基于BIM技术的水电站机电安装工程协同设计与施工研究.pdf

信 息 与 网 络水上安全 2023 年 第 8 期40作者简介：周武，男，本科，工程师，研究方向为水电站机电安装工艺。基于 BIM 技术的水电站机电安装工程 协同设计与施工研究周 武（云南省滇中引水工程有限公司，昆明 655400）摘要：电站机电安装工程是水电站建设中不可或缺的关键环节，其设计与施工的协同性对于项目的成功实施至关重要。然而，传统的设计与施工模式存在信息交流不畅、数据不一致等问题，导致效率低下、质量难以保证。为了解决这些问题，基于建筑信息模型（BIM）技术的水电站机电安装工程协同设计与施工成为当前研究的热点。本文旨在探讨如何利用 BIM 技术实现水电站机电安装工程的协同设计与施工。通过本文的研究，可以为相关行业的从业者提供参考和借鉴，促进 BIM 技术在工程领域的广泛应用和推广。关键词：BIM 技术；水电站机电安装；协同设计；施工研究0 引言随着社会经济的快速发展和科技的进步，水电站建设在能源供应和经济发展中扮演着重要角色。水电站机电安装工程是水电站建设中的关键环节，其涉及大量的设备、管线和系统的设计与施工。然而，传统的设计与施工方式存在一些问题，如信息交流不畅、数据不一致、设计与施工之间缺乏协同等。为了解决这些问题，建筑信息模型（buildinginformationmodeling，BIM）技术被引入到建筑行业，并逐渐在水电站机电安装工程中得到应用。BIM 技术通过集成建筑项目的各种信息和数据，实现了设计、施工和管理的协同，提高了效率和质量，并降低了项目风险。然而，目前对于基于 BIM 技术的水电站机电安装工程协同设计与施工的研究还相对有限。尤其是针对水电站特殊的工程要求和复杂性，对于如何充分发挥 BIM 技术的优势进行系统性的研究还有待深入探讨。因此，本研究旨在填补这一空白，探索基于 BIM 技术的水电站机电安装工程协同设计与施工的方法与应用，以提高水电站机电工程的效率、质量和可持续发展水平。通过研究，可以为水电站建设领域的从业者提供技术支持和指导，推动行业的发展和进步。1 BIM 技术在水电站机电安装工程协同设计与施工中的作用1.1 设计信息的集成与共享BIM 技术可以将水电站机电安装工程的各个设计阶段的信息集成到一个共享的模型中。各个设计专业可以通过这个模型进行协同工作，确保设计的一致性和协调性。设计变更时，可以及时更新模型，保证各个专业的设计信息同步更新，减少信息冲突和错误。1.2 空间协调和碰撞检测BIM 模型可以用于进行空间协调和碰撞检测，以确保各个机电设备、管线和系统之间的协调性和冲突的检测。通过 BIM 模型，可以在设计阶段及时发现并解决潜在的冲突，避免在施工阶段才发现问题带来的额外成本和延误。1.3 工序模拟和优化BIM 技术可以模拟水电站机电安装工程的施工过程，并进行施工工序的优化和调整。通过模拟和优化，可以预测施工过程中的问题和瓶颈，提前采取措施避免施工延误，提高施工效率和安全性。1.4 施工管理与协调BIM 技术可以用于施工管理和协调。施工管理人员可以使用 BIM 模型进行进度管理、资源调配和施工信 息 与 网 络Maritime Safety 水上安全41协调。各个施工单位可以共享模型，协同工作，提高施工效率和协调性。2 水电站机电安装工程协同设计与施工面临的问题2.1 信息交流不畅传统的设计与施工模式中，各个设计专业和施工单位之间的信息交流存在困难。设计变更和更新的信息传递可能不及时，导致设计和施工之间的信息不一致，增加了错误和冲突的风险。2.2 设计与施工不协调由于设计与施工之间的信息断层和沟通不畅，设计方案与实际施工之间可能存在协调性不足的问题。施工人员可能需要现场临时调整设计，导致工程质量下降和进度延误。2.3 数据一致性与准确性在设计与施工过程中，涉及大量的数据和信息，如设备参数、管线布置、系统连接等。数据的一致性和准确性对于工程的顺利进行非常重要，但在传统模式下，数据的更新和同步存在困难，容易导致错误和混乱。3 基于 BIM 技术的水电站机电安装工程协同设计与施工策略3.1 统一的 BIM 平台和数据标准1）选择合适的 BIM 软件平台。根据项目需求和团队能力，选择适合水电站机电安装工程的 BIM 软件平台。常用的 BIM 软件包括美国欧特克股份有限公司（Autodesk，Inc.）的雷维特（Revit）、美国宾利软件公司（BentleySystems，Incorporated）的开放式建筑（OpenBuildings）等。确保选择的软件平台能够满足项目的设计和施工需求。2）制定统一的数据标准。制定统一的数据标准是确保不同设计专业和施工单位之间数据一致性的关键。数据标准包括模型元素命名规范、属性定义、单位制和数据格式等1。所有参与方必须遵守并遵循这些标准，以确保数据的交互性和一致性。3）建立共享的 BIM 模型。建立一个共享的 BIM 模型，让各个设计专业和施工单位在同一个平台上进行协同工作。可以通过云平台或共享服务器来实现模型的存储和共享，确保参与方可以及时访问和更新模型。4）设计变更和更新的流程管理。制定设计变更和更新的流程管理，明确变更的提出、审核、更新和通知的步骤和责任。确保及时地变更反馈和更新，避免设计与施工之间的信息断层和不一致性。3.2 协同设计与施工的工作流程1）制定项目协同策略。确定协同设计与施工的目标和原则，明确各方的责任和角色，建立团队合作的基础。2）建立协同平台。选择适当的协同平台，例如基于 BIM 的协同平台，用于数据共享、模型管理和沟通协作。确保所有参与方都可以访问和使用该平台。3）制定项目计划和工作分解结构（workbreakdownstructure，WBS）。制定项目计划，确定项目的关键里程碑和工作包，并建立 WBS，将工作分解为可管理的任务。4）协同设计。设计团队通过协同平台共享和协作设计模型。不同设计专业在同一个平台上进行设计工作，确保设计之间的一致性和协调性。5）模型集成与空间协调。各设计专业的模型进行集成，并进行空间协调和碰撞检测。使用 BIM 工具进行模型的合并、冲突检测和解决，确保设备、管线和系统之间的协调。6）变更管理。建立变更管理流程，确保变更的及时反馈和评审2。设计变更通过协同平台提交，并经过审批后更新到模型中。7）施工计划和资源调配。基于协同设计的模型和数据，制定施工计划，并进行资源调配和优化。施工团队与设计团队共享信息，确保施工计划与设计一致。8）施工过程管理。施工团队利用协同平台进行施工过程管理，包括进度控制、质量管理、材料采购等。施工进展和问题可以实时更新和共享。9）协同会议和沟通。定期组织协同会议，促进各方之间的沟通和协作。通过协同平台进行在线沟通，解决问题和交流意见。10）施工完成和交付。施工完成后，进行最终的模型验收和文档交付。将最终的 BIM 模型和相关文档提供给业主和运维团队，用于后续的运营和维护。3.3 空间协调和碰撞检测1）收集设计模型。收集涉及水电站机电安装工程的各个设计专业的 BIM 模型，包括设备模型、管线模型和系统模型等。确保这些模型是由不同专业团队创建并按照统一的数据标准制定。2）模型导入与集成。将收集到的设计模型导入到BIM 协同平台中，并进行模型的集成。使用 BIM 软件工具将各个设计模型合并为一个整体模型，确保各个模型之间的空间关系正确。3）碰撞检测设置。在 BIM 软件中设置碰撞检测规则和参数。这包括定义碰撞检测的规则、间隙要求、冲突容忍度等。根据项目的具体要求和标准，设置合适的碰撞检测参数。4）碰撞检测分析。运行碰撞检测分析，自动或手动检测模型中的冲突。BIM 软件会分析各个模型之间信 息 与 网 络水上安全 2023 年 第 8 期42的空间关系，并检测出可能的冲突和碰撞。5）冲突解决。对于检测到的冲突，需要进行解决。根据冲突的性质和严重程度，采取相应的解决方案，例如调整设备位置、调整管线布置或重新设计部分系统等。通过协同平台，设计团队和施工团队可以共同讨论和决定最佳的冲突解决方案。6）新模型和检测。根据冲突解决方案对模型进行更新，并再次运行碰撞检测分析，确保冲突得到解决。持续地模型更新和检测可以在设计与施工过程中持续进行，以避免新的冲突和碰撞。7）生成报告和文档。根据碰撞检测的结果，生成冲突报告和相应的文档。报告应包括冲突的描述、影响评估和解决方案等信息。这些报告和文档可用于协同团队的讨论和施工计划的调整。3.4 施工工序模拟和优化1）收集施工信息。收集与水电站机电安装工程施工相关的信息，包括施工计划、工序计划、材料信息、施工资源等。这些信息通常来自施工单位、工程管理团队和设计团队。2）建立施工模拟模型。基于收集到的施工信息，建立施工模拟模型。该模型可以使用 BIM 软件平台创建，将施工计划、工序信息和资源分配等数据与 BIM模型集成。确保模型中包含施工的各个细节和要素。3）施工工序规划。根据施工计划和工序计划，对施工工序进行规划和安排。确定施工的先后顺序、依赖关系和时间限制等。这可以通过在模型中创建工序和任务的时间轴和关系图来实现。4）模拟施工过程。利用 BIM 软件的模拟功能，对施工工序进行模拟。基于施工模拟模型，模拟工序的实际执行情况，包括设备安装、管线敷设、系统连接等。模拟可以通过时间轴和动画来展示施工的整个过程3。5）优化施工资源。通过模拟施工过程，识别资源利用的瓶颈和问题。根据模拟结果，对施工资源进行优化和调整，例如调整人力资源、材料供应和设备使用等，以提高施工效率和资源利用率。6）分析施工安全。利用模拟结果，分析施工过程中的安全隐患和风险。识别潜在的安全问题，并制定相应的安全措施和预防措施，以确保施工的安全性。7）进行工序调整和优化。基于模拟结果和分析，对施工工序进行调整和优化。根据资源利用和安全性的考虑，重新安排工序的先后顺序和时间安排，以达到最佳地施工效果。3.5 培训和技术支持1）BIM 技术培训。为设计团队、施工团队和工程管理团队提供 BIM 技术培训。培训内容包括 BIM 工具的基本操作、模型创建与编辑、协同设计与施工流程等。培训可以通过专业培训机构、软件供应商的培训课程或自行组织的内部培训来进行。2）案例研究和分享。组织和推动案例研究和经验分享，让团队成员了解成功的 BIM 应用案例，并从中汲取经验和教训。可以邀请行业专家或具有丰富经验的从业者进行分享，并鼓励团队成员分享他们自己的实践经验。3）技术支持和指导。为团队成员提供技术支持和指导，解答他们在 BIM 工具使用和协同设计施工过程中遇到的问题。可以设立专门的技术支持团队，为团队成员提供及时的帮助和指导。4）内部沟通和合作。鼓励团队成员之间的内部沟通和合作。定期组织会议、讨论和工作坊，促进团队成员之间的交流和合作，分享经验和解决问题。5）持续学习和更新。BIM 技术是不断发展和更新的，团队成员需要保持持续学习和更新的意识。定期组织培训和学习活动，让团队成员了解最新的 BIM 技术和方法，提高他们的专业素养和能力。6）领导支持和推动。领导层对于 BIM 技术的推动和支持至关重要。他们应该提供资源和支持，鼓励团队成员学习和应用 BIM 技术，并将其纳入组织的工作流程和标准中。4 结束语本研究的成果对水电站机电安装工程领域的技术创新和发展具有重要意义。通过应用 BIM 技术，可以提高水电站机电安装工程的效率、质量和可持续发展水平，为水电站建设提供可行的技术支持。同时，本研究的结果也对其他领域的工程协同设计与施工具有借鉴意义。需要注意的是，BIM 技术的应用需要全面地规划和协调，涉及多个方面的工作和团队合作。随着技术的不断发展和应用的推广，我们相信基于 BIM 技术的水电站机电安装工程协同设计与施工将取得更大的成果和突破，为工程领域带来更多的创新和进步。5 参考文献1 韩 进 军.电 站 机 电 安 装 工 程 技 术 J.河 南 科 技,2015(11):32-34.2 徐超,王沙果.浅谈水电站机电安装工程空间优化 J.黑龙江科技信息,2014(11):45.3 曾志辉.水电站机电安装工程存在的不足及改进措施研究 J.水电站机电技术,2021,44(9):136-137,139.