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BIM技术在EPC总承包项目中的运用
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2023.10.13 云南

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BIM技术在EPC总承包项目中的运用

一、BIM技术应用的好处

1. 招商投资时期

利用BIM软件对尚未施工的工程进行建模,三维展示效果有利于多方了解建筑物的具体情况。

2. 设计阶段

在BIM一体化设计中,建筑、结构、机电、装修各专业根据统一的基点、轴网、坐标系、单位、命名规则、深度和时间节点在平台化的设计软件中进行模型的搭建。

各专业可以从建筑标准化、系列化构件族库和部品件库中选择相互匹配的构件和部品件等模块来组建模型,提高建模的标准化程度和效率。

此外各专业需要进行各自设计流程的协同,通过协同工作,不断丰富BIM模型信息,最终形成集成各专业设计信息的综合设计模型。

3. 工厂生产阶段

工厂生产环节是装配式建筑建造中特有的环节,也是构件由设计信息变成实体的阶段。将BIM设计信息直接导入工厂中央控制系统,转化成机械设备可读取的生产数据信息,可实现预制构件实现自动化生产,提高作业效率和精准度

4. 现场装配阶段

现场装配阶段是装配式建筑全生命周期中建筑物实体从无到有的过程。在EPC工程总承包模式下,以BIM模型为载体,共享与集成现场装配信息通过设计信息和工厂生产信息,实现项目进度、施工方案、质量、安全等方面的数字化、精细化和可视化管理

在EPC总承包模式下,设计方与施工方是联合体,BIM的推广应用将为EPC项目的经济效益提高提供强大信息支持。

BIM技术的本质是以信息化技术为基础,带动组织形式、建造过程的变更,并最终带来施工过程的变革。工程总承包下的BIM全应用,是加速建筑业转型升级的关键。

借助BIM等信息化技术将各环节、各专业、各参与方的信息屏障打通,推进装配式建筑一体化建造的实施和推广,是实践工程总承包模式,实现我国建筑工业化和信息化的深度融合的重要支撑。

二、BIM技术实施需要资源

项目全生命周期使用BIM三维模型信息辅助设计技术,整合设备、设施、管理信息,通过三维综合设计、碰撞检查、算量造价等,避免了工程建设过程中因变更而造成的返工、缩短建设周期、控制建设成本、提高建设质量,从而提升总承包项目建设的总体管理水平。

1. BIM建模、分析软件配置

服务器软件系统及软件采用保利中轻云工场平台,具体软件配置以满足工程设计需要为准。主要包括操作系统、Revit建模软件、Navisworks Manage 碰撞检查软件、Revizto 4协同平台、PKPM绿色节能分析软件、PKPM结构分析软件、天正日照分析软件、应力分析软件、广联达算量软件、Project项目管理软件及5D施工模型等。

2. BIM建模、现场服务硬件配置

多台高性能工作站,配置双屏显示器;

多台高性能移动工作站,可满足模型综合处理、外出展示;

多种手持移动设备:充分发挥手持设备的便捷性,让参建单位、用户随时随地记录问题,支持iphone、ipad、android等智能设备。

3. BIM配套人员要求

资料收发:具有文档归类能力,向双方不同岗位人员传递资料;

专业对接:解决相应专业的技术问题;

平台对接:参与平台的使用,负责将平台信息发送给相应岗位人员;

总协调:协调各对接人工作,推动多方对接顺利开展项目实施;

三、BIM实施各阶段目标

规划、设计阶段:同步完成BIM建模,通过可视化建模协助业主方对建筑方案、工艺设备布局、配色方案进行比选,进行方案深化,并通过基于三维参数化模型的三维设计验证服务、三维综合管线设计,及时发现和解决传统二维设计过程中难以发现的各种错、漏、碰、缺问题,有效控制设计质量,降低工程建设过程中因设计变更和错漏碰缺造成的返工浪费,提高建设成本控制能力,提高施工质量。

施工建造阶段:提供必要的设计人员和工具,开展BIM现场服务和技术支持,降低返工率,节省建设投资,即时更新三维模型与设计资料版本,为最终三维数字工厂的实现奠定基础。

竣工模型建设阶段:提供反映项目竣工实际情况、完整准确的BIM资料,形成基于模型的竣工资料库,为后续工厂运营管理提供基础数据,特别是数字工厂运营管理所需的前期建设数据,并对企业数字建设情况进行三维展示。

四、BIM建模标准及规范

1. 建模规范

在项目实施前,制定BIM标准是工厂三维信息模型设计、管理的必要内容。便于实现施工深化设计,依据方案阶段模型自动生成符合国家工程量清单计价规范标准的工程量清单及报表,为招投标、进度款支付、结算等提供工程量支撑和预算指导,为项目竣工验收及运营维护BIM模型更新提供保障。

(1)文件命名规则:

文件夹命名规则为:项目名+工程号+子项号+子项名;

文件命名规则为:工程名+专业代号+子项号+子项目;

(2)非标准件及设备命名:

族命名规则:族类型+族名+工程号+子项号。

(3)标准件依据各专业国家相关标准规范命名规则。

2. BIM中的协同设计

协同设计细分为2D协同设计与3D协同设计,这是设计软件本身具备的协同功能。

(1)2D协同设计

2D协同设计是以AutoCAD外部参照功能为基础的dwg文件之间的文件级协同,是一种文件定期更新的阶段性协同设计模式。例如:将各个建筑设计的轴网、标高、外立面墙与门窗、内墙与门窗布局、楼梯与坡道、卫浴家具构件等拆分为多个dwg文件由几位设计师分别设计,设计过程中根据需要通过外部参照的方式将其链接组装为多个建筑平立面图,这时如果轴网文件发生变更,所有参照该文件的图纸都可以自动更新。

(2)3D协同设计

3D协同设计在专业内和专业间的模式不同。

l)专业内3D协同设计:是一种数据级的实时协同设计模式。即工作组(工艺、建筑、结构、暖通、给排水、电气等专业)成员在本地计算机上对同一个3D工程信息模型进行设计,每个人的设计内容都可以及时同步到文件服务器上的项目中心文件中,甚至成员间还可以互相借用属于对方的某些建筑图元进行交叉设计,从而实现成员间的实时数据共享。

2)专业间3D协同设计:当每个专业都有了3D工程信息模型文件时,即可通过外部链接的方式,在专业模型(或系统)间进行管线综合设计。这个工作可以在设计过程中的每个关键时间点进行。

五、工程BIM设计实施方案

1. 工艺专业

根据本项目设备订货(或者预订货资料),组织工艺人员按照院规统一命名初步完成项目Revit模型族库三维模型及相关信息。同时根据项目进度实时更新并细化模型族库信息。为项目施工图设计和竣工验收模型交付打下良好的基础。主要分以下方面:

(1)对于关键的设备位置及施工过程中需要控制的部分,做到模型族库的数据更新,确保模型设计参数完整。按照院规及相关标准、规范图集设计BIM模型缺少的管道、管件、附件、保温等标准件族库及信息。对于具体项目可在施工图设计阶段完善诸如供货商、生产日期、腐蚀裕量、运行寿命等信息。

(2)分阶段细化BIM模型,如规划设计各阶段同步完成BIM建模,通过可视化建模设计协助业主方工艺设备布局、检修通道、理顺工艺流程等,根据模型的详细程度同步生成管道材料明细表。

(3)通过三维可视化综合管线设计,通过 Navisworks Manage 2016 专有的碰撞检查功能进行相关专业模型实时碰撞检查。对检查过程中发现的问题,及时通知各相关专业及时修改。避免传统二维设计过程中的各种错、漏、碰、缺问题,有效控制设计质量,降低工程建设过程中因设计变更和错漏碰缺造成的返工浪费,提高建设成本控制能力,提高施工质量。

(4)将碰撞检查结果形成文件,反馈给各专业。经过各方协商进行模型调整。

(5)BIM模型经各方审核后,造价人员利用广联达算量软件插件将BIM模型进行数据格式转换后再利用造价软件进行工程概预算协同设计。产生的数据可及时反馈至建设单位、设计单位、项目负责人和设计人员等,通过各方的及时沟通优化方案。

(6)利用Revit软件本身提供的全专业协同设计工具,由项目负责人通过协同平台统一管理BIM模型、控制设计进度,及时安排工作督促各专业及时完成任务同时可利用 Revizto 4 平台,通过网络技术让业主在线实时了解项目设计动态对于设备布局、管路布局、管道配色、螺栓标准、甚至总图道路方案等即时交流。确保工程方案合理、合规,最大限度完善模型、满足业主的意图。

(7)将模型上传至云端,通过业主、设计人员、项目负责人及校审人员的即时沟通,并对模型即时修改。

(8)基于BIM技术的档案资料协同管理 Revizto 4平台,可将施工管理中项目竣工和运维阶段需要的资料档案(包括验收单、合格证、检验报告、工作清单、设计变更单等)等导入BIM模型中,实现高效管理与协同。

(9)施工单位利用移动终端(智能手机、平板电脑)采集现场数据,建立现场质量缺陷、安全风险、文明施工等数据资料,与BIM模型即时关联,方便施工中竣工后的质量缺陷等数据的统计管理。

2. 土建专业

根据项目场地地形,工艺流程需要,组织建筑专业人员按照院规统一命名完成项目初步设计模型,完善各建筑构件的模型和信息。同时根据项目进度实时更新并细化模型族库信息。为项目施工图设计和竣工验收模型交付打下良好的基础。

在建筑构件的信息表达上,建筑内外墙分开建模,墙体的做法、材质、厚度,体现在构件信息中。确保构件信息的表达是完整、准确、可更新。主要体现在以下方面

(1)分阶段细化BIM土建模型,如规划设计各阶段同步完成BIM建模,通过可视化建模设计协助业主方对建筑的外观、功能区域划分等有一个直观的了解。

(2)根据模型的详细程度同步产生土建材料明细表。

(3)通过使用 Navisworks Manage 工具,将各专业模型进行碰撞检测,提前发现各专业信息出现的“不兼容”现象。如管道与结构冲突,预留的洞口没留或尺寸不对等情况,使用有效BIM协调流程进行协调综合,减少不合理变更方案或问题变更方案。

(4)利用BIM模型的可视化功能,通过在室内漫游,检查各功能分区中各种空间的合理性。

(5)利用BIM模型进行能耗分析、模拟,比如日照分析、自然通风系统模拟、热能环境模拟等,测试各分区的通风采光条件,热能环境是否合理,是否节能。

(6)根据各种检测结果,利用BIM及与其配套的各种优化工具对项目进行可能的优化处理,比如优化管线布局,提升一些区间的净空,改善办公环境的通风、采光条件等等。

3. 设备专业

根据本项目的设备(给排水、电气、暖通)订货信息(预定设备资料)。组织设备BIM专业人员初步完成设备的模型三维信息建立并完善其模型信息。按照项目规定对模型进行统一命名。

对关键的设备和管道进行细化处理,并使其易于识别。同时尽量做到模型族库数据化实时更新。

车间内闸阀的模型参数、管道信息、电器设备及信息、消火栓设备模型及其参数、消防设备模型布置图、利用现有的Revit软件根据模型的详细程度同步材料统计。

碰撞检查结果输出后,BIM设备专业人员对输出结果在模型中做出相应的更改。

六、技术交底

不同BIM软件制作的BIM模型遵循统一的格式,采用三维模型作为多方会审的沟通平台,在会审前施工单位同时组织各专业间分区分段分层的利用轻量化模型进行碰撞检查。各参建方将图纸中出现的问题在三维模型中进行标记,在会审时对问题进行逐个的评审并提出修改意见。在会审交底过程中,通过三维模型把会审的相关结果进行交底,向各参建方展示模型中相关问题的修改情况。

根据质量通病及控制点,重视对关键、复杂节点,防水工程,预留、预埋,隐蔽工程及其他重、难点项目的技术交底,BIM技术利用BIM模型可视化、虚拟施工过程及动画漫游进行技术交底,使一线工人更直观的了解复杂节点,避免了二维CAD图纸空洞不直观的特点,有效提升质量相关人员的协调沟通效率,将隐患扼杀在摇篮里。

七、施工阶段全方位协同控制

1. 施工场地规划

作业前,根据施工方案,先进行详细的施工现场查勘,重点研究解决施工现场整体规划、进场安排、材料区的位置、起重机械的位置及危险区域等问题,确保建筑构件在起重机械安全有效范围作业;利用三维建模,可模拟施工过程,构件吊装路径、危险区域、车辆进出现场状况、装货卸货情况等。施工现场虚拟三维全真模型可以直观、便利的协助管理者分析现场的限制条件,找出潜在的问题制定可行的施工方法。有利于提高效率、减少传统施工现场布置方法中存在漏洞提前发现施工图设计和施工方案的问题,提高施工现场的生产率和安全性。

2. BIM费控及进度模拟

不同阶段的BIM模型,在各阶段形成的材料表深度不同,造价专业人员通过调用Revit模型及导出的数据完成估算、概算、预算、结算与决算等工作。

(1)施工图设计阶段BIM设计模型,通过广联达造价算量软件接口,输出包含工程材料规格、型号、制造厂家信息、维护标准以及满足工程造价要求的信息。

(2)施工准备阶段,利用BIM模型进行施工模拟,根据施工进度计划虚拟施工进度及施工配合。理顺工程方案、施工材料、设备及管道等物料进场时间。

(3)施工单位可以利用BIM模型在施工准备阶段,按照施工进度计划及BIM 5D管理软件,安排施工过程人、材、机等进场、建造、安装时间与模型联动,同时对应造价预算定额,模拟时间内的费用安排,形成报表。通过设计人员提供的BIM模型、项目管理人员制作的进度计划表、造价人员编制的预算定额表,施工人员模拟施工进度,实现施工材料有序进场、准确施工、按时完成进度计划。避免不必要的浪费,节省开支,提高工程质量。有利于制定安全生产措施,文明施工措施。

3. 施工现场监控

施工阶段可利用三维模型相关平台(如Revizto 4平台等)进行施工监督。监理单位、建设单位及施工现场人员,根据施工单位编制的项目进度计划及施工进度情况,通过Revizto 4平台,如实记录当天施工、安装、管理情况。并将施工中出现的问题,利用图像采集设备、移动端设备(手机或者平板电脑)、固定电子设备收录,在有网络的情况下上传至平台。利用三维可视化工具提高项目各参与方之间沟通效率。

八、BIM现场服务和技术支持

1. BIM现场技术支持服务

根据施工现场项目管理需要,为充分发挥工厂三维信息模型设计咨询服务的价值,驻现场人员应提供现场模型协调服务。

基于BIM模型的机电安装协调服务,配备具有工程项目管理和信息技术实践经验的人员进行信息技术服务和信息资源配置管理,以促进各参与方相互交流协作,加强项目信息技术支持力度。

2. 技术培训

根据本项目实施进度计划,在现场软件系统环境部署完成后,可针对项目各参与方进行必要的技术培训,具体技术培训时间可与业主方协商确定。

培训方式分为书面培训教程、集中授课、现场指导培训、视频教程培训几种,根据培训内容选择相应的方式。培训内容主要包括两类:

项目BIM模型相关标准规范:在项目施工图模型设计成品交付之后,施工安装之前,给项目各参与方提供项目BIM设计标准规范的书面培训教程,让项目各参与方了解本项目所规定的统标准,如管线设施颜色、专业系统命名规则等,以便后续沟通交流。

软件平台使用功能培训:针对项目不同的参与方进行相关软件和平台的使用方法的培训。

九、BIM竣工模型更新

1. 竣工BIM模型更新

通过设计阶段BIM模型的搭建以及施工阶段BIM模型的维护和更新,最终,业主获得的是富含大量运维所需数据和资料的BIM(建筑信息模型)。让BIM真正实现项目生命全周期的管理,为业主方提供及时、直观、完整、关联的项目信息服务和决策支持。实现BIM竣工模型(虚拟建筑的信息与实际建筑物信息一致。

2. 运营、维护BIM模型更新

为管件、阀门等管路及物料投放实时监控提供完整的模型及信息资料;为设备及配件检修更换过程提供完整的模型及信息资料;为工艺与自控系统控制的模拟配合演示提供完整的模型及信息资料;为公用工程及辅助专业的运维提供完整的模型及信息资料;通过运维专业程序完成生产控制及模型联动,为数字化工厂运营打下坚实的基础。

十、 BIM成果

所有BIM成果形成都应基于模型,保证其真实性。

1、厂区工程单专业全三维参数化BIM模型。

2、厂区建筑、结构、设备专业及工艺各专业管线综合模型。

3、总体规划方案、施工阶段模型自动生成符合国家工程量清单计价规范标准的工程量清单及报表,为招投标、进度款支付、结算等提供工程量支撑。

4、总平面图、各专业平立剖面图,基于模型完成总平面图、各专业平立剖面图及专业综合的辅助表达成果图。

5、相关分析图,基于BIM模型进行的绿色分析应进行数据集中,并保证源文件数据无损提交。

6、项目漫游视频,内容应包含项目主要厂房及重点区域,完整体现项目设计意图。

7、竣工阶段全三维参数化BIM模型,并保证源文件数据无损提交。方便业主方后期管理及更新。

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