劉天祥

（北京首鋼建設(shè)集團(tuán)有限公司）

1 引言

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的老舊工業(yè)廠房已經(jīng)累積了數(shù)億立方米，對于這些項(xiàng)目而言，面臨著推倒重建或者更新利用的局面。近幾年，我國的老舊生產(chǎn)廠房改造已經(jīng)獲得了一定的成就和經(jīng)驗(yàn)，但是總體效益依然不高，存在著適用性不強(qiáng)、成本超支等問題，這主要是由于改造過程中存在許多不確定性風(fēng)險(xiǎn)，利用BⅠM技術(shù)能夠?yàn)楦脑祉?xiàng)目提供新的發(fā)展機(jī)遇。

2 老舊生產(chǎn)廠房項(xiàng)目改造的主要特點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)

2.1 特點(diǎn)分析

老舊生產(chǎn)廠房項(xiàng)目由于規(guī)范年代的差異，可利用程度不盡相同，有的已經(jīng)超過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限，有的仍然具有較大的利用價(jià)值，而且隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，全國各地都面臨著老舊廠房改造的問題，不同地區(qū)、不同用途的廠房損壞程度差異較大，這些因素直接影響著可改造程度。另外，受當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、社會建設(shè)、政府政策、技術(shù)水平等方面的影響，老舊生產(chǎn)廠房的改造規(guī)劃需要與區(qū)域和整體規(guī)劃相協(xié)調(diào)，不能局限于固定空間，需要從多維度進(jìn)行考量，保證改造后的成果在一定時(shí)間內(nèi)能夠持續(xù)發(fā)揮積極作用。在設(shè)計(jì)時(shí)，必須全面掌握老舊廠房的建筑布局和結(jié)構(gòu)形式，詳細(xì)測量各部位尺寸，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范，重新調(diào)整布局，在一個(gè)框架內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，這無疑增添了許多局限性，導(dǎo)致了設(shè)計(jì)方案的不確定性。老舊廠房更加注重內(nèi)部設(shè)計(jì)，許多項(xiàng)目外形破敗不堪，需要花大力氣重新改造外立面。在施工時(shí)，同樣存在許多局限性，許多老舊生產(chǎn)廠房項(xiàng)目作業(yè)空間較小，難以開展機(jī)械化作業(yè)，因此會存在一些不確定性，需要根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整施工方案或變更設(shè)計(jì)，在進(jìn)度管理上難度較大[1]。

2.2 主要風(fēng)險(xiǎn)

老舊生產(chǎn)廠房項(xiàng)目改造存在許多不確定性因素，隱藏著諸多風(fēng)險(xiǎn)，主要包括社會風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)與管理風(fēng)險(xiǎn)、自然風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等。其中，社會風(fēng)險(xiǎn)主要包括經(jīng)濟(jì)環(huán)境、政治環(huán)境、市場環(huán)境、區(qū)域交通環(huán)境等方面，經(jīng)濟(jì)與管理風(fēng)險(xiǎn)主要指的是設(shè)計(jì)和施工過程中存在的經(jīng)濟(jì)與管理問題，容易出現(xiàn)成本不可控、管理不順暢的問題，自然風(fēng)險(xiǎn)主要是改造項(xiàng)目能否有效規(guī)避或抵御自然災(zāi)害，需要進(jìn)行針對性處理，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)涉及到一些設(shè)計(jì)方案、施工方案、檢測加固方案、工程機(jī)械和材料應(yīng)用，保證各技術(shù)方案的科學(xué)性、合理性、可行性，否則將會出現(xiàn)施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全等目標(biāo)的不可控。

2.3 發(fā)展趨勢

既然老舊生產(chǎn)廠房項(xiàng)目改造存在很大困難和不確定性，那么如何實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化成為改造的重難點(diǎn)問題。現(xiàn)階段，國內(nèi)外一些改造項(xiàng)目獲得了較大的成功，逐漸呈現(xiàn)出一些新的發(fā)展趨勢特點(diǎn)。相對于一般建筑，生產(chǎn)廠房內(nèi)部空間較大，可以充分發(fā)揮想象力，設(shè)計(jì)成創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園區(qū)，賦予其獨(dú)特的功能和品位，同時(shí)，根據(jù)區(qū)域定位，增加產(chǎn)品的協(xié)調(diào)性，能夠滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展和市場規(guī)律的要求。隨著自媒體和旅游業(yè)的不斷發(fā)展，打造網(wǎng)紅打卡地也成為老舊生產(chǎn)廠房項(xiàng)目改造的重要方向，能夠創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，豐富城市形象，讓改造項(xiàng)目成為重要的行業(yè)驅(qū)動力[2]。

3 BIM技術(shù)在老舊生產(chǎn)廠房項(xiàng)目改造中的應(yīng)用與實(shí)踐

3.1 BIM技術(shù)的適用性分析

在傳統(tǒng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工過程中，主要依賴于二維圖紙和組織管理，但平面圖紙的信息讀取需要個(gè)人具有一定的知識水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，很容易出現(xiàn)信息不對稱、理解錯(cuò)誤等問題。BⅠM是集合了建筑信息的三維模型，能夠從全壽命周期進(jìn)行項(xiàng)目管理，具有可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性、可出圖性、優(yōu)化性等諸多優(yōu)點(diǎn)，能夠直觀清楚地表達(dá)各種內(nèi)容，大大降低了溝通成本。通過模擬施工，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)矛盾和沖突，對于優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和施工方案而言至關(guān)重要，運(yùn)用BⅠM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)的效果，顯著提高設(shè)計(jì)效率，模型完成后，能夠輸出建筑圖、結(jié)構(gòu)圖、綜合管線圖等相關(guān)圖紙。另外，在三維模型的基礎(chǔ)上加入進(jìn)度信息，可以建立4D模型，在4D模型的基礎(chǔ)上加入造價(jià)信息，可以形成5D模型，方便相關(guān)單位進(jìn)行更多維度的項(xiàng)目管理，從不同角度上進(jìn)行評價(jià)，提高項(xiàng)目改造的經(jīng)濟(jì)合理性和技術(shù)可行性，這對老舊生產(chǎn)廠房項(xiàng)目改造十分關(guān)鍵。隨著BⅠM技術(shù)的不斷成熟，可利用的BⅠM軟件越來越多，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也不斷規(guī)范，這些為BⅠM技術(shù)在老舊生產(chǎn)廠房項(xiàng)目改造中的應(yīng)用實(shí)踐提供了有力支撐[3]。

3.2 BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

運(yùn)用BⅠM技術(shù)能夠從決策、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營全過程進(jìn)行控制管理，實(shí)現(xiàn)主動的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避，通過協(xié)同合作，更好地完成建設(shè)目標(biāo)。

3.2.1 決策階段

老舊生產(chǎn)廠房改造項(xiàng)目決策具有很大困難，許多問題并不是業(yè)主能夠想象得到的，一個(gè)好的思路可能最終實(shí)現(xiàn)不了。利用BⅠM技術(shù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性論證，能夠提高決策效率，幫助業(yè)主全面了解周邊及建筑相關(guān)信息，從全壽命周期考慮投入產(chǎn)出比。首先，設(shè)計(jì)BⅠM三維模型，利用模型進(jìn)行場地分析，包括地理位置、交通狀況、周圍設(shè)施、廠房結(jié)構(gòu)等方面。然后，從建筑類型、質(zhì)量、功能等角度出發(fā)，制定初始決策方案，明確項(xiàng)目定位，如果不能滿足經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性要求，那么需要重復(fù)決策論證過程，不斷優(yōu)化調(diào)整，直到制定出最優(yōu)決策方案，保證方案的適用性[4]。

3.2.2 設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)階段是決策方案的具體階段，需要從具體細(xì)節(jié)出發(fā)，運(yùn)用合適的技術(shù)措施，推動建筑改造目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1）參數(shù)化設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，存在許多創(chuàng)新設(shè)計(jì)，采用了更多的曲面造型，可以營造出空間起伏感，這符合現(xiàn)代審美的要求，同時(shí)增加了設(shè)計(jì)難度，而BⅠM參數(shù)化建模能夠有效應(yīng)對這一難題，通過定義參數(shù)值和參數(shù)關(guān)系，施加一些能夠被系統(tǒng)自動維護(hù)的約束，可以創(chuàng)造出靈活多變的結(jié)構(gòu)形體。老舊生產(chǎn)廠房結(jié)構(gòu)分析至關(guān)重要，關(guān)系到建筑的安全性、穩(wěn)定性，創(chuàng)建結(jié)構(gòu)分析模型，能夠全面進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢查，包括材料屬性、構(gòu)件尺寸、荷載分布等，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。在BⅠM技術(shù)的幫助下，可以進(jìn)行多方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，給業(yè)主提供多種選擇。

現(xiàn)階段，老舊生產(chǎn)廠房改造設(shè)計(jì)有四種模式。①劃分空間。從水平或豎直方向，將連續(xù)的大空間劃分成獨(dú)立功能的小空間。②合并空間。拆除部分墻體或樓板，實(shí)現(xiàn)小空間的合并擴(kuò)大。③嵌套空間。完全保留舊建筑的結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)行新的空間設(shè)計(jì)。④延伸空間。在原有建筑的基礎(chǔ)上，從側(cè)面、頂部等位置加建，實(shí)現(xiàn)空間的延伸。另一方面，在外立面設(shè)計(jì)上，為了表達(dá)設(shè)計(jì)效果，可以輔助其他軟件進(jìn)行外觀渲染，讓業(yè)主能夠更直觀清楚的了解改造后的效果。

2）碰撞檢查和協(xié)同設(shè)計(jì)

碰撞檢查是優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要手段，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題，減少后續(xù)的變更問題。建立BⅠM三維模型，分析土建、電氣、暖通、給排水等相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)是否存在碰撞矛盾，如果存在，需要重復(fù)修改模型?；贐ⅠM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)允許不同專業(yè)設(shè)計(jì)人員在同一平臺上進(jìn)行信息傳遞和交換，當(dāng)某一專業(yè)信息變更后，其他專業(yè)設(shè)計(jì)同時(shí)變更，保證了設(shè)計(jì)信息的同步性，減少了不同專業(yè)之間的矛盾和糾紛。

3.3 施工階段

施工階段決定了最終的建設(shè)效果，影響的各項(xiàng)目標(biāo)能否順利實(shí)現(xiàn)。老舊生產(chǎn)廠房改造項(xiàng)目在施工過程中存在較多的風(fēng)險(xiǎn)隱患，利用BⅠM技術(shù)，能夠改善傳統(tǒng)的施工管理模式，提高信息化水平，降低工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)。

3.3.1 施工現(xiàn)場模擬

老舊生產(chǎn)廠房改造施工需要充分圍繞現(xiàn)場條件進(jìn)行合理安排，提高資源利用率。利用BⅠM技術(shù)，可以進(jìn)行施工現(xiàn)場模擬，包括場地布置、道路規(guī)劃、通道設(shè)置、功能區(qū)劃分等，如果存在不合理的地方，可以提前進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。分析施工機(jī)械運(yùn)行空間，合理安排運(yùn)行線路，減少不必要的安全事故。施工工序預(yù)演，通過提前演練，找出施工過程中的潛在矛盾，防止因工序安排不當(dāng)導(dǎo)致施工風(fēng)險(xiǎn)[5]。

3.3.2 進(jìn)度動態(tài)管理

進(jìn)度管理是各參與方項(xiàng)目管理的核心任務(wù)之一，以BⅠM三維建模軟件為基礎(chǔ)，引入虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、工程數(shù)據(jù)庫等專業(yè)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化進(jìn)度管理的效果。BⅠM模型具有強(qiáng)大的算量功能，能夠準(zhǔn)確計(jì)算工程量，降低人為計(jì)算誤差產(chǎn)生的影響，而且可以更好地搭配人機(jī)作業(yè)，做好資源供應(yīng)計(jì)劃，防止因資源安排不合理導(dǎo)致進(jìn)度計(jì)劃落后。現(xiàn)階段，融入進(jìn)度信息的4DBⅠM模型仍然處于發(fā)展過程中，隨著技術(shù)應(yīng)用的不斷成熟，將會實(shí)現(xiàn)更佳的施工進(jìn)度動態(tài)管理。

3.4 運(yùn)營階段

運(yùn)營階段是改造項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)效益產(chǎn)出的主要階段。隨著時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)運(yùn)營模式已經(jīng)出現(xiàn)了很大的不適應(yīng)性，對人才的綜合素質(zhì)要求越來越高，而且在綠色環(huán)保理念不斷踐行的背景下，建筑的節(jié)能環(huán)保成為社會熱點(diǎn)課題，從某種程度上增加了項(xiàng)目運(yùn)營維護(hù)壓力。另外，突發(fā)公共事件的應(yīng)變和處理也至關(guān)重要，是體現(xiàn)項(xiàng)目運(yùn)營水平的重要方面。

利用BⅠM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)智能化、可視化、集約化、精細(xì)化管理。通過三維模型和相關(guān)軟件運(yùn)用，能夠直觀展示相關(guān)構(gòu)件資料信息，包括生產(chǎn)商、保修期、品牌、規(guī)格等，而且經(jīng)過二次開發(fā)，還能實(shí)現(xiàn)預(yù)警效果，使項(xiàng)目運(yùn)行始終處于可控狀態(tài)。利用BⅠM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化管理，精確統(tǒng)計(jì)各樓層的相關(guān)信息，比如能耗量，方便開展節(jié)能管理。老舊生產(chǎn)廠房改造是一個(gè)空間重新組合利用的過程，存在許多空間管理信息，基于BⅠM技術(shù)的空間管理有效結(jié)合實(shí)體模型和非幾何信息，保證不同數(shù)據(jù)庫之間的信息交流，有利于實(shí)現(xiàn)更高效率的空間管理[6]。

綜上所述，本文首先闡述了老舊生產(chǎn)廠房改造項(xiàng)目的特點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)及發(fā)展趨勢，然后分析了BⅠM技術(shù)的適用性，最后從項(xiàng)目改造建設(shè)的全壽命周期出發(fā)，研究了BⅠM技術(shù)在老舊生產(chǎn)廠房項(xiàng)目改造中的具體應(yīng)用。希望能夠起到積極的現(xiàn)實(shí)意義，充分發(fā)揮BⅠM技術(shù)的優(yōu)越性，并將其轉(zhuǎn)化成實(shí)踐成果，提高老舊生產(chǎn)廠房改造的質(zhì)量和效率，重新賦予建筑新的價(jià)值和內(nèi)涵。