分类：论文范文 发表时间：2022-06-06 09:18
摘要：从燃机智慧电厂建筑的规划阶段、设计阶段、施工阶段、运维阶段等方面，论述了BIM在燃机智慧电厂建筑全生命周期建设中的作用。通过对BIM设计模式与传统设计模式进行对比，总结了BIM设计模式的优势。BIM在燃机智慧电厂建筑全生命周期的应用，是对电厂建设集成化管理的具体体现。通过提供并移交高品质的数字化设计成品，保证了燃机智慧电厂生产运行和维护的精细和高效。同时提出了BIM在燃机智慧电厂建筑应用中的建议，为推动BIM在燃机电厂建筑全生命周期的广泛应用提供参考。
关键词：BIM;燃机电厂;智慧电厂;全生命周期
1研究背景
智慧电厂是在数字化电厂的基础上，利用互联网、物联网、人工智能、大数据分析、云计算等信息化、虚拟现实等技术，对电厂系统和数据进行深入挖掘，最终达到更安全、更高效、用人更少、更绿色、更盈利的智能化生产运营。通过构建三维可视化虚拟电厂，可以完成管道碰撞校验、准确核算桥架、电缆、保温等材料数量，避免了现场窝工及浪费。可视化集中监控为智慧电厂在燃烧优化方面提供基础，同时可以实现无人值守从而减少人力。BIM在燃机电厂建筑全生命周期的应用，可以在规划、设计、施工和运维各阶段实现电厂建筑的全数字化管理，建立与实际燃机电厂对应的虚拟燃机智慧电厂，对电厂建筑的建设过程进行三维仿真模拟，实现了燃机电厂建设管理的信息化、集中化、过程化和形象化。
2设计应用
2.1燃机电厂规划阶段
BIM技术在燃机电厂规划阶段的应用，主要包括厂址现状建模与模型维护、场地分析、成本估算、阶段规划、规划编制、建筑策划等。厂址现状建模首先要根据现有资料把现状图纸导入BIM软件中，创建出场地现状模型，主要包括道路、建筑物、河流、绿化以及高程的变化起伏。然后根据规划条件创建出本地块的用地红线及道路红线，并生成面积指标。在厂址现状模型的基础上根据容积率、绿化率、建筑密度等建筑控制条件创建工程的建筑体量方案模型，做好总图规划、道路交通规划、绿地景观规划、竖向规划以及管线综合规划，如图1所示。最后基于BIM模型数据，根据经纬度及气候数据，利用相关的分析软件进行气候分析、日照环境分析、风环境分析、热环境分析、声环境分析、交通影响分析等评估。
2.2燃机电厂设计阶段
采用BIM数字化设计模式能够为燃机电厂建设方提供可视化的信息模型、更精细及时的设计成品、更精确的设备材料统计和更便捷的现场安装工序。BIM可视化三维模型为燃机电厂建筑方案的论证带来很多的便利，大大减少了电厂参与方的决策时间。图2所展示的设计效果便于政府、评审人员和业主对方案进行评估，可以针对设计方案进行可施工性、削减成本、缩短工期和运行方式等方面的讨论。
3施工应用
施工方是燃机电厂建设的最终实施者。BIM模型集成了燃机电厂建筑各种数据，可以帮助施工方完成智慧化施工策划、施工组织、施工模拟、进度管理、质量管理、安全管理、成本管理、物资管理等管理工作，如图3。在项目施工过程中通过协同共享交换数据信息，有助于控制燃机电厂土建施工的质量、进度和成本，提升电厂施工管理水平。
3.1智慧施工策划
通过将基于建筑、结构、暖通、建筑上下水、建筑电气、消防等各专业内容的BIM模型进行整合，提前找出各专业空间上的碰撞冲突，可以形成包括具体碰撞位置的检测报告。通过综合考虑各方面的因素及各专业的优先级别进行综合布线，减少占用使用空间，并为设备及管线预留合理的安装及操作空间。采用BIM技术进行智慧施工策划，有助于缩减施工管理方面的人力投入，减少现场修改设计方案的损耗浪费，从而提高施工方的经济效益。
3.2智慧施工组织
在燃机电厂施工前需要进行施工组织工作，能够减少作业空间的冲突，优化空间利用效益。根据设计方所提供的燃机电厂BIM模型，可以针对主要的建筑构件选择施工设备和机具，并确定施工方法，建立包括建筑构件、施工现场、施工机械、临时设施等在内的施工组织BIM模型。通过模拟施工过程、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，协助施工方制定可行的施工组织方案，预先准确地评估临时设施的安全性。
3.3智慧施工模拟
基于BIM技术的智慧施工模拟，可以有效协同业主方、设计方、施工方和监理方，在虚拟环境中对施工的重点或难点进行可建性模拟，并发现施工过程中可能存在的风险，并对施工方案和模型进行调整和优化。通过对新形式、新结构、新工艺和复杂节点等施工难点进行分析模拟，可以用来指导实际施工，缩短熟悉电厂施工内容和方法的时间。同时通过改进施工方案，使施工现场的问题尽早解决，以达到降低成本、缩短工期的目的。
3.4智慧进度管理
燃机电厂建筑的施工进度管理是一个高度动态的过程。通过将BIM设计模型与人力、材料、机械、成本等施工资源以及场地布置信息集成一体，并将施工进度信息加载到BIM模型中的进度协助管理中，可以在三维场景中直观显示计划进度下的模型和实际进度下的项目实体。通过分析实际进度和计划进度的差异，并进行各项进度偏差指标的计算，掌握工程现有进度和计划进度的差别，供进度的动态控制参考，以满足整体项目的进度管理要求。
3.5智慧质量管理
影响燃机电厂施工质量的主要因素有“人工、机械、材料、工法、环境”五大方面。基于BIM技术的智慧施工质量管理，需要将涉及到施工管理领域的工程材料、人员素质、施工过程等关键要素进行统一管理，并有效预控施工安全风险，在不断完善与调整的过程中提升整体施工质量。BIM虚拟施工模型反映了整个电厂的施工流程及关键节点的工况，可以帮助施工人员更直观地了解项目的具体情况和整个施工过程，更深层次地理解设计意图和施工要求，减少因信息传达错误而给施工过程带来的不必要的质量问题。
3.6智慧安全管理
燃机电厂的施工现场安全管理主要包括安全组织管理、场地与设施管理、行为控制和安全技术管理4个方面，分别对施工中的人、物、环境的行为与状态进行具体的管理控制。BIM三维可视化动态监测技术可以直观、形象地提前发现现场的各类潜在危险源。通过信息采集系统得到施工期间不同部位的监测值，并根据施工工序判断每个时段的安全等级。通过实时显示现场的安全状态和潜在威胁，及时给管理者报警提醒，防止安全事故的发生。
3.7智慧成本管理
成本管理是燃机电厂施工管理的关键环节，需要采用灵活、高效的成本分类统计和汇总手段。BIM燃机电厂建筑模型内包含了所有构件信息，包括名称、尺寸、数量、耐火等级、传热系数、造价等。通过接口软件可以实现BIM三维模型与造价计算软件的数据共享，精确输出材料清单和工程量清单，同时实现与设计同步的成本核算，达到对工程进度、材料成本、效益分析的实时控制，保证了成本管理效益的最大化。
3.8智慧物资管理
材料和设备投资在燃机电厂建设中所占比重非常大，因此物资管理对燃机电厂建设的效益、进度和质量具有极其重要的作用。通过BIM智慧物资管理平台将物资数据与物资采购、检验、出入库及保管等各环节的计划相结合，能够在时间和空间上指导材料的采购，达到资金的优化配置与施工工序的合理衔接。采用BIM的智慧物资管理功能，施工方能够快速获取各类物资的准确实物量，制定采购计划。工程建设完工后将计划物资用量与实际物资用量进行统计和分析，为物资的动态科学管理提供数据基础。
4运维应用
燃机电厂项目竣工验收后进入运维阶段，这是燃机电厂全生命周期中最长的一个阶段。采用BIM技术对燃机智慧电厂运维进行管理可以提高电厂的运行质量，有效地降低运行成本。在燃机电厂生产运行期内，建筑物与建筑机电设备都需要经常检修和维护。通过BIM模型及智慧运维管理系统关联，可实现燃机电厂项目由建设期至运维期的无缝交接，为电厂的运行维护提供详细的数据信息支持。
5推广面临的困难
BIM技术作为一种全新的理念和技术管理手段，在燃机电厂建设中已经得到初步应用。但BIM技术在燃机电厂建筑全生命周期的推广过程中也面临着一些困难和挑战。燃机电厂建设涉及的专业多，设计周期长，三边工程(边规划、边设计、边施工)多，导致BIM设计的建模精度降低，反复修改多，工作量增加。BIM三维设计的理念需要从2D设计到3D设计转变，从相对独立的设计到协同设计转变，需要花费大量的时间和资金去进行团队培训。同时BIM技术的应用将后续的施工、运维等环节的问题都提前暴露，设计师需要考虑的因素远超传统设计，设计的时间及工作量都成倍增长。目前BIM技术在燃机电厂施工管理中的实际应用，还主要停留在依靠模型可视化提升沟通效率和机电安装管线碰撞检查等较低级层面。BIM技术的应用确实可以降低后期返工的成本，但是工程结算量差是施工企业获得额外收入的主要来源之一。如果采用BIM把工程量变化全都统计清楚，施工企业就无法通过结算的工程量量差挣钱。因此施工企业往往并不希望与设计企业进行BIM模型的协同管理，导致了BIM设计与施工管理的脱节。目前BIM技术在燃机电厂运维阶段的应用较少，主要原因是设计、施工、运维阶段缺乏有效管理集成，BIM模型无法协同利用而需要多次重建。BIM技术应用的最终目的是为了解决运维过程中的具体问题，需要业主从运维入手做好统筹规划，根据运维的需要在设计和施工阶段对BIM模型或者相关数据库做针对性的要求。同时业主应平衡好各参与方的利益关系，根据应用BIM受益程度大小，引导并督促各参与方做好BIM在各阶段的应用。
6研究总结
BIM技术是以数字化为基础、对燃机智慧电厂建筑全生命周期的所有功能和几何特性等信息的数字化表达和综合集成，从而为整个电厂的智慧建设提供可信赖的信息资源共享。BIM技术在燃机智慧电厂建设的规划、设计、施工及运行维护等各个阶段都发挥着重要作用，使项目各参与方在同一平台上进行交流与信息共享。能够有效优化燃机智慧电厂建设的管理水平，提高建设质量，降低建设成本，节约建设工期，以实现燃机智慧电厂建设的性能、质量、安全、进度和成本的集成化、精细化和全过程管理。随着新技术水平的不断提高，智慧电厂的功能也会不断地丰富，让电厂运转更加安全、高效、绿色、智能。
参考文献：
[1]赵福奇，邓建平，刘玉清.BIM技术在建筑设计和项目施工及管理中的应用[J].住宅与房地产，2019，(36)：155.
[2]陈丽娜.BIM技术在建筑工程建设管理中的应用分析[J].建筑与装饰.，2019.
吴浩麒
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