唐玉姣

摘要：BIM 技術(shù)通過計算機三維數(shù)字模擬將建設(shè)項目在全生命周期中各類信息整合，為參建各方提供同一個公共協(xié)作平臺，實現(xiàn)可視化管理、信息交互和共享。糧食加工儲藏項目具備特定生產(chǎn)工藝流程，配備設(shè)備設(shè)施及輸送管線，集土建安裝工程為一體，對生產(chǎn)環(huán)境有具體要求。本文分析了BIM技術(shù)在糧食加工儲藏項目中的應(yīng)用優(yōu)勢;以控制目標(biāo)與控制階段為兩個管理維度，梳理BIM技術(shù)質(zhì)量、成本、進度、風(fēng)險管理以及項目策劃、實施、運營階段的應(yīng)用功能;探討B(tài)IM技術(shù)在糧食加工儲藏項目中的推動主體。

關(guān)鍵詞：建筑信息模型技術(shù) 糧食加工儲藏 項目管理 應(yīng)用研究

一、BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

建筑信息模型BIM（Building Information Modeling）技術(shù)是應(yīng)用于工程設(shè)計、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具，通過對建筑的數(shù)據(jù)化、信息化模型整合，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行信息共享和傳遞，協(xié)助工程技術(shù)人員對各種建筑信息做出正確理解和高效應(yīng)對，為各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，從而提高生產(chǎn)效率、節(jié)約建設(shè)與運營成本，是全球信息化時代背景下建筑業(yè)轉(zhuǎn)型推動力。BIM技術(shù)信息存儲結(jié)構(gòu)具有多元化特征，以參數(shù)化建模作為創(chuàng)建模型的核心技術(shù)，以聯(lián)合數(shù)據(jù)庫的分類模型作為模型系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，以通用數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)作為系統(tǒng)間信息交換的基礎(chǔ)，實現(xiàn)技術(shù)跨組織性、內(nèi)嵌高度任務(wù)相依性及外源非定制性實踐特質(zhì)[1]。

BIM技術(shù)因其卓越特性，在全球范圍推廣，我國住房城鄉(xiāng)建設(shè)部也明確其在建筑業(yè)中發(fā)展需求及方向?！笆濉逼陂g，基本實現(xiàn)建筑企業(yè)信息系統(tǒng)的普及應(yīng)用，加快建筑信息模型（BIM）、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用，推動信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，促進具有自主知識產(chǎn)權(quán)軟件的產(chǎn)業(yè)化，形成一批信息技術(shù)應(yīng)用達到國際先進水平的建筑企業(yè)的總體目標(biāo)[2]?！笆濉睍r期， 全面提高建筑業(yè)信息化水平， 著力增強BIM、大數(shù)據(jù)、智能化、移動通訊、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力， 建筑業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化取得突破性進展， 初步建成一體化行業(yè)監(jiān)管和服務(wù)平臺， 數(shù)據(jù)資源利用水平和信息服務(wù)能力明顯提升， 形成一批具有較強信息技術(shù)創(chuàng)新能力和信息化應(yīng)用達到國際先進水平的建筑企業(yè)及具有關(guān)鍵自主知識產(chǎn)權(quán)的建筑業(yè)信息技術(shù)企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)[3]。

在糧食加工儲藏項目中應(yīng)用BIM技術(shù)，通過對多維模型信息集成，使建筑各參與方彼此透明的取用和更新模型信息，打破專業(yè)與主體壁壘，降低溝通障礙，減少錯誤與風(fēng)險，是實現(xiàn)運用現(xiàn)代管理手段提升項目管控能力及效率的具體方式，是對國家建筑業(yè)信息化發(fā)展政策要求的切實響應(yīng)。

二、BIM技術(shù)在糧食加工儲藏項目中應(yīng)用維度

BIM技術(shù)利用數(shù)字模型進行項目設(shè)計、施工和運營管理，高度整合其應(yīng)用牽涉到的項目參建各方主體、全目標(biāo)對象、全生命周期階段、新技術(shù)方法、涉及項目全過程方方面面，信息是多維化的。糧食加工儲藏項目涉及專業(yè)面廣、專業(yè)化程度高、建設(shè)隊伍水平差異大等特點，BIM技術(shù)應(yīng)用不宜復(fù)雜化。項目實施主體包括投資單位、建設(shè)單位、勘察設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理及咨詢單位、政府監(jiān)管部門等，鑒于BIM技術(shù)是資源整合的單一模型，各單位共同分享同一個模型，為降低管理難度，從實施主體上簡化維度，可將各主體視作同一主體。應(yīng)用期間只需在不同控制階段下，針對不同控制目標(biāo)選取對應(yīng)的BIM技術(shù)使用。

基于文獻分析，本研究以管理對象與時間為線索，形成BIM技術(shù)在糧食加工儲藏項目中應(yīng)用的控制目標(biāo)與控制階段兩個維度。按工程管理理論將控制目標(biāo)以對象屬性分為質(zhì)量、成本、進度、風(fēng)險四類，控制階段以時間屬性分為項目策劃、項目實施、項目運營三階段。在此二維模式下，通過文獻梳理結(jié)合糧食加工儲藏項目實際，得出BIM技術(shù)在糧食加工儲藏項目中的具體應(yīng)用功能，如表1所示。

三、BIM技術(shù)在糧食加工儲藏項目中應(yīng)用功能分析

從BIM技術(shù)在糧食加工儲藏項目中的應(yīng)用功能表（表1）可見，BIM技術(shù)應(yīng)用涉及到多方面因素，在此重點分析建筑性能與危險源辨識兩種功能。

（一）建筑性能分析

建筑性能分為熱工、噪聲、風(fēng)環(huán)境、日照、能耗、舒適度等，糧食加工儲藏項目對建筑環(huán)境性中溫度環(huán)境有相應(yīng)需求。倉儲糧堆因倉外環(huán)境、倉體結(jié)構(gòu)及糧堆內(nèi)部的生物和非生物因素的共同作用引起糧堆局部的結(jié)露、發(fā)熱、蟲害、霉變等，給糧食安全儲藏帶來大量損失，而其中蟲害和霉變是影響糧食儲藏的主要因素，造成蟲害和霉變的重要原因是糧食倉儲環(huán)境的溫度和濕度[4]。糧食儲藏過程中，由于脂肪比蛋白質(zhì)和碳水化合物更易于水解，游離的脂肪酸在糧食中首先出現(xiàn)，使玉米的耐藏性變差，特別是環(huán)境條件適宜時，儲藏霉菌開始繁殖，分泌出脂肪酶，參加脂肪水解，使糧食中的游離脂肪酸增多;而且儲藏時間越長，溫度越高，則脂肪氧化速度越快，游離脂肪酸增加越快[5]。稻谷作為我國糧食儲備的主要品種之一，在儲藏過程中會受到儲藏環(huán)境的溫度、濕度、倉房條件等諸多因素的影響，導(dǎo)致其儲藏品質(zhì)和食用品質(zhì)下降，甚至失去食用價值[6]。

利用BIM技術(shù)，基于Ecotect模擬分析軟件中Weather Tool功能建模，或利用Revit軟件建模后導(dǎo)入Ecotect，可進行建筑熱環(huán)境分析。分析室外環(huán)境擾動作用下如區(qū)域氣溫、太陽輻射強度作用于建筑圍護結(jié)構(gòu)后通過傳熱形成的熱環(huán)境參數(shù);分析室內(nèi)設(shè)備、散熱方式對室內(nèi)熱環(huán)境的直接影響。利用Weather Tool功能可使用中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集，比對不同區(qū)域氣象數(shù)據(jù)。利用Weather Tool功能設(shè)置不同模型材質(zhì)的傳熱系數(shù)、太陽吸收系數(shù)、衰減系數(shù)，再引用結(jié)構(gòu)設(shè)計對模型熱環(huán)境影響數(shù)據(jù)，可為深化設(shè)計提供依據(jù)。Weather Tool功能還提供逐時溫度分析，該項模擬可以分析每個區(qū)域某一天內(nèi)逐時的溫度變化，并按日期推移可作全年溫度變化分析。

經(jīng)過BIM技術(shù)分析后可得出不同區(qū)域選址建廠、使用不同建筑材料及體型情況下某一時點及一段時長下的倉內(nèi)環(huán)境溫度，結(jié)合糧食加工儲藏項目對糧食溫度控制的具體要求可以將溫度控制提前到項目選址階段，為項目策劃提供依據(jù)，從源頭上解決糧食環(huán)境溫度問題，從長久能耗分析上降低項目運營后的后期投入及風(fēng)險損失。

（二）危險源辨識

《國務(wù)院安委會辦公室關(guān)于2018年上半年全國建筑業(yè)安全生產(chǎn)形勢的通報》（國務(wù)院安委辦函〔2018〕67號）指出，建筑行業(yè)事故總量連續(xù)九年排在工礦商貿(mào)事故第一位，事故起數(shù)和死亡人數(shù)連續(xù)兩年雙上升，其中房屋建筑及市政工程領(lǐng)域事故率較其余領(lǐng)域更高。企業(yè)主體責(zé)任不落實是事故發(fā)生的主要原因。建設(shè)、監(jiān)理單位未嚴(yán)控監(jiān)管，施工單位安全生產(chǎn)紅線意識不牢，建設(shè)各參與方界限不清、職責(zé)不明以致現(xiàn)場管理混亂均是事故的成因[7]。

糧食加工項目按內(nèi)容分有面粉、大米、油脂和雜糧加工等，主體建筑按功能分有生產(chǎn)車間、原料庫、成品庫、辦公用房等。施工涵蓋土建及大型設(shè)備安裝，工程內(nèi)容繁雜，工種交叉作業(yè)，施工人員素質(zhì)參差不齊，具有安全隱患。利用BIM技術(shù)可實現(xiàn)危險源自動辨識與安全教育可視化。

現(xiàn)有研究開發(fā)基于BIM的集成框架的設(shè)計安全功能，該框架在BIM模型中包含了施工階段防止高空墜落風(fēng)險的相關(guān)信息，用于BIM模型中施工計劃模擬，以優(yōu)化生產(chǎn)和安全調(diào)度。建筑的BIM模型在Revit軟件中進行了詳細開發(fā)，設(shè)計了建筑的WBS工作分解結(jié)構(gòu)并進行施工規(guī)劃模擬，這種模擬和可視化可以識別由現(xiàn)場限制、施工順序和臨時結(jié)構(gòu)、不同活動、人力和機械共存造成的危險和風(fēng)險[8]。研究開發(fā)用于BIM綜合安全風(fēng)險評審的安全知識庫，提出一個結(jié)構(gòu)化的基于規(guī)則的DFS（安全設(shè)計）知識庫，提出智能BIM集成風(fēng)險評審系統(tǒng)，為設(shè)計者提供危險源辨識知識，并開發(fā)風(fēng)險登記系統(tǒng)，用于跟蹤剩余風(fēng)險[9]。

通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，為不具備施工現(xiàn)場安全管理經(jīng)驗的設(shè)計師提供安全審查輔助，可將危險源辨識提前到設(shè)計階段。基于系統(tǒng)主動辨識危險源，通過在設(shè)計階段更換方案、替換危險較大構(gòu)件方式消除隱患，用DFS知識庫和智能風(fēng)險審查系統(tǒng)從根源規(guī)避風(fēng)險。對剩余風(fēng)險在設(shè)計模型中標(biāo)識，以BIM模型共享傳遞向施工階段，使用虛擬施工技術(shù)模擬建造過程，形成可視化安全教育資料，能最大程度上保障糧食加工儲藏項目施工安全。

四、BIM技術(shù)應(yīng)用推動主體

BIM技術(shù)應(yīng)用關(guān)系最為密切的主體有建設(shè)單位、設(shè)計單位與施工單位。建設(shè)單位從項目策劃到項目運營終止的全生命周期時段內(nèi)，均可應(yīng)用BIM技術(shù)，尤其糧食加工儲藏項目建設(shè)工程投資初始階段短，后期設(shè)施管理及生產(chǎn)運營期長，BIM技術(shù)應(yīng)用具有延續(xù)性。設(shè)計單位出圖是BIM技術(shù)應(yīng)用的初始階段，掌控著BIM技術(shù)應(yīng)用的初始水平，便于提供質(zhì)量穩(wěn)定的技術(shù)支持，在項目實施階段同時肩負變更職能，管理期限覆蓋實施期。施工單位是BIM技術(shù)應(yīng)用的核心單位，需要使用實際數(shù)據(jù)及時更新模型，但其也有缺乏推動動力、介入項目階段遲、建模專業(yè)水平低的特點。為保障BIM技術(shù)有力推動及維持較高應(yīng)用水平，可采取建設(shè)單位推動與設(shè)計單位推動兩種模式。

（一）建設(shè)單位推動

建設(shè)單位是BIM應(yīng)用最大的受益方，這一點得到建筑業(yè)普遍認(rèn)同，因此，建設(shè)單位在應(yīng)用BIM技術(shù)中最具驅(qū)動力。由建設(shè)單位推動要注意適宜應(yīng)用BIM技術(shù)的項目規(guī)模與承發(fā)包模式。

BIM技術(shù)需要團隊力量與資本投入，為實現(xiàn)BIM技術(shù)期望效益最大化，可就不同規(guī)模糧食加工儲藏項目應(yīng)用BIM技術(shù)的成本與效益進行分析。通過投資額或設(shè)備價值進行測算，得出應(yīng)用BIM技術(shù)效益的臨界值;通過項目類型與建筑面積進行測算，得出適用BIM技術(shù)的面積臨界值。臨界值應(yīng)使用直接經(jīng)濟投入外加管理費用折算為衡量基礎(chǔ)，作為建設(shè)單位決策使用BIM技術(shù)詳細程度的依據(jù)。

BIM技術(shù)應(yīng)用要配合適當(dāng)?shù)暮贤P(guān)系，高透明度的BIM技術(shù)應(yīng)用將降低建設(shè)單位成本同時減少施工企業(yè)利潤。在各參建方效益博弈下，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)在自身利益最大化的同時，選擇合適的承發(fā)包模式以降低施工企業(yè)負擔(dān)，形成良好的合作環(huán)境，推動BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用。若采用成本加酬金合同模式，可通過分析應(yīng)用BIM技術(shù)后建設(shè)單位成本降低額作為增加酬金額度依據(jù)。

（二）設(shè)計單位推動

建設(shè)單位專業(yè)化程度較低，缺少系統(tǒng)的建設(shè)知識體系，應(yīng)用BIM技術(shù)易出現(xiàn)技術(shù)壁壘，由設(shè)計單位牽頭推動可克服專業(yè)性難題。尤其當(dāng)使用EPC工程承發(fā)包模式時，采用設(shè)計施工采購一攬子合同，由于施工企業(yè)與設(shè)計單位是聯(lián)合體，有助于提升BIM技術(shù)的整合性。

由于BIM效益主要源于能效分析、設(shè)施維護、減少返工和沖突檢測，大部分由建設(shè)單位與承包商獲得，設(shè)計人員在采用新技術(shù)方面產(chǎn)生投入，需要培訓(xùn)員工有效地操作該技術(shù)，增加工作量，設(shè)計團隊將為額外工作和交互性數(shù)字信息格式的高質(zhì)量設(shè)計收取更高的費用[10]。設(shè)計單位推動模式下為實現(xiàn)BIM技術(shù)可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)單位必需合理的增加設(shè)計費，以形成推動力。

結(jié) 語

BIM技術(shù)應(yīng)用除直接經(jīng)濟效益外，更兼具質(zhì)量管理與設(shè)施管理的優(yōu)越性。具有實時數(shù)據(jù)訪問、信息更新、沖突檢測、能耗分析及控制、安全與應(yīng)急管理、建筑資源動態(tài)管理等多種功能，共同形成運營成本高效化，決策資源動態(tài)化，協(xié)作工作靈活化的工作環(huán)境。應(yīng)用現(xiàn)代化管理手段BIM技術(shù)在糧食加工儲藏項目上實現(xiàn)高效精準(zhǔn)的管理勢在必行。

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（作者單位：西南石油大學(xué)、四川省糧食學(xué)校）