建筑设备中BIM 技术的应用分析

黄长添

（上海核工程研究设计院有限公司，上海 200233）

1 建筑设备BIM 技术应用的价值

BIM 技术是指建筑信息模型技术，依托现代计算机技术以及网络技术发展起来。随着物联网技术、大数据技术以及人工智能技术的发展，BIM 已经成为建筑设备工程开展中不可或缺的部分，可以显著提升工程质量，缩减工程成本，提升工程技术人员培训的系统性。

进入到新时代以来，我国建筑工程行业蓬勃发展，对于建筑设备的要求也不断提高，尤其是在目前智慧城市、智慧电网、工业互联网发展的背景下，大规模的城市化建设，不断提升建筑设备的复杂性要求。很多建筑工程项目设计越来越多元，要求的设计周期越来越短，大部分建筑工程都存在工期紧张的情况。在这样的背景下，应用BIM 技术指导建筑设备管线具有显著优势：①可以显著提高整个设备的设计制造效率，合理调整建筑设备的建造、运营、维护的各项生命周期，全面降低整个建筑设备工程的成本，提高工程质量，促进整个建筑工程设备项目提升质量；②现代建筑设备当中应用BIM 技术，主要是进行管线碰撞设计运用分析，提高工程设计的科学性，降低整个施工阶段可能存在的错误，避免造成不必要损失，优化整个建筑空间的细节等等；③应用该技术可以实现对项目设计的协同管理，提高整栋建筑智能化水平以及通讯效率，打破不同建筑结构之间的空间限制，避免施工单位、运营方、业主三方之间存在隔阂与界限，引导三方优化了解建筑的建造周期，提高全生命周期的应用价值。

2 建筑设备管线优化中BIM 技术的具体应用

2.1 管线碰撞检查

应用BIM 技术可以消除硬软碰撞，提高整个施工的协同性，尽可能将误差范围控制在最低限度，提高整个建筑阶段的一体化运营程度，并显著提高整栋建筑物的智能化水平，方便后期维修与管理。碰撞检查是通过信息化管理方式，对于建筑工程开展过程当中可能存在的管线碰撞问题进行预判，这些管线包含结构性管线、暖通空调管线、水系统管线、消防管线、电气桥架管线等。这些复杂的管线类型，可能在同一个建筑空间当中，发生不同的碰撞冲突问题，如果等到实际施工阶段才发现交叉现象，那么已经很难对其进行调整。因而，应用BIM 技术进行提前协调以及预判，可以显著提高整个施工过程的紧密配合程度。

应用BIM 技术进行管线碰撞分析，可以对专业管线的重要程度进行排序，通过碰撞检测功能，使得“有压管让无压管”、“小管线让大管线”，尽可能提高整个建筑工程当中管线设计的科学程度。应用BIM 技术进行管线碰撞分析，可以在最小的空间范围内做到最安全的安装操作。合理分析整个检修空间，结合不同管线的管材厚度、管道坡度、最小间距以及安装操作空间等，进行合理的空间数据分析，结合实际的施工因素，对布置避让问题进行等级排列，实现整个设计图纸的科学化。应用BIM 技术进行管线碰撞分析，可以帮助施工人员了解设计人员的图纸设计意图，保障专业的施工技术人员可以对照图纸数据分析情况、解决问题，对设计图纸进行优化反馈，减少不必要的矛盾与冲突，提高整个设计流程的速度。

应用BIM 技术可以显著提高施工效率，避免由于图纸返工等问题造成停工或工期延误，避免由于工期延误带来的物料应用不一致、施工人员不一致等问题，既可以保障目前建筑装备施工的工期，还可以显著降低装备施工的成本，为后续的电器入场创造有利条件[1]。

2.2 管材设计优化

应用BIM 技术可以实现管材、管控的优化设计，以及数量、采购、下料等优化。

2.2.1 管材以及附件的使用优化

应用BIM 技术，可以对建筑装备过程当中使用到的各类管材以及附件的使用路径、使用尺寸进行优化，通过平衡设计法则，尽可能避免由于弯头数量过多造成的管线预算超支，通过碰撞分析设计最短路径，并在施工图纸当中标注出数量，尽可能准确地判定预留孔及管线预埋位置。

工业部的相关数据显示，应用BIM 技术进行管材路径优化设计，建造成本以及材料节省效率可超过3%。尤其是钢板板材、塑料材料，耗损率可降低到常规设计的88%，整个项目当中的管材损耗率不足4%。

2.2.2 采购数量与管理优化

工业部调查数据显示，30%以上的建筑工程企业都存在装备材料积压、占用大量资金，影响企业资金回收效率，工程成本上升的问题。也有10%左右的建筑工程，企业存在用料不足、等工待料、用料批次不一致，影响实际装备质量的问题。甚至还有15%左右的企业，由于材料申报问题、错误采购问题，导致业主对于实际建筑装备的质量不满意，影响后期支付，以及企业的长远发展。

在采购数量优化方面，通过BIM 技术应用可以使得设计施工人员一目了然地了解相对应的采购数量，从而方便采购部的工作人员，进行更加科学的施工选择以及材料选择。通过这种方式，审核处的工作人员可以直接与采购工作人员进行沟通，提高整个施工用料计算的精确性，避免用料剩余过多造成采购成本增加，影响整个建筑工程项目的盈利性。

应用BIM 技术对于采购流程进行科学指导，可以尽可能提高采购人员的行为科学性，同时，结合BIM 技术给出的相关数据，可以制定科学的采购周期采购量表，尽可能保证施工的连续性，也可以降低采购人员的灰色收入范围，避免由于员工贪腐问题，导致企业的采购质量过差、库存率上升，或出现二次搬运问题。

2.2.3 下料优化

在下料过程当中，应用BIM 技术可以进行二维平面核算。应用这种精准分析方式，提高时间庄的准确性，避免由于平面核算数据不准，导致下料偏大或偏小，造成建筑工程的成本上升和下料系统无法正常工作。应用BIM 技术之后，技术人员可以通过信息软件，对于平面图核算进行精准分析，无论是在管材参数、尺寸控制上，还是对于核算员材料员施工员的沟通过程当中，都可以提供有效的数据支撑[2]。应用BIM 技术建立相关的三维信息模型，还可以方便施工人员了解相关的下料规范，并应用4D 图纸、三维平面图纸、电子化管理表格等等，对用料过程进行严格把控。避免由于班组组长行为管理能力不足，或存在贪腐问题，造成“整料零用、长料短用”，不仅显著提高物料浪费程度，提高成本，还影响整个建筑质量。

3 BIM 技术在建筑装备机械化施工当中的应用

现在，建筑工程正在朝着机械化、自动化、数字化的方向不断发展，尤其是人工智能技术的应用，显著提高了数控技术与BIM 技术的结合有效性。通过BIM 技术进行相关分析，可以对现场的实际施工进行有效模拟，帮助机械手将管材以及相关附件，按照数控操作模式，摆放在指定位置，避免堆放混乱和材料二次搬运，影响材料的质量，造成现场施工秩序混乱。

应用BIM 技术，还可以对本区域存储的各项管材进行耗损分析，从而对材料的进场以及订单的延续，提供更加精确的数据支撑。BIM 技术结合实际的搬运线路，可以显著避免多运、漏运、错运，尤其是在一些超高层建筑的建造当中，通过这种BIM 技术运用，整个施工成本可以下降10%～20%。

通过上述分析可以看出，BIM 技术可以提高管线碰撞检查的优化程度，对管材及附件管控进行优化，并组织机械施工，提高智能化水平。也就是说，应用在现代管线综合化管理过程当中，可以：①显著提高管理的直观性，方便施工管理人员以及设计管理人员，对于现场情况进行精确了解；②避免由于孔洞预留不足、施工人员不到位等管理因素，造成的返工、窝工、工期延续现象；③保证实际的施工质量，提高建筑装备的信息化管理水平。

4 BIM 技术在建筑设备节能方面的应用

近年来，整个建筑的智慧化发展趋势显著，在所有的设备耗能当中，中央空调以及其他暖通空调设备，能耗占比最高，约为55%；其次为照明消耗、消防消耗、办公自动化消耗，比重约为25%、15%、5%。

应用BIM 技术可以对暖通空调系统照明系统进行显著的节能设计，使其符合我国《建筑节能工程施工质量验收规范》当中的相关要求。通过四维施工模拟、三维空间布置、5D 管理、机电安装等相关的BIM 技术，进行精细化施工方案设计、精细化施工管理，并对人工作业的粗放化问题进行有效分析，提高整个建筑装备施工的高效协同能力。

5 BIM 技术在建筑设备人员培训当中的应用

建筑设备工程急需高端人才，应用BIM 技术不仅可以对于现场施工工人进行技术交底、技术培训，还可以与高校的建筑设备培训结合在一起，提高人才培养的持续化程度[3]。

一方面，BIM 技术可以提供有效的培训模型，提高培训演练的趣味性，避免传统实物演练造成的接受局限。同时，BIM 技术可以在多媒体屏面上，甚至是移动终端上，进行三维动画展示以及四维动画展示。使建筑技术人员充分了解水、暖、电等公用设备的建造技术，提高现场培训的连续性、完整性。这种培训方式具有3D 可视化视觉效果，可以整合为培训资源库，提高学习系统之间的相互连接性，避免由于建筑设备系统繁多，影响技术人员的实际学习效果。

另一方面，应用BIM 技术，可以显著提高整个培训过程的系统化程度以及可视化程度，将整个培训过程分为专业知识培训、课程设计培训、以及实践演练培训，使整个培训过程贯穿模拟系统，建立一种新型的双向互动培训方式。进一步提高技术人员对于定位放线、现场控制、网络测量、施工道路管线、临时用水用电设备的了解程度。尤其是针对每一个施工现场，制定差异化培训方式，提高技术人才对于实际情况的了解程度。

6 结论

综上所述，BIM 技术在建筑设备当中有着非常广泛的应用，无论是管线优化、节能、机械化还是培训，都可以应用BIM 技术，显著提高建筑设备施工的质量以及管理效果。从本文分析可知，研究BIM 技术与建筑设备应用，有利于从发展的角度看待目前的技术升级。因而，我们要提高建筑装备工程的施工信息化程度，为BIM 技术发展创造有利空间。