BIM技术在实训中心项目中的应用

陆 媛，刘元芳

(黑龙江东方学院，哈尔滨 150001)

2021年度黑龙江东方学院科研项目“BIM技术在实训中心项目全寿命期综合应用”(HDFKY200120)；2019年第二批产学合作协同育人项目“智能建造技术在工程造价专业人才培养中的应用研究”(201902102001)

我国建筑结构设计逐步复杂，工期要求更短，艺术性要求更强。为满足这些要求，BIM技术应运而生。实训中心项目作为一个大型的、综合的、复杂的建筑项目，需紧跟时代步伐，故有效应用了BIM技术。BIM技术即Building Information Modeling，其将先进的信息技术应用于建筑领域中，形成数字化建造理念，具有可视化、虚拟模型等功能。实训中心项目的建造比较复杂，不仅要满足建筑安全、使用、美观等基本要求，还要满足多专业的教学、见习、实训、研究等需求。

1 BIM技术在实训中心项目中的应用现状及前景

BIM技术是近年来建筑行业的一大热点，已有许多建筑设计院、建筑公司投入使用BIM技术，其在日常生活中也应用广泛。我国教育部颁布了《关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》，BIM技术在许多实训中心开始投入使用。BIM技术是科学技术和专业学科融合的产物，其可以实现实训室的精细化、标准化，可以总结项目成功经验和失败教训，进行记录和分析，对项目做出正确判断。我国大部分高校已经认识到了BIM技术在实训中心的重要作用，尤其是一些高校的建筑类专业。如清华大学，非常注重BIM技术及BIM产品的设计与软件开发；黑龙江东方学院也将BIM技术与校区管网运维相结合。部分高校将BIM技术应用于实训室中，其应用前景广阔。

2 传统模式下实训中心项目建设存在的不足

2.1 设计参数与实际参数差异较大，导致资源浪费

设计方案是整个建造项目的基石，优秀的设计方案需要考虑整个建筑项目的方方面面，从而给出参照与指导。目前，建筑行业最常使用的是以CAD技术为支撑的应用平台，通常由设计者或规划者在平台上完成整个2D规划图纸，由结构设计、机电设计工程师互相协调进行建模，再交由建筑工程团队进行建造。然而，人脑中的设计图像是3D甚至是4D模式的，呈现出来的图纸是2D的，加上各个部门之间的沟通、协调存在问题，导致整个项目设计参数与实际参数存在较大差异，需要不断进行调整，甚至是重新设计。尤其是实训中心项目的规划设计本身是比较复杂的，需要规划不同的实训场地。如医学类实验室对建筑房间的防水、防毒、防漏气性都有较高要求；体育类实训对场地的宽阔性、抗打击性也有一定要求。现行的2D设计真实性不足，只局限于平面状态的设计，在排水、电气、供暖等建造中，容易出现返工问题，费时费力，对资源造成了极大的浪费。

2.2 信息集成共享度不够，风险应对能力不强

实训中心项目从设计到建造环节涉及各类信息沟通，设计师需要将脑海中的信息落实到图纸上，传递给工程师，反复修改形成最终方案，再与施工团队进行沟通，施工团队根据方案建造工程。想要确保项目顺利进行，各阶段、各环节信息应及时共享，保证一定的信息集成。各环节信息沟通不能是零散的，应根据项目集成的高质量信息，协助决策，令团队能够考虑到各个方面的问题，避免发生意外情况。但是，设计团队在完成图纸方案后，无法跟进后续环节，只能对设计方向进行把握，因为工期紧张，施工团队遇到问题主要凭经验解决，无法与设计团队和专家进行及时沟通。整个项目参与单位众多，信息传递途径不一致，可能会出现信息偏差，导致建造过程出现问题，如果补救措施不及时，将造成较大的经济损失。虽然对实训中心项目进行了风险评估，制定了各类应急方案和应对措施，但对于突发事件的风险应对能力不强。

3 BIM技术在实训中心项目中的应用优势

3.1 降低工程造价

BIM技术的信息模拟技术具有可参数化、数据化的优点。其可以在项目建造前，虚拟整个实训中心项目的结构状态、施工环境、施工进度、施工成本，通过动态模拟，对可能发生的风险进行预测，对电气、供暖、排水等容易出现返工问题的部分进行模拟测试。对建筑的稳定性、抗打击性，构件间的差异性，工程造价及成本进行参数化。如实训中心项目中某一个区域的尺寸修改，建筑剖面数据等相关联参数也会自动变化，某一个建筑材料变换，工程成本、造价等相关参数都会相应地增减。工作人员在计算工程造价成本时，不必再费时费力计算因人工、材料、施工机械等变化引起的工程造价变化。BIM技术的自动计量功能可以直接将所有对象参数化，并进行有效的数据整合、资源安排，模拟出最佳经济性参考指标。在实训中心项目中应用BIM技术，只需纳入工程造价、成本控制、工程量计算等相关参数，就可以达到控制建造成本、提升管理质效、减轻人工负担、缩短工期的目的。

3.2 提升设计质量

BIM技术可以将整个建筑设计图纸可视化、具现化，能够在建造工程开始前直观呈现工程状态。设计师可以直接在已经形成的3D甚至4D 虚拟模型基础上进行设计与修改。实训中心项目对空间及功能的设计要求较高，部分预算较高的实训中心项目还需设计滑雪场地等需要极端功能控制的空间，而滑雪场地对温度、湿度有着极高的要求，这与周围功能空间的布设具有直接联系。如果温度控制或排水管线出现问题，会对周围的功能区域造成不可逆的影响。BIM技术可以对力学结构、温度控制、设备管线、雪压受力等参数进行设计及动态模拟，在建造完成之前，可以直观明确地检查材料选择是否合适、空间分布设计是否合理，各部分功能区域是否能够正常运行，包括人员动线分布的流畅度，消防安全通道的合理性。设计师可以进行有效的建筑设计，从实用性和审美性角度进行全面考量，大幅度提升实训中心项目设计质量，减少建造返工率。

3.3 充分达成建造目的

实训中心项目的建造具有社会效益，与其他以经济效益为目标的商业工程相比，它体现了以人为本的原则，能够培养实干人才，缓解社会就业压力，因此，实训中心项目设计需达到教育、实训的目的。BIM 技术可以对实训中心项目需要的专业类目进行分析与整合，可将机电工程实训室、汽车实训室及其他辅助用房归集到一起，将环境、艺术、人文类实训室及其他辅助用房如画室、雕塑室、影音室等归集到一起，输入基本课程相关参数，根据课程时间及人流量合理设计电梯数量及动线。BIM技术不仅可以对实训中心整体项目进行模拟分析，还可以对实训过程需要使用的机器设备及其他基础性硬件进行功能模拟及测试。与其他学历类教育不同，实训中心更侧重于对学生实践能力的培养，因此要选择打造质量高、利用率高、使用性强的基础设施。尤其是一些高技术、高性能实训室的建造，BIM 技术能够提供最优选择，用有限的投入、最省时省力的方式，建造最符合学生实训需求的建筑项目，令学生尽快掌握专业技能，践行工匠精神，实现社会价值。

4 BIM技术在实训中心项目中的应用途径

4.1 选择专业的成熟团队

BIM技术实际应用中要考虑建筑行业背景，因为其在长期的经营施工过程中，建立了一套固定的、工业化的、公认度强的业务流程。BIM 技术在我国发展时间较短，部分建筑公司并没有完全掌握这项结构复杂、数据量大、专业性强的先进技术。因此，实训中心项目在应用时一定要选择已经掌握BIM 技术的专业团队，能够利用此技术设计相关运行软件，充分利用BIM技术中的创造与分析功能，开展各类虚拟模型和动态模拟工作。如果技术使用不熟练，将导致返工率上升，成本造价上涨，甚至出现意外事件。

4.2 与数字化通信技术相结合

BIM 技术应用不是单一的，它需要与其他数字化通信技术，如云计算、大数据、VR/AR技、3D打印、LBS等先进技术相结合，才能发挥出最大的功效，形成智慧建造模式。在构建出实训中心虚拟模型后，可以利用VR/AR技术，使设计者感受整个空间功能运用情况，使其掌握更加全面的信息，消除工程风险，提升空间使用度及功能的体验度；将BIM技术与LBS技术相结合，在进行工程建造动态模拟时，实时检测定位人员及材料的具体位置，使动态模拟更加精确，强化施工现场管理，优化建造及运输管理流程，节省成本，缩短工期。

4.3 将BIM技术应用作为实训中心的一部分

实训中心建设过程中，BIM技术、虚拟仿真技术、可视化技术等技术的应用，可构建出数字化的智慧工地，不仅能用于工程管理，还可将其作为实训中心项目的一部分，达到全新的教学效果。BIM技术在实训中心建设中的应用，可结合本校相关专业的教学实训需求，合理设计BIM服务软件、BIM后台管理软件、BIM云服务软件和移动客户端软件，积极构建出本院校的BIM数据库，在BIM后台进行版本管理，借助后台控制方法，动态化掌握学生的学习情况，结合社会实际需求，构建出各个专业、各个行业的实用模型。做好数据库共享、信息协同共享，构建出共享集成化平台，让使用者无论何时何地都可以在PC客户端和手机客户端查阅资料，有效强化BIM技术在实训中心的现场管理。可以在BIM技术实训中心建设中引入VR技术，让体验者在虚拟仿真场景中感受真实的建筑模型，实现情境在线、自主漫游。应搭建人与建筑信息交互、信息交流模式，让学生能够全方位、多视角了解复杂节点的重要构件。引入可视化技术，将工地现场信息等内容进行全方位采集，做到随时随地处理现场3D模型，将多样化模型进行对比，让学生模拟施工现场的勘察。优化BIM技术在实训中心的结构，无论是基础教学还是案例教学，都可以通过实训模块实施组合，实现实训场地的灵活运用，节省实验室建设投入，强化BIM技术在实训中心的应用效果。按照实验室实际需求，引入相关信息化软件，引进土建钢筋建模软件、机电设备设计软件、土建钢筋算量软件、工程计价软件、工程审核软件、BIM5D施工软件、钢筋施工翻样软件、脚手架模板三维设计软件等软件，完善BIM技术在实训中心的各项功能，为人才培养奠定良好基础。