吕友斌 周前国 王 凯

(1.重庆机电控股集团机电工程技术有限公司，重庆 404100； 2.陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714000)

伴随经济的迅猛发展与城市化进程的深入，城市交通拥堵问题也不断地恶化升级，且城市建设用地逐年减少，开发城市地下空间拓展地下轨道交通便成了缓解城市交通拥堵的途径之一。当前，城市地下轨道交通的迅速发展及应用，给市民的出行和生活带来了便利，有效缓解了城市交通压力。然而，城市地下轨道交通工程建设的系统性、施工环境的特殊性、施工要求的严苛性，给城市地下轨道交通的建设带来了新的挑战。此种状况，在机电安装工程施工阶段表现更甚，不仅表现出施工的系统性、复杂性和专业性，而且施工空间受限，施工环境亦为艰苦，针对这些异常的施工条件，如何利用现代信息技术，有效地降低施工难度提升施工质量与施工效率，已成为地铁机电安装施工人员亟待解决的问题之一[1,2]。鉴于此，本文以重庆轨道交通环线一期某地铁车站机电安装工程为依托，分析探讨BIM技术在机电安装施工中的应用。

1 BIM技术概述

BIM是英文Building Information Modeling的缩写，译为“建筑信息模型”，此概念源于Chuck Eastman博士的一个理念，即：建筑信息模型涵盖工程的所有专业信息、功能与性能要求等信息，把工程从设计到运营管理的全寿命周期内所有工程相关信息全部整合到模型。

BIM技术是一种多维度(空间、时间、成本、安全等)模型信息集成技术[4]，在工程项目全寿命周期内，BIM技术授权许可包括政府主管部门、业主、设计、施工、监理、运维等在内的工程项目参与方对模型进行操作(包括提取运用、添加、修改完善模型信息与信息模型)，革新了相关从业人员凭借以文字、平面图形符号为信息载体的图纸进行工程建设与运维管理的工作方式，以此减少设计、施工错误，达到降低施工风险、提升工作效率、提高工程产品质量的目的。

因此，BIM技术大致可以概括为：BIM技术是以集成了各种工程数据信息的三维数字模型为基础，对工程项目实体及其功能特性的数字化展示；BIM技术可以将处在工程建设不同阶段的数据、过程和资源进行有效关联，并具有自动完成计算、查询、组合与拆分数据等功能，给工程项目各参与方作业、管理提供极大便利；工程数据源的单一性是BIM的特性之一，使得分布式、异构数据之间的一致性问题得以解决；BIM技术的数据信息实时创建、管理、共享功能，也为工程建设管理提供了便利。

2 BIM技术在地铁机电安装施工中的应用

2.1 工程概况

重庆市轨道交通环线一期某地铁车站机电设备系统整体项目范围为：供电设备(含电力监控)、供电线路、通信、综合监控、自动售票、站台门、电扶梯、车场设备、环控、低压配电、给排水等设备集成采购及安装和系统联合调试工作。

根据建设单位给定的施工图纸，依据图纸的工程数据信息，对整个风水电安装施工部分创建BIM模型，见图1。

2.2 BIM技术的应用

2.2.1基于BIM技术的信息资源共享

地铁机电安装工程施工需要施工单位、供电单位、电梯安装单位等多个项目参建方进行有效配合，若按传统的工程施工管理模式，在施工信息量大而分散的条件下，容易形成工程数据信息孤岛而造成信息不能在项目参建各方之间流动，严重影响机电安装工程施工资源和信息的利用，从而造成质量缺陷、进度滞后以及成本增加，如图2a)所示[5,6]。根据前面对BIM技术的简要概述，BIM技术可实现建设工程项目参与各方在同一平台参与工程施工的管理功能，实现工程数据信息实时共享，从而可以有效提升工程项目各参与单位之间的配合度和默契度，确保工程信息资源得到充分利用，提高从业人员的工作效率和提升工程产品生产质量，如图2b)所示。

此外，在工程施工前进行施工模拟，如果发生信息资源碰撞，各专业从业人员可以在统一模型标准下，共同拟定科学、合理的施工策略，对工程施工各环节进行优化，达到降低信息资源碰撞对地铁机电安装施工影响的目的，确保工程施工的顺利进行。

2.2.2基于BIM技术的可视化展示

根据各专业设计图纸数字信息创建的BIM模型，可以全面系统的展示机电工程安装工程的各个细部结构与构造，并在安装施工前发现设计方面存在的问题。进行安装施工前，各BIM专业技术人员必须以风、水、电、土建等施工图纸，创建满足施工要求精度的整体系统仿真数字模型，利用BIM软件系统对数字模型进行管线错、漏、碰、缺以及综合结构预留洞的检查，然后导出检测出的碰撞检查报告和方案改进优化的建议等[7]。这样，可以防止施工阶段发生管线碰撞问题，避免发生工程变更，提升安装质量和安装效率，如图3,图4所示。

同时，可视化展示以及施工模拟的应用，可使工程技术交底更清晰直观，对施工质量的提高发挥重要作用，见图5。

2.2.3基于BIM技术的管线优化布置

地铁车站机电安装工程施工，作业人员将面临复杂的管线。为避免管线布置施工过程中出现不同管线间的相互交叉问题，施工人员可借助BIM技术进行管线碰撞检测，通过建立不同专业管线三维模型的方式，对管线发生碰撞或交叉的情况进行检测，同时可进行施工空间充足情况等相关信息的检测[8,9],构建管道三维模型后，施工人员可以直观、清晰地观察到不同管线的空间布置情况，进而对不同专业管线间的距离进行评估，并以此为基准及时进行相应的施工调整，避免发生管线布置错误、不合理等问题，综合提高工程施工质量和施工效率，如图6所示。

2.2.4基于BIM技术的施工进度控制

按传统方式编制施工进度计划，其首要任务是建立工作分解结构(WBS)，再确定各作业任务之间的逻辑关系(工艺逻辑、组织逻辑)，并估算各作业任务的工期。同样，基于BIM技术的施工进度安排，首要任务依然是运用相关软件与系统完成工作任务结构的分解，其次将作业任务的进度、资源等信息与三维模型图元关联，以完成BIM技术下进度计划(4D)的制定，其编制流程如图7所示。

由于地铁机电安装施工技术、作业环境复杂，且空间受限，如果按照传统模式对施工进度进行管控，容易造成工期延误、成本增加。针对这一问题，可借助BIM技术对施工进度进行科学管理，具体来说，借助BIM技术进行“先试后建”，利用BIM三维空间模型来展现整个机电安装施工过程，并且模拟安装施工现场，提高机电安装施工进度计划编制的科学性和合理性。施工过程中施工单位可借助BIM技术对已完工程量进行数据统计，对比现场实际完成情况、计划完成工程情况，得到相应的施工进度实际偏差，在此基础上进行制定纠偏方案或调整施工进度计划(如图8所示)，可帮助施工单位有效提高施工效率及经济效益[10]。

基于BIM技术的施工进度计划与管理的实现如图9所示，图9中左侧字段为Navisworks Management软件系统中工程构件，图9中右侧为Project软件系统中的外部字段，选取同步ID匹配相应构件，以此实现3D信息和进度信息的关联。

2.2.5基于BIM技术的资源计划与成本控制

资源及成本计划控制是工程项目管理不可或缺的组成部分。建立融入进度信息、成本信息的三维模型是BIM技术成本控制的基础(即BIM5D模型)。在施工准备阶段，能够通过5D模型快速提取资源的需用量，以此做好劳务力、材料、设备需求计划，进一步形成成本计划[11]；在施工阶段，依据5D模型提取的资源需用量，作为资源采购、进场的依据，可以有效避免材料设备、资源积压与超支，劳动力的窝工与短缺；在计量计价时，利用5D模型计算得到的工程量并与相关参与方进行核算，可以提高计量与计价的工作效率[12],施工过程中，将工程实际成本与预算成本、合同收入进行对比分析，可以快速获得盈亏数据，针对超支的情况分析原因，并制定有针对性的措施对超支进行管控，实现成本动态管理的目标。

3 结语

BIM新技术的产生、发展及其应用，实现了平面向三维空间模型、到四维施工模拟、再到五维成本管控的工程项目管理模式的大变革，帮助工程项目建设与管理从业人员解决了施工阶段中发生的较为复杂的问题，对我国现阶段建设项目管理技术的发展起着积极的推动作用。地铁机电安装工程涉及建筑、结构、暖通、电气、给排水等专业，表现出施工专业繁杂、管理面广的特征，给项目管理带来了较大困难，有效地利用BIM技术，不仅可以很好地指导项目现场施工作业，而且能够对施工进度、资源与成本进行有效地管控，从而能够很好地提高施工作业效率与降低施工成本。