英国核工业推进BIM应用

【英国《国际核工程》网站2016年10月29日报道】 建筑信息模型(BIM)是 21世纪兴起的一项新技术，被认为是全球建筑行业的变革性理念和里程碑技术。BIM使建设项目信息在规划、设计、建造和运营维护全过程充分共享、无损传递，使建设项目的所有参与方在项目从概念产生到完全拆除的全生命周期内都能够协同工作，从根本上改变过去依靠文字符号形式表达的蓝图进行项目建设和运营管理的工作方式。

目前，英国政府正在积极推动将BIM用于核项目和资产管理，并已取得显著进展。2016年9月，最新、最全面的《建筑信息模型与数据管理——核战略》简报介绍了英国为将BIM普遍用于核工业部门而开展的工作。这些简报的主要领导者之一是菲利普·伊斯加尔。他在核工业开启了早期职业生涯，通过自己的企业——日光管理方案公司(Sunbeam Management Solutions)——提供项目管理咨询，并且是负责实施政府和普通行业联合倡议的BIM任务组在核工业领域的先行者。

伊斯加尔凭借其对核工业及BIM潜力的激情专注于这个“高层战略”。他表示，BIM任务组的目标是明确能够使BIM与核工业对接的现实且合理的方式。

建筑信息模型

源于处理和存储计算能力的大跃进、信息技术(IT)的普遍使用和无所不在的互联互通，BIM成为把这些能力和大数据结合在一起从而为各行各业提供服务的焦点。

BIM的目标是同时获得短期和长期利益。就短期而言，它能够通过集成的共同数据模型实现更好的协调，从而以更高的效率开展相关设施的设计和建造工作，进而降低项目的造价并加快建造速度。就长期而言，积累的数据将能够以完美的方式帮助改进运行和维护，从而提高相关项目全生命周期的经济性。

因此，对各行各业，例如对核工业的项目开发以及新老资产的管理而言，BIM为推动信息管理进而推动信息战略领域发生巨变提供了一个突破口。

BIM具备对供应链上的所有参与者产生影响的潜力。基于参与者在供应链中的位置及其对这种新技术的使用程度，BIM的潜力最终可以通过不同的方式得以实现，只是在范围和目标、进度和资源等方面有所不同。

BIM的三个等级

由于建设BIM是一个比较漫长的历程，因此为这段历程设置了三个重要里程碑，即BIM的三个等级。BIM的建设是一个数据协调和共享程度不断加深的过程，并在此过程中推动建立和使用二维、三维甚至更多维度模型。各个行业、客户、供应链和项目将以不同的速率、不同的途径在建立BIM的历程上前进。

一级BIM

一级BIM是BIM历程的首个里程碑。一级水平用户一般能够在概念化工作中使用三维计算机辅助设计(CAD)技术，并能够使用二维模型为项目规划审批和实施起草文件。

二级BIM

二级水平用户几乎能在所有工作中使用三维模型，工作中的协调和协作比一级BIM更多。但是，在这个阶段，由于各个用户仍然使用自己的三维模型，因此尚未实现终极目标，即建立和使用统一、共享的模型。

三级BIM

三级BIM是终极里程碑。它意味着供应链上所有参与者进行充分协作，全部在一个统一、共享的项目信息模型上开展工作。所有参与者使用同一个模型，并且在需要完善设计和计划时能够修订数据。这种工作方式被称为“开放式BIM”。

然而，在版权和责任方面有一些问题尚待解决。参与者们可针对这些问题达成协议，并且通过建立伙伴关系共担风险。大量的标准和指导说明也已在开发之中。

最大的愿景是，从最早的规划到详细的设计与施工活动、再到运行和维护，有一个模型能够担当所有数据和信息的集中仓库。它是一本记录资产全生命周期信息的“书”。除了项目施工，集中的数据信息库还是一个基础知识库，可确保知识和经验的连续性并提供维护、经营和投资所需的最佳数据。

英国政府设定了在2019年实现重大公共部门项目都采用三级BIM的目标。

除了三维模型，参与者还在讨论更高维度，例如四维和五维模型。这些高维度模型需要在成本或时间等参数分析和优化方面开展工作。

BIM积聚发展动力

BIM的核工业应用前景依然在推进和完善。应当注意的是，对于更广阔的基础设施和能源部门而言，它依然是一个相对较新的事物。BIM已经在建筑行业取得巨大进步。一些大型交通设施建设项目正在推进BIM的应用，例如伦敦地下城际快铁项目以及旨在将伦敦、伯明翰、东米德兰兹、利兹、谢菲尔德和曼彻斯特连接在一起的2号高铁(HS2)项目。

运用BIM的目标是首先在单个聚焦模型中进行虚拟设计和建造，吸收所有的输入信息并集中解决技术冲突和效率低下问题。然后，再真实地构建资产。因此，BIM需要预先完成，但是其数据的使用和管理则在后期运用阶段实现。

因此，为了实现高效率，BIM需要一种更高水平的合作与协作。IT在资产开发和管理方面将发挥更大作用，同时它依然是组织内部和组织之间开展团队合作的软技能，通过这个链条可以使项目、资产及所有相关事宜受益。关联是一个关键因素，需要在人与人之间而不只是计算机之间建立更为有效的关联。

随着BIM概念和系统得到采用，人们和企业由于经验各不相同而处于不同的出发点。对很多人来说，BIM经常意味着太多的东西。那么，问题是如何把它解释清楚，使其可以理解，并且使其对一个行业例如核行业而言实际可用。因此，英国近三年来一直在实施一项倡议，旨在使BIM用于核工业的愿景变得清晰可见。

英国启动BIM愿景

英国政府2012年勾勒出了BIM在普通行业中的广阔应用前景，包括上文所述的三个循序渐进的数据集成和协作等级。

2016年的目标是政府部门所有新建工程的采购至少要达到二级BIM。英国政府的四年期BIM实施战略的目标是改变建设供应链的动态和行为。

通过这些努力，其他非核行业的BIM早期采纳者迄今已节省最高20%的建设费用。费用降低源于对项目前期活动两个关键方面的聚焦——范围界定和早期设计以及供应链对设计的参与。

但是，从资产生命周期管理的角度来看，还有一个好处是：从开发直到退役，对资产相关知识紧抓不放并确保连续性。传统上，随着时间的流逝，在每个阶段的若干移交点上都会丢失一些信息，其结果是日积月累的，特别影响效率和成本。

BIM任务组称，从根本上讲BIM是运用富含信息的技术、程序以及行为者的合作行为，针对客户、国家或民间开发经营的资产，在其整个生命周期中提升效率。

快速引入并协调变革的努力在执行上可能是复杂的，因为会影响到人和实践以及技术和程序。引入BIM会获得潜在的收益，但绝不是一件易事。因此，政府介入至关重要，并且已经在发挥催化作用。

核工业的BIM倡议

2013年针对英国核工业发起了挖掘BIM潜力的关键努力，包括研究将BIM用于项目开发和生命周期管理的可行性。相关工作由BIM任务组和国家核实验室(NNL)联合领导。伊斯加尔表示，随着一般BIM倡议、核BIM倡议以及《建筑2025年：建筑业战略——政府与产业界合作》(英国政府2013年首次发布，2015年修订)的发布和实施，政府正在把许多方面的工作链接在一起。目标是形成一个“战略视角”来实现BIM对于核及其他部门的潜在收益。

国家核实验室常务董事保罗·豪沃思表示，在建设一个安全、安保和有成本效益的核工业方面，英国政府2013年首次发布的《核工业战略》将BIM设定为一种重要的协作方法。

BIM任务组和国家核实验室已经启动这项工作，且过去三年已在若干领域取得进展。

BIM活动的亮点

关于如何在核工业应用BIM，目前的研究结论是，BIM开发和实施的关键组织是场址许可公司(SLC)，包括英国核退役管理局(NDA)场址运营商，例如放射性废物管理公司(RWM)、塞拉菲尔德公司(Sellafield Ltd)、镁诺克斯公司(Magnox Ltd)、敦雷场址恢复公司(Dounreay Site Restoration )以及研究场址恢复公司(Research Sites Restoration )。还有一些其他企业，例如法电能源公司(EDF Energy)、核时代能源公司(NuGen)、地平线核电公司(Horizon)、欧洲铀浓缩公司(Urenco)和SFL公司以及核责任基金(Nuclear Liabilities Fund)。研究还注意到，供应链参与者在竞争压力的驱动下也在努力开发自己的BIM战略，这是一个好兆头。核工业参与者的主要BIM活动包括：

· 核退役管理局所属单位将在凯思内斯郡核档案馆项目上采用二级BIM，目前相关工作已经启动。

· 放射性废物管理公司已针对地质处置设施建设项目制定了一个包罗万象的通用BIM战略，以便在知识管理链的最高层级上建立BIM。

· 塞拉菲尔德公司正在开发自己的数字工程和BIM方法，并且许多工程项目已经采纳BIM理念。

· 镁诺克斯公司正在亨特斯顿A号反应堆厂房设备拆除项目上采用二级BIM。收益包括：降低了费用，进行了更好的范围界定并由此提高了成本确定性，提高了废物物流管理效率和干系人参与度，提升了监管者信心，并促进了工作的安全交付。

· 核责任基金已对BIM战略表示出兴趣。

· 对于在运核电厂，法电能源一直在建设若干个具备内在公用数据环境的平台；对于新建核电项目，该公司已在利用专业咨询公司Waldeck的各种服务制定自己的BIM策略。

· 新时代公司在穆尔赛德(Moorside)项目上已邀请BIM任务组、国家核实验室、日光管理方案公司和Waldeck提供BIM支持。

· 地平线公司正在制定自己的BIM战略。

· 欧洲铀浓缩公司卡彭赫斯特(Capenhurst)场址的一处遗留储罐设施的设计、成本和进度计划正在研究建立BIM三维、四维和五维模型的原理。

· 国家核实验室和利物浦大学已针对一种能够处理全生命周期模型(从原型设计到废物处置)和数据管理的数字环境，开发出一个概念框架。

BIM在塞拉菲尔德重要项目中的应用

竖井维护设施(SMF)是塞拉菲尔德公司在数字化工程和BIM开发方面的关键项目之一。一个综合团队正在开展SMF施工的规划和准备工作。团队成员包括卡文迪什核公司(Cavendish Nuclear)和保富集团(Balfour Beatty)。它们自2011年以来一直与客户在同一个地方办公，从而组成了“一个交付团队”。

SMF已经同意全程使用BIM，包括施工、测试和退役阶段。目前，SMF正在从详细设计阶段向施工阶段前进，塞拉菲尔德担当“智能客户”的角色。

伊斯加尔将这项工作视为“游戏规则改变者”，因为通过可视化工作和吊车管理策略，总共省去了30%的设计程序。

简报进一步指出，该项目取得成功的两个关键因素是在确定且议定的基础上使用员工信息要求(EIR)以及智能客户。此外，BIM初期准备工作还包括对客户和承包商人员的培训。

综合团队已将其工作拓展到单个场址以外。它们在向共同的核心焦点提供信息的同时，还以一种协作的方式开发特定学科的模型，以便提供信息输入并构建“协调、联合”的中心项目模型。

此外，简报指出，使用BIM方法还能从下述方面获益：安全审查、对设计和认识的信心、材料数量的监控、关卡式设计审查程序、干系人参与、预运行和调试以及系统工程。

(郭志锋 译 伍浩松 校)