项目的全生命周期通常分为4个阶段,包括规划、设计、施工和运维阶段。BIM技术发源于建筑设计,但不局限于建筑行业。目前,BIM技术已经在各个领域的不同阶段中得到应用,主要集中在规划、设计和施工阶段,并取得了良好的经济效益和社会效益,运维阶段的应用仍处在刚起步状态。
1.1BIM技术在建筑领域的应用
BIM技术在建筑领域应用广泛,其作为一种先进的工具和工作方式,在建筑工程的规划、设计、施工、运营阶段,改变了建筑行业的协作方式,促进了建筑工程全生命周期的信息共享,打破了信息隔阂,提高了对建筑工程的管理能力及工作效率。
(1)规划阶段
在项目规划阶段,BIM技术通过建立建筑物的模型、模拟真实环境下的关键信息,可以帮助业主及设计人员更好地规划设计方案,从而降低能耗及成本。
(2)设计阶段
在项目设计阶段,BIM技术使建筑设计从传统的二维模式转换为三维模式,使设计人员不再受限于二维图纸。BIM模型的建立,可以使设计方案更加完善、设计内容易修改,避免设计过程中盲区,降低损失,更好地满足设计需求,提高工作质量。同时,BIM技术的应用可以在共享的建筑信息模型上实现多专业的协同工作,减少重复工作,同时降低错漏碰缺问题的发生概率;利用BIM技术的可视化特点进行碰撞检查、优化工程设计,降低施工阶段的错误损失和返工。
(3)施工阶段
(4)运营阶段
1.2BIM技术在交通领域的应用
随着城市化进程的加快,交通领域进入快速发展的阶段。交通工程项目具有信息量大、综合性强、建设周期长、参与方多的特点。BIM技术的应用能够实现信息的高度集成、协同工作以及可视化设计,打造了全生命周期的数字化、可视化、一体化系统信息管理平台,实现精细化建设管理,为后期运维及资产管理提供服务。
充分发挥BIM技术在协同设计方面的优势,使不同地理位置、不同专业的设计人员开展协同设计,提高设计效率;同时,利用BIM技术对周围环境内的管线等进行碰撞检查以及交通模拟,优化工程设计,减少施工阶段的错误损失和返工,提高设计质量。
利用BIM模型以及其他要素进行交通施工模拟,尤其是施工过程中的重点及难点,优化施工方案。同时利用BIM技术实时监控施工质量及施工进度,及时调整施工方案。
(4)运维阶段
在交通项目的运维阶段,利用BIM技术建立交通领域的设施资产及运营维护管理系统,通过竣工得到的BIM模型将设施设备、安全检测、日常养护、运维管理等集成到三维可视化平台上,并通过物联网,使得各个设备的使用情况都包含在系统的管理范畴内,以此进行现场管理。
1.3BIM技术在电力领域的应用
BIM技术在电力中的应用可以实现项目需求与BIM特点的结合,BIM技术的可视化及协调性等特点,能够让图形从二维转化为三维立体,使设计人员在工程的各个阶段都在可视化的状态下工作,有效避免碰撞情况[1]。
利用BIM技术实现各专业协同设计、碰撞检查。通过采用BIM技术,在设计阶段提前发现设备、管线的碰撞冲突情况,并在施工前解决,从而提高施工效率,减少返工,节省施工成本。
利用BIM技术进行建模。通过将BIM技术与地理信息系统(GIS)相结合,对场地及拟建的建筑物空间数据进行建模,并通过BIM技术对重要的施工环节或采用新施工工艺的关键部位、施工现场平面布置等进行模拟和分析,提高施工计划的可行性。
基于BIM技术的运维管理软件,实现变电站全寿命周期管理,提高工程设计、施工和运维的科学技术水平,方便工程后期运营维护管理,辅助日常运营管理,对重要设备进行实时监控,并提供预警信息,保障各设备处于正常运行状态,促进电网建设全面信息化和现代化[2]。
1.4BIM技术在水利领域的应用
水利工程具有地形条件复杂、设计选型独特、涉及专业广等特点,存在图纸信息繁冗、工程枢纽布置复杂、土方计算不精确的问题。针对这些问题,在水利工程中引入BIM技术,实现工程信息的数字化查询、模型建立、枢纽布置及土方量计算等功能。
利用BIM技术对工程的地形进行建模,规划建筑物和施工活动的场所,并作为工程施工总布置的基础。同时,基于BIM技术构造建筑物模型进行枢纽布置,确定枢纽中各组成建筑物之间的相互位置、制约关系,比选方案,从而节省工程量、方便施工、缩短工期。
2BIM技术在运维阶段的应用
运维管理是一种通过整合人员、设施、技术和管理流程进行管理的模式,主要包括对人员、工作和生活空间进行规划、监测、维护、应急等一系列管理。其目的是满足工作人员在建筑空间中的基本使用需求,并保证其安全性及舒适度,同时能够增加投资收益。运维阶段在全生命周期中占绝大部分,从成本角度看,运维阶段的成本约占总体的2/3左右。传统的运维管理需要人工采集、记录维修信息,查询二维图纸、维修手册等其他纸质材料,造成信息保存不完整、信息分散、信息沟通传递易出错,导致在运维阶段信息遗漏和丢失、信息重复修改,影响运维管理工作的效率和质量,增加耗时[3]。
2.1基于BIM的建筑运维管理
(1)数据集成与共享
(2)可视化运维管理
(3)应急管理决策与模拟
通过调取BIM中存储的应急管理数据,在获取信息不足的情况下,做出相应的应急响应决策;利用BIM,识别系统中可能发生的突发事件并协助工作人员做出应急响应,确定危险发生的位置;并且BIM中存储的空间信息可以判断疏散线路和周围危险环境之间潜在的关系,从而降低制定应急决策的不确定性。
BIM也可以作为模拟工具培养运维管理人员在紧急情况下的应急响应能力,并评估突发事件导致的损失[4]。
2.2基于BIM的交通运维管理
(1)资产管理
利用BIM技术对交通系统中的设备、设施进行资产管理,主要包括对设备型号、设备状态、设备保质期、维护方式、维护人员、维护内容等进行管理,以及对上述信息的查询、统计、更新等。
(2)应急预案管理
(3)数据管理
2.3基于BIM的城市生命线运维管理
(1)工程信息共享
(2)监测数据管理
(3)健康诊断与安全评估
利用BIM判断生命线工程的安全运行状况,针对不同生命线工程的特点,将监测到的数据与系统预先设置的阈值比较判断,如果超过设定的安全值,系统将会触发调用历史数据,并进行相应的健康诊断和安全评估。
(4)应急预警管理
综合以上各领域运维阶段的BIM技术应用可以看出,BIM技术在工程中的应用主要集中在规划、设计及施工阶段,针对运维阶段的应用较少,还处于起步阶段,且主要集中在设备管理、能耗管理、物业管理、数据收集与定位及安全管理等方面。
3BIM在运维阶段应用的软件
为了更加直观地应用BIM技术,为运维人员提供一个直观的平台,方便将运维阶段的设备信息、安全信息、维修信息等各种数据录入,以三维可视化的方式展示设备及部件以指导运维人员工作,充分发挥BIM技术的优势。目前,在运维阶段使用的BIM平台管理系统主要有三类:(1)已有商业软件产品的直接应用;(2)在已有商业软件基础上进行二次开发;(3)具有自主知识产权的平台系统研发。表1列出了国内外在工程不同阶段使用的BIM应用软件,从中可以看出,BIM软件的应用目前主要集中在设计阶段和施工阶段,运维阶段的BIM软件相对较少,而且国内的BIM软件相对于国外少。
4BIM在电力运检方面的应用前景
基于以上研究,相比较于设计阶段和施工阶段,BIM技术的应用在运维管理中还处于初级阶段,且BIM技术在各领域运维阶段的应用主要集中在信息管理和应急预警管理两个方面。BIM在运维阶段的应用不足主要是由于数据基础不足、相应标准不完善、应用需求不明确以及缺乏合适的技术平台等原因导致的[6]。
目前,BIM技术的应用范围不够广泛,在电力行业中,BIM技术的应用主要集中在前期的设计布局以及协同工作、碰撞检查,中期的进度控制、材料控制和成本控制的应用较少,后期的制定维修预设方案以及项目维修尚处于起步阶段。
作为电力领域管理工作中的重要组成部分,输电线路的运检效果对电力系统运行的效率与质量有着直接的影响,通过对输电线路运检管理工作的进一步探索与研究,能够有效减少现有问题带来的负面影响,确保电力系统的安全、平稳、高效运行。
BIM技术在输电线路运维检修中的应用将是未来电力行业的发展方向,通过采用BIM技术快速定位输电线路故障的具体位置,并且准确查询线路的信息记录,模拟检修方案,选择合适方案进行线路检修;同时利用BIM技术提供一种简便有效的方式,记录线路检修人员对线路故障的检修信息,高效地解决线路故障并落实责任;通过BIM技术在后期运营期间对电力设备进行实时监测,并在一定指标范围内进行不同预警,避免各类事故的发生,确保输电工程的正常稳定运行。
5结论
BIM技术在运维中的应用仍处于起步阶段,并且较多地停留在信息管理和应急预警管理上。利用BIM技术在电力运检领域进行故障位置判断、模拟检修方案、管理检修信息以及进行监测预警是未来输电线路运维检修的发展方向。
参考文献
[1]杨威.BIM技术在电力工程中的应用现状及展望[J].电力与能源,2014,35(4):530-532.
[2]张仁金.浅析BIM技术在电力工程中的应用现状及展望[J].电力设备,2017(11).
[3]陈广军,张慧君,吕冰冰,等.BIM技术在项目运维阶段的应用研究[J].中州大学学报,2016,33(4):120-124.
[4]过俊,陈宇,赵斌.BIM在建筑全生命周期中的应用[J].建筑技艺,2010(9):209-214.
[5]孙少楠,张慧君.BIM技术在水利工程中的应用研究[J].工程管理学报,2016,30(2):103-108.
[6]纪博雅,戚振强.国内BIM技术研究现状[J].科技管理研究,2015(6):184-190.
[7]薛凯.BIM技术在输变电工程建设与管理中的应用前景[J].电力设备,2017.