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中国水利:BIM,贯穿工程全生命期的水利新机遇
时间:2019-03-07 浏览:156 次

BIM为“建筑信息模型”,是工程的数字表达,将工程全生命期的几何、属性和过程信息集成在一个数字模型中,应用于工程仿真、数据分析、决策支持和智能管理等方面。

当前,BIM技术已在建筑、电力、铁路、交通等行业顺利应用。2019年全国水利工作会议对积极推进BIM技术在水利工程全生命期运用提出了明确要求。这项技术将如何在水利行业发挥作用,又将如何参与水利工程全生命期?中国水利杂志专访了水利部水利水电规划设计总院机电与信息化处副处长、水利水电BIM设计联盟秘书长刘辉

中国水利:可能对不少人来讲,BIM还是个陌生的概念。请您先简单介绍一下BIM到底是什么?BIM又有哪些优势?

刘辉:BIM在20世纪70年代起源于美国,发展至今,其概念一直在演化。目前,我们一般认为BIM是“Building Information Modeling”的缩写,中文为“建筑信息模型”。

BIM有四个核心,分别为模型、信息、应用、管理。详细来讲,BIM是工程的数字表达,将工程全生命期的几何、属性和过程信息集成在一个数字模型中,应用于工程仿真、数据分析、决策支持和智能管理等方面。所以,与很多人理解的不同,BIM不是一个软件,也不只是一个设计,而是集成了工程的物理特征、功能特性和管理要素的工程全要素工程数字模型,在项目的设计、建设、运行管理等全生命期都能发挥很好的效果。

BIM的优势有以下几点:

第一,可视化。不同于传统模式的抽象和平面,BIM让水利工程能直观地从模型上真实完整地呈现,所见即所得,便于工程各参与方理解,使沟通更顺畅,管理更清晰。

第二,协同性。宏观协同,工程各方全部基于同一个模型进行沟通与改进,专业之间、部门之间、工序之间的信息传递准确率大大提升。

第三,参数化。基于BIM的参数化设计,当某一处设计有变动时,全局能随之联动,快速调整。

第四,模拟性。可以预先精确计算工程量和所需的人力物力投入,使资金安排更加合理。

第五,优化性。BIM可以有效优化设计。以往受计算能力的限制,过去的工程仿真分析是依据概化模型进行的,计算精确度不高;随着计算能力的提升,基于BIM真实模型的工程分析计算将更精确。

第六,信息完备性。据统计,传统工程建设从规划到拆除的全生命期中,信息至少传递7次。这一过程中,信息的失真将造成质量和安全隐患。BIM将项目工程全阶段、全要素的所有信息集成到一个模型中,不但形成可利用的工程大数据,还能使工程全生命期的可追溯信息连续递增,真正实现设计、施工和运维的信息一体化集成,提高管理和决策的能力。

第七,可出图性。BIM模型制成后,通过模型剖切可直接获得图纸。这是适应于现阶段的应用,未来施工时可能不再需要图纸,而是直接对照模型施工。未来的施工人员可能不再手持蓝图,而是手持含有BIM模型的移动端来施工了。这将带来整个工程建筑模式的改变。


中国水利:目前,BIM在水利行业应用的总体情况如何?

刘辉:国外很早就对BIM开始了应用,但是,国外尤其是发达国家的新造城运动已经很少了,包括水利在内的基础设施行业的新建工程数量也不多,所以BIM的应用数量不大,发展前景相较国内也没有那么好。但是,国外的BIM技术相对成熟,相关的政策、标准等也比较完善。

在国内,2011年住建部发布的《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》开启了国内“BIM元年”,标准编制工作于2012年相应展开;2016—2017年,国务院先后出台意见,要求积极应用、大力推广建筑信息模型技术;BIM技术也先后在建筑、交通行业中获得全面推广。

目前,国内水电工程中的所有大型项目均或多或少应用了BIM,在设计阶段全面推广,施工阶段逐步应用;三峡集团、大渡河公司、雅砻江公司等水电工程业主要求进行数字交付;抽水蓄能项目要求必须进行BIM数字化移交。但由于水电设计、施工、运行管理之间处于分割状态,各阶段的标准仍然各自建设,也未能形成统一标准。

公益性水利工程的BIM应用目前还处于自下而上自发为主的起步阶段,各设计单位投入资源自发开展BIM研究,但水利工程设计主要仍以CAD制图、平面表达、三维演示、文字报告等方式为主。与其他行业相比,水利BIM发展相对滞后,仅在部分项目、部分专业有应用,尚未形成整体系统性,且存在大量的低水平重复开发,造成浪费。

在设计方面,部分设计院已经具备了BIM的能力,在复杂项目中开始应用三维设计,主要将BIM应用在科研、初步设计和技施设计阶段。所使用的三维设计软件通常从欧美国家花费资金引进,但这些软件都有自己所针对的领域,如有些软件是针对建筑,有些软件更适合机械制造,没有针对水利水电行业的专业软件。我们使用这些软件,还需要大量二次开发。

在施工方面,开始探索采用BIM技术开展施工方案和进度优化、精确算量和仿真模拟等,将来也会在这些方面产生价值。

此外,业主也开始认识到工程数据的重要性,BIM作为工程数据的载体得到重视。有些业主单位十分重视BIM在工程建设中的应用,并在招标文件中要求采用BIM技术进行设计、施工和管理。172项重大水利工程大多在不同阶段有BIM应用,如在建的珠江三角洲水资源配置工程、滇中引水工程、引江济淮工程等。

当前设计单位对BIM已经有了基本的认识,但认识程度不同,投入不同,获得的效果也不同。部分单位已经取得了较大进展,而一些单位相对保守;中、小型单位相对大型单位在BIM应用方面推进较慢,正在大力发展BIM并取得了较好成绩的单位均为大型单位。

目前我国BIM总体处于上升期。BIM是水利行业的新机遇,以工程数字化为核心的工程全生命期管理,为水利工程建设提供新的技术。数字化的水利工程基础设施,将为水利提质增效和创新发展带来机会。我个人认为,2019年将是水利行业BIM应用爆发的一年。

中国水利:推进BIM技术在水利工程全生命期运用,您认为关键点在哪里?

刘辉:我认为关键在于一个好的交付方式。一方面,2017年出台的《网络安全法》中提到的网络安全重点领域中就包括水利领域,我们必须重视水利行业的数据安全与网络安全。在数据与工程共生共长、数字孪生的背景下,实物工程、实物资产需要安全保护,与之一一对应、承载了工程全部数据信息的数字工程、数字资产也同样需要保护。另一方面,目前我们生产数据会使用到不同的软件,相应生成BIM产品的格式也是不一样、不兼容的。在交付过程中,一个业主可能面临多个设计单位和施工单位,但获得的交付数据是不统一的。这都是我们必须要解决的问题。

由此,我们建立了一个交付平台。这个平台一是可以将交付数据变为行业格式,解决数据安全的问题;二是可以将交付数据变为可兼容格式,解决数据格式不统一的问题;三是可将交付数据与GIS结合,实现从流域到工程的全方位数字化。目前,交付平台尚处于不断更新进步的阶段,希望今年可以在一些大的工程上得到应用。通过这一平台,我们希望能使BIM在水利工程全生命期得到应用。

中国水利:水利水电BIM设计联盟将怎样发挥作用、推进水利行业BIM应用的发展?

刘辉:水利水电BIM设计联盟是2016年10月由水规总院和中国水利水电勘测设计协会牵头成立的,发展至今已有37家成员单位。联盟的最初目的是推进水利水电工程全生命期BIM应用,随着时间推进,我们的理念也在不断发展,目前联盟的宗旨有以下几个方面:一是在国内建立良好的水利水电BIM生态圈,二是推进水利水电工程全生命期BIM应用,三是为水利水电工程设计、施工、运营管理全生命期提供技术支撑平台,四是为智慧水利提供技术和数据支持。其中关于建立良好生态圈,当前水利行业对BIM的应用是自下而上自发为主的,发展很快,但长期无序,带来一些问题。快速的进步不一定能兼顾全面的发展,甚至可能会造成不必要的伤害和破坏。我们希望能将水利行业的BIM应用带入一个良好的生态中,既有模型生产,又有模型消费,最终能反馈能量给生态圈,促进发展。

为解决BIM全生命期的应用、共享、安全等问题,我们做了大量工作。一是标准建设。发布了《水利水电BIM标准体系》,正在加快编制《水利水电工程设计信息模型交付标准》《水利水电工程信息模型分类和编码标准》《水利水电工程信息模型存储标准》《水利水电工程设计信息模型应用标准》等团体标准。二是平台的开发建设。建立了BIM资源共享平台和BIM交付平台,一方面运用“互联网+”的理念,加强共享;另一方面,通过云交付技术,逐步建立自主可控的工程数据管理和应用服务体系,提高工程运行的数据安全。三是共享机制。积极探讨行业BIM成果的共享机制,解决共性问题,避免低端重复开发,形成行业合力。当前我们的想法是交换或付费共享模式,将来到了一定阶段,可能就会使用免费共享模式。四是课题研究。发布《水利水电行业BIM发展报告》《水利水电BIM设计联盟BIM需求分析报告》《水利BIM设计解决方案(2017版)》《水利BIM从0到1》,编制完成《水利水电工程勘测设计BIM实施指南》。五是BIM应用大赛。联盟在2017年举办的首届中国水利水电勘测设计BIM应用大赛中,共有21个项目分获三个类别的一、二、三等奖,34个项目获得优秀奖。2019年将举办第二届大赛。六是培训和研讨。召开行业技术交流会、研讨会,及技术培训若干场,参加人次超过2000人。

水利行业BIM现已具备一定的技术基础和技术储备,具备了行业推广应用的条件。下一步,我们将推动出台水利行业BIM应用的指导意见,推动成立水利数字工程创新研究中心,加强BIM标准体系建设和标准统一,加大安全投入,建立示范工程,以积极推进BIM技术在水利工程全生命期运用。


刊于《中国水利》2019年第4期“资讯”


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