BIM技术在供货单位中的应用——以某大型地下室项目为例

唐小东 胡云进 虞 盛

(1.浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室，浙江 绍兴 312000；2.绍兴文理学院 土木工程学院，浙江 绍兴 312000；3.浙江省山体地质灾害防治协同创新中心，浙江 绍兴 312000)

0 引言

建筑各方责任主体构成众多，项目建设周期长、不确定因素多，因此在工程实施中各主体单位之间的协作要求高且协调难度大[1].随着科技、经济的高速发展，建筑工程项目的造型越来越独特、体量越来越大、精细化要求及设计复杂程度越来越高，与之对应的成本费用也大幅增长.面对上述建筑行业的种种问题，BIM技术应运而生.运用BIM这一先进信息技术，利用其资源共享的特点，可对建筑工程项目实施中涉及的各方责任主体集成化管理；通过建立参数模型整合建筑工程项目的全部相关信息，保证所有重要信息可在全生命周期中得以快速、准确地传递和共享，对建筑工程项目成本、进度和质量控制及延长建筑使用寿命等具有重要意义.

目前BIM技术在设计、施工中发挥着重要的作用.BIM不再是单一的3D模型，已成为当前建筑行业中必不可少的管理手段和管理方法.许杰峰等[2]利用BIM技术对建筑供应链管理进行了研究，实现建筑供应链敏捷程度和效率的有效提升.Reijo等[3]研究认为运用BIM技术在设计、施工阶段对增加业主价值，减少浪费具有重要作用.舒欣等[4]通过对装配式建筑设计和BIM技术进行适用性分析，实现对建筑设计进程的优化和缩短设计周期.杨震卿等[5]研究发现，施工单位在机电施工阶段通过运用BIM技术开展机电专业深化设计工作可有效保证施工质量和进度.王健[6]将BIM技术应用到大型地下室机电管线综合项目中，并对项目设计、施工阶段的BIM云端协作方式进行了分析.陈祥赟等[7]通过传统管理方法与基于BIM管理方法的差异对比发现，BIM技术在施工阶段可进行有效的成本、进度控制.上述以建筑各方责任主体与BIM技术相结合研究多从设计、施工方面实现成本和进度管理，但未从供货单位角度开展基于BIM技术的协同研究.而供货单位(材料供应商、设备供应商)为建筑工程项目提供原材料设备及后期服务，在项目实施中扮演着重要角色，其提供的材料和服务质量好坏直接影响建筑工程的成本、质量及使用寿命.因此开展基于BIM技术的供货单位与建筑各方责任主体间的协同研究具有重要的工程应用价值.

本文针对目前的不足，将BIM技术应用到供货单位，首先研究总结供货单位应用BIM技术的流程，然后具体分析供货单位与其他建筑责任主体间的协同工作模式，最后将上述研究结果应用于实际工程并进行效益验证.

1 供货单位应用BIM技术的流程研究

供货单位为建筑工程项目的设计-施工-运维等提供材料、设备、技术及服务.供货单位应用BIM技术可消除与各参建方的沟通障碍、保证质量、降低成本并延长建筑使用寿命.根据建筑工程项目各个实施阶段的内容和特点，本文分析了供货单位与其他建筑责任主体之间在设计阶段、施工阶段和运维阶段的关系，拟定了供货单位应用BIM技术的具体流程，如图1所示.

图1 供货单位应用BIM技术的具体流程

2 基于BIM技术的供货单位与各方责任主体间的协同作业

基于上述供货单位应用BIM技术的流程，下面分别阐述供货单位与设计单位、施工单位及运营单位间的具体协同.

2.1 与设计单位的协同作业

随着科技的发展，建设领域的新技术、新工艺和新材料不断涌现.建材种类繁多，性能各不相同，且每项建筑工程都具有唯一性、不确定因素多，因此对于建筑材料的性能要求也各不相同.设计单位在众多专业分包商方案的设计中，如电梯方案、泛光照明方案、中压开关柜布置及母线设计方案、地下车库排烟风机厂家CFD模拟试验等都会遇到许多实际设计及选材问题.供货单位可参与建材选取、辅助设计等对于工程质量及成本控制有助益性的设计工作.以电梯工程专业分包商为例，供货单位根据工程实际情况应用BIM技术可与设计单位进行协同设计，如图2所示.

图2 电梯供货单位基于BIM技术的协同设计

2.2 与施工单位的协同作业

施工现场参建各方及人员出入众多、环境复杂、影响因素多、可利用空间资源少，这对施工单位进行进度、成本和质量控制非常不利.供货单位提供的建材及设备占工程前期投入费用的50%以上，施工单位加强与供货单位协同可有效改善以上问题.

2.2.1 承包商供应链管理

随着BIM技术的发展，其在建筑供应链中的应用范围及深度都显著提升；供货单位运用BIM技术在承包商供应链管理中的重要性尤为突出.供货单位通过BIM技术获得建筑工程项目完整的明细表，明确建材及设备的数量、尺寸、材质及性能要求，做到标准化生产避免施工单位在现场进行二次加工.生产过程中通过BIM视觉分析的检测系统并置入RFID标签芯片，对建筑材料、预制构件和重要设备等进行精准定位[8]，进而合理安排运输路线，并在材料设备进场后有序摆放，做到节约场地、避免二次搬运.

2.2.2 供货单位指导安装

施工阶段会运用许多大型、成套设备，作为施工机具或将其安装至建筑主体内部.供货单位对产品设备的质量性能、拼装工艺、磨损程度等最为了解，可在旁进行指导安装，根据施工现场的实际情况发现BIM模型中的错误或不协调之处，及时提出优化设计或改进方案.如塔吊和电梯等危险性或质量要求高的特种设备安装，必须由具有相应资质的单位进行现场拼装.通过BIM技术提前进行安装模拟，提前排除设备安装过程中可能出现的问题，从而提高拼装效率及保障安装质量.

2.2.3 供货单位绩效评价

目前我国供货单位的总体信息化水平较低，仍采取电话、传真等传统方式进行采购.各类供货单位存在“价格不透明，质量无保障”的问题，这对施工单位选取最优建材、设备造成极大阻碍[9].供货单位通过BIM技术将生产的材料、设备的结构组成进行精确的细节展示，可将生产的材料、设备进行有力推广，同时施工单位可根据工程实际需求快速确定最合适的供货单位.施工单位和供货单位可根据供货质量、是否按时交货和支付材料款等相互进行绩效考核，作为后续是否长期合作的一项重要指标.

2.3 与运营单位的协同作业

建筑工程项目实施是一个连续动态的过程，BIM的模型精度(LOD)在这一过程中也不断趋于精细化[10].BIM模型精度提升至LOD500，可直接提供给运营单位用于后期的运维管理.由表1可看出，供货单位为模型提升至LOD500的主要参与单位.在上一等级模型基础上加入由供货单位提供建置的设备“族”文件，从而使项目模型组件得以最精细化的展示，便于运营单位对项目进行管理.

表1 建筑各方责任主体LOD等级要求

通过查阅资料可知，建筑工程项目三分之二的成本费用发生在项目后期运营和维护阶段[11].通常运维阶段出现的问题不是一个单位能解决的，需要供货、设计单位等协同处理解决.供货单位协助编辑的数据库记录并保存所有建筑构件和设备的详尽信息(如供货单位名称、生产日期、设备型号和维护日志等)，同时RFID标签可对设备进行跟踪，管理者可通过云端实时观察设备的使用状态[12]，提醒业主或运营单位及时做出正确决断，保证建筑工程项目在全生命周期内的安全使用，从而降低损失、节约后期运营成本.

3 工程应用及效益验证

建筑工程项目的地下人防工程在基础建设阶段的施工资源投入很大，且综合管线、设备错综复杂，务必采取科学精细的管控.以某建筑工程项目地下人防工程为例，对上述供货单位应用BIM技术协同带来的效益进行验证.本项目位于浙江省金华市，为大体量品质社区，占地面积约78 000 m2，建筑面积约250 000 m2，共有22栋高层住宅，总住宅1 616户.其中该项目地下人防工程总长约427.3 m，总宽约181.4 m，地下建筑面积约60 000 m2.

首先使用Revit建模软件对本项目地下人防工程进行土建、结构和机电专业的模型建立(见图3)，再使用Navisworks软件进行碰撞检测、模拟施工及后期运维管理.通BIM技术对该工程实施和使用阶段的过程模拟，突出体现供货单位运用BIM技术与各参建方协同作业的特点及优势.

(a)土建模型(b)结构模型(c)机电模型

3.1 辅助设计

设计单位对建筑工程项目设计工作进行全面管理，但对于电梯等较小的专业分包项目只做到了明确其具体方位，对于具体设备选材、型号和成本方面涉及不深.供货单位作为实时关注建筑材料最新发展动态的一方，对于各类建筑材料的材质性能、适应性和价格等方面最为了解.因此供货单位可以在模型建立时就辅助设计单位输入材料种类、设备型号和成本费用等的详细信息，对项目整体质量和成本进行管控.本项目共有消防电梯44台，图4为电梯工程的具体设备信息，其中成本计算包括电梯单价、运输费和安装费.建筑工程项目专业分包众多，在设计阶段就明确各设备分包较为精确的费用成本，可对本项目前期工程造价进行有效控制.

图4 供货单位BIM应用

供货单位通过管线碰撞检查对设计单位提出设计建议，如造价高的管线避让造价低的，管线附件少的避让附件多的，临时管线避让永久管线，并将需要定期检修的管线安装在下部，同时预留检修空间便于后期整修.由图5可见，各类管线、电缆桥架和风管密集、纵横交错，需立体交叉施工，供货单位根据对管道价格、材料特性的了解可进行辅助设计，通过改动造价低和整体影响小的管道位置，减少设计变更，同时降低施工-运维阶段出现问题的概率和额外的返工修补费用.

图5 管线碰撞检查

3.2 施工互动

建筑工程项目施工过程中设备、材料供货单位都与施工单位存在很多交流与合作，供货单位应用BIM技术对重要设备进行安装模拟，必要时从旁进行安装指导，很大程度上提高了拼装效率和保证现场施工安全.供货单位首先通过BIM软件模拟本单位提供的塔吊安装过程(见图6)，向现场施工人员进行有效的安全交底，充分地展示塔吊安装工序和运行方式，防止坠物伤人.模拟软件种类多样，例如Navisworks、Fuzor等，可根据不同需求选择相对应的模拟软件.再根据周边环境资料对塔吊布置进行仿真模拟选定合适的塔吊型号，确保塔吊对施工现场的全面覆盖，并选定最佳塔吊布置点，保证塔吊交叉作业时进行安全施工，图7为本项目施工现场塔吊布置简图.

图6 塔吊安装模拟

图7 塔吊布置简图

本地下人防工程面积较大且系统复杂，尤其在机电安装阶段，管道构件等供应需要进行科学合理的管理.管道构件供货单位依据施工承包方的施工进度计划进行按时、按量生产制作，防止施工现场待工、待料情况的发生.既保证工期，同时也减免了材料、设备的保管费用和降低损坏风险.如图8所示，供货单位根据BIM模型可以轻松掌握管道、桥架、风箱和消防栓箱等的详细信息(尺寸、材质和数量等)，做到精确化生产.避免施工现场二次加工，对后期施工安装带来极大便利，从而做到“节时、节材、节财”.

图8 机电工程模型构件信息

3.3 运维管理

供货单位通过RFID技术可追踪定位的特点，在设备构件生产过程中置入RFID芯片，并利用BIM技术的可视化对重要设备和管线密集区保存视点，便于后期快速查找该位置，同时对模型中需按时更换或定期检修的设备构件进行重点标识.通过该方法既可方便运营单位进行资产、空间管理，也有利于供货单位后期更换、检修设备时可快速定位找到问题设备.图9为本项目停车位上方综合管线交汇处的一个重要视点.

图9 重要视点

供货单位通过在运维期间继续提供新材料、新设备而获取二次利润，并通过回收利用更新换代后淘汰的旧建筑材料，提高建筑资源的循环使用率.本研究通过供货单位与运营单位协同作业，供货单位应用BIM技术辅助运营单位解决运维阶段出现的问题，实现供货单位与运营单位双赢的合作模式，并促进建筑行业由粗放型向集约型发展.具体协同流作业流程图见图10.

图10 供货单位与运营单位协同作业流程图

4 结论

本文首先研究总结了供货单位应用BIM技术在设计—施工—运维阶段的流程，并从供货单位与各方责任主体协同作业及效益出发，对供货单位应用BIM技术的实施过程和优势进行了分析，最后通过工程应用对本文研究成果进行了验

证.结果表明，供货单位应用BIM技术对建筑工程项目进行辅助设计、施工互动和运维管理，可以优化资源整合、提高建筑各方责任主体之间作业的协同性，是建筑工程项目保证质量、按时交付、节约资源、降低成本和延长建筑使用寿命的有力保障.