BIM技术在建筑机电工程中的应用探究
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摘要：近年来，我国的建筑行业发展呈现智能化态势。建筑行业也意识到BIM技术在智能建筑机电工程应用的重要性。虽然，国内BIM技术应用已有10年，但仍处于应用的起步阶段，应用BIM技术的专业人员不够普遍，项目设计过中的参与深度也较低，人员的技术能力和熟练度不够高。其中的一个重要原因是设计人员不能按照所设计的专业去针对性的学习和应用BIM技术。该技术应用发展的不完善，意味着BIM技术在我国有很大的发展空间和广阔的市场前景。
关键词：机电工程;BIM技术;机电工程信息模型;数字化设计;工程应用
引言
建筑机电安装工程是建筑物整体性能得以实现的关键所在。随着智能化建筑的发展，机电安装工程也呈现出了技术标准提高及施工难度增加的发展态势。
BIM技术是继CAD设计技术发展出来的新设计技术。与传统的二维设计图纸相比，BIM技术实现了“三维”、“四维”甚至更多维度的设计，可依据工程需要加入时间、成本的维度。
应用BIM技术，可以通过可视化的方式进行机电设备安装的碰撞检查、工程量统计、成本预算、技术交底等多项工作，为施工人员提供可视化的机电设备施工技术指导;可以提高施工项目的精益化管理水平，提高施工质量，降低施工成本。
1、BIM技术的特点
BIM技术的核心是利用数字化技术对工程对象的几何信息、对象属性及状态信息等建立的虚拟、多维工程信息模型。利用BIM技术，可对工程对象的设计、施工、运行、维护的全过程建立多维模型信息数据库，摆脱“施工图”的局限性束缚，实现工程对象的全过程信息的数字化设计集成，使设计方、施工方、运行方和业主等基于共享的BIM平台对工程对象进行协同建设和运维。
1.1一体化
应用BIM技术建立的机电工程信息模型，把机电工程中的各个子项目和各个环节联系起来，以此实现对整个机电安装过程的数字化设计，并与所在项目的整体工程设计融合与协调。
1.2可视化
利用BIM技术建立的机电工程信息模型，将机电工程的设计图立体可视化，让施工人员通过三维图更加直观的查看到机电设备安装的空间、位置、形状等实际状况信息。有利于建设、设计和施工等各方直观地进行沟通;有利于对施工人员的技术交底及施工指导。
1.3模拟性
通过建立机电工程的信息模型，并导入机电设备的数据信息，可以模拟出机电设备的形状、尺寸、坐标及细部特征，还可以对机电设备的能耗、负荷等进行模拟分析。
1.4协调性
BIM技术的协调性服务，能有效避免以往传统设计过程中，因不同专业的设计师间沟通不到位导致的设计碰撞。可对不同专业的碰撞问题进行协调和优化，生成并提供设计的协调及优化数据。
在施工过程中，可以依据机电工程信息模型获取到的机电设备的空间、结构、定位等安装数据信息和资料来协调施工任务和施工进度，提高机电设备安装的效率和质量。
1.5协同设计
传统的设计过程中，设计单位在与业主讨论最终设计方案时，都是在初步设计图上进行讨论。难免有些视觉死角不能进行充分沟通，并且可能会存在因为表达不清晰而产生歧义的现象。而利用BIM技术构建的三维机电工程信息模型，可以将初步设计可视化，将设计条件数据化，有利于双方更直观的把握机电项目的设计意图，减少合作双方在沟通上的盲点和误解。
在机电工程信息模型设计过程中，不同专业的不同的设计人员，会在同一个空间模型中工作。不同专业的设计人员对应各自不同的工作集，利用工作集作为设计协作的基本单元进行设计协同。设计主管在对最新的项目模型文件进行修改时，能单独对修改的图元进行借用，而不需调用整个工作集的所有权，不影响设计人员正常的专业设计工作;修改完成的设计图元在借用后立即回馈到设计人员的模型中。
2、BIM技术在建筑机电工程设计中的应用
以机电工程项目的各项相关信息作为建立机电工程数字化模型的基础，通过对机电工程的所有构件、设备的几何和非几何信息的仿真来模拟机电工程的真实信息，模拟出设备的原貌，直观清晰的表达设备。以机电工程的二维图纸、技术要求、合同文件、总进度计划、相关规范标准等为模型设计依据;以项目的施工变更单、变更图纸等为模型更新优化的依据。
机电工程数字化模型由不同功能的机电设备构件组成。每一臺机电设备及所在的安装空间应分别建模，且能够契合到机电工程数字化模型内。设备及设备组件的信息包括准确的型号、尺寸、数量、坐标等，精度等级通常为LOD300。精度等级可依据设计阶段及设计深度进行调整。
机电工程数字化模型中建立不同机电设备的族文件，同时建立主要附件的族文件，如：水泵、锅炉、空调器、通风机、阀门、计量表、开关、传感器等的常用族文件。族文件的属性信息包括：基本尺寸、深化尺寸、位置、定位信息等模型构成的基本信息。族文件按照统一的标准制作并审核，确保整个族库的质量、坐标一致及数据契合;族文件的调用针对项目开放，防止随意下载，以保护族库资源的知识产权。
机电工程数字化模型建立后，机电工程的所有设备和功能特征都被参数化并以数字形式储存在数据库中。通过参数化的数字模型进行机电工程的空间分析、结构分析、体积分析、传热分析、干涉试验等数字化分析，可以进一步完善和优化整体数字模型。BIM技术使得建筑机电工程的3D模型实现了“智能化”。
3、BIM技术在建筑机电安装工程中的应用
机电数字化三维模型中加入时间、仿真施工顺序可以实现施工进度、资源、成本及场地信息化、集成化和可视化管理。并采集项目进度的相关数据，将数据信息更新到施工模型中实现动态创建。
3.1在施工环节中的应用
BIM技术在机电工程施工环节中应用，即综合利用各种机电设备信息完成机电设备施工的总体数字化设计，同时可利用参数化的数字模型模拟施工过程并把控质量、进度和成本。 首先，设计人员利用BIM技术根据施工需求、平面图纸与机电设备的构件数据信息，创建机电设备安装的数字化施工模型。利用施工模型制定设备安装方案。其次，依据机电施工要求和机电设备的结构特点，利用施工模型完成虚拟施工，建立施工排程顺序，协助施工流程管理;在模型上对构件碰撞问题进行检测，进而采集相应干涉数据，对机电安装的顺序、安装线路及施工活动进行规划调整，实现模拟安装。再次，应用施工模型，对各环节所需的用料数量进行计算，有效合理的分配施工材料，实现施工用料的效用规划，从而计算出各环节施工的成本。同时，利用数字化施工模型对实际施工过程中所采集到的施工数据进行管理，为工程后期的查验工作提供数据信息。
3.2在进度计算和支付中的应用
机电工程项目的机电设备种类繁多、传统的工程进度计算要对工程量进行多次测量;工程量的统计依照图纸逐一计算、统计设备、部件、管道等，再分类统计到表格中。应用BIM技术可以为机电工程进度的计算以及支付方式提供全新的数字化模型方式。
通过BIM技术建立起来的机电工程数字化模型可以自动完成复杂的工程量计算工作，能够实现便利的计算和统计，把施工过程中所涉及的时间段，包括月度、季度等，都可以通过模型系统的使用进一步得到实现。在这个过程中，可以先对该时间段的工程量进行汇总和统计，在形成造价文件的基础上提供技术支持，实现工程进度和支付工程款的计算。
3.2在项目运维过程中的应用
将机电设备维护作业的相关数据输入到机电工程数字化模型中，可以将各个设施、构件的空间关系，设备的尺寸、型号、口径等具体数据在模型中展现出来，指导维护人员对机电设备进行运维作业。运维管理部门可利用已构件完成的机电工程数字化模型了解相关维护作业之进度及责任安排，维护人员亦可透过模型了解维护进度规划及维护责任分配等信息。
结束语
本文从设计和施工角度，对BIM技术在建筑机电安装工程中的应用，展开了分析和阐述。BIM 技术是集成了各种相关信息的工程数据模型，对于整个机电工程项目的功能和特征进行数字化的维度表达。将BIM 技术应用到机电工程中，给建筑机电安装工程带来了很大的变革。将其应用到机电安装全过程中，极大提高了安装效率和质量，有助于控制施工的总体成本，有利于实现机电工程良好综合效益，提高机电安装行业整体技术水平。
参考文献
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