、降低库存、减少材料二次搬运。
（3）下料优化。传统管材下料按照二维平面图核算，平面图与实际安装会有较大差别，导致计算结果不准确。下料偏大则会造成建设费用和能源浪费，下料偏小则会造成系统不能正常工作。运用BIM技术后，在绘制好的设备管线模型中，让BIM软件自动完成复杂的计算工作，从而为管材参数的尺寸和选型提供正确依据。项目核算员、材料员、施工员等管理人员按施工规范要求，结合BIM三维模型向施工班组进行技术交底，将BIM模型中用料意图灌输给班组，用BIM三维图、CAD图纸或者表格下料单等书面形式做好用料交底，防止班组“长料短用、整料零用”，做到物尽其用，减少浪费及边角料，把材料消耗降到较低限度。
（4）领料优化。根据安装工程管材及附件特点，严格按照设计施工图及BIM设备管线模型，控制材料及使用数量，做到规格、型号、数量、参数完全准确。施工员根据工程实际进度，方便的提取施工区段管材及附件用量，在下达施工任务书中，附上完成该项施工任务的限额领料单，作为材料员发料控制依据，实行对各班组限额发料，防止错发、多发、漏发等无计划用料，从源头上做到材料的“有的放矢”，减少施工班组对材料的浪费。
2.3人工与机械施工优化
BIM技术可根据管线施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料等施工信息，实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置动态集成管理及施工过程可视化模拟。按照施工过程可视化模拟结果，对各管线之间的工程施工逻辑关系等进行施工现场科学合理规划，减少二次搬运，杜绝现场返工，特别是室外管线施工反复开挖，室内管线施工反复搭拆架子问题。
（1）借助BIM技术现场施工过程模拟结果，将管材及附件摆放至指定位置，避免材料堆场影响施工导致材料二次搬运；其次运用BIM准确提取各区段管材及附件消耗量，施工人员根据此量将备用管材及附件搬运至用料区段，避免多运、漏运、错运，造成二次搬运。据核算，大型超高层，管材及附的垂直运输成本占到总人工成本的10%左右，现场材料二次搬运成本占到材料运输成本的20%左右。
（2）运用BIM技术进行管线综合深化，首先由于它的可视化纠错能力直观、真实，这使施工过程中可能发生的问题，提前到设计阶段来处理，避免因各管材设备与土建结构的交叉冲突而导致返工；其次是运用BIM技术完成预留孔洞定位图，避免因孔洞预留不准而导致的二次开孔、返工问题；较后是运用BIM技术进行净高复合，避免因管线标高不符合吊顶标高要求而导致各管线安装返工。通过调整优化出图，科学安排施工顺序，合理组织管线交叉施工，使各项工作有序展开，既保工程进度，又节省开支和降低工程成本。
3、结语
BIM技术是信息化技术在业的直接应用，服务于建设项目的设计、建造、运营维护等整个生命周期。BIM技术为项目各参与方提供交流、协同工作的平台，为避免失误、提高工程质量、节约成本、缩短工期等做出极大贡献，其巨大优势作用让行业对其愈加重视。
应用BIM技术在设备管线的各个专业设计之间进行碰撞检查，不但能彻底消除硬、软碰撞，完善工程设计，进而大大降低在施工阶段因错误造成的损失和返工问题，还可做到既优化空间又便于使用和维修。
譬如应用BIM技术碰撞检测和三维可视化模拟等功能对某工程管道井中给排水水管、热水管、燃气管和风管等设备管线进行排布，各管线在竖井内位置交叉，产生大量管路跨越搭接；通过调整各设备管线安装位置，减少管路跨越搭接，优化设备管线路径，既节约材料，又使整体布局合理美观，同时还可预留足够的检查维修空间。

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