BIM下機電設(shè)備安裝工程管理系統(tǒng)淺議

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摘要：為了降低由于信息更新效果較差引起的工程進度異常問題，本文以實際施工數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過bim建立工程的三維模型，采用PLC實現(xiàn)模型與現(xiàn)場數(shù)據(jù)之間的交互，系統(tǒng)根據(jù)實際數(shù)據(jù)與模型的匹配程度，輸出控制數(shù)據(jù)包至PLC，最終通過變頻器實現(xiàn)對工程進度的控制。測試結(jié)果表明，本文設(shè)計的系統(tǒng)可以按時竣工，并有效進行成本控制，具有良好的實際應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：BIM；機電設(shè)備安裝；工程管理

在社會工業(yè)化程度不斷加深的背景下，機電設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)成為各個行業(yè)和領(lǐng)域中的一個重要環(huán)節(jié)[1]。機電設(shè)備安裝質(zhì)量與建筑的居住環(huán)境密切相關(guān)，在其他諸多行業(yè)都有著重要的地位[2]。因此，機電設(shè)備的制造、管理、維護都成為了備受關(guān)注的研究內(nèi)容。目前，機電設(shè)備安裝工程的管理常常被人們忽視[3]，主要是以人為的角度、以實際的施工情況為主要參考標準，對施工進度及質(zhì)量進行約束。但其變量因素較多，缺乏系統(tǒng)的管理[4]，導(dǎo)致了工程的竣工時間與預(yù)期時間存在較大差異，工程質(zhì)量也參差不齊。因此，本文通過更加系統(tǒng)的管理方法，提高工程的施工進度和質(zhì)量，使機電設(shè)備的安裝具有更高的可控性。通過BIM的機電設(shè)備安裝工程管理系統(tǒng)設(shè)計，以期為工程管理工作提供有價值的參考。

1硬件設(shè)計

1.1主控制器PLC

系統(tǒng)中PLC處于核心位置，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。首先需采集施工相關(guān)信息，如施工設(shè)備過熱信號[5]、設(shè)備安置定位信號、啟?？刂菩盘?、檢測信號等；其次，其對信號的輸出起到控制作用，對施工設(shè)備的啟動、停止、調(diào)速等操作進行控制[6-8]。同時，也與PC端進行通訊，向其發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)并對輸入的數(shù)據(jù)進行分析和執(zhí)行[9]?？紤]本文設(shè)計的系統(tǒng)主要應(yīng)用于工程管理之中，因此，本文選用三菱公司的FX2N-64MTPLC作為控制設(shè)備，其具有I/O接口多，且輸入輸出接口靈活，容易擴展的特點，對數(shù)據(jù)的處理速度也更加迅速，并且體積更小，適用于各種不同環(huán)境[10]。

1.2變頻器

管理系統(tǒng)在實際工作中，通過變頻器對待安裝的工程設(shè)備進行調(diào)節(jié)，并以此對其運行速度進行管理，提高工程的管理效率。對于不同的設(shè)備管理，往往需要不同的調(diào)節(jié)強度，對于使用頻率較高的設(shè)備，需要有針對性地提高其運行速度，使其利用價值得到最大限度發(fā)揮。變頻器的工作是通過改變電源頻率實現(xiàn)的，通過對電源強度進行控制，對其運行速度進行調(diào)節(jié)。但同時，變頻器的過流、過壓、過載等保護措施，導(dǎo)致其在啟動時可能會有較大的電流，對電網(wǎng)和電機設(shè)備造成損害。本文選用三菱FR-E740-1.5K-CHT變頻器作為硬件設(shè)備，采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），在啟動時不會對電網(wǎng)和設(shè)備造成損壞。

2軟件設(shè)計

2.1基于BIM的工程模型構(gòu)建

在BIM模型中，形、量、位置等信息是管理系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)。因此，需要與實際信息進行匹配，使其與工程具有更高的適配性。在BIM模型的基礎(chǔ)上，計算出切實適用的工程三維模型，通過模型對工程進展情況相結(jié)合，對過程數(shù)據(jù)和信息進行調(diào)整和控制。采用Revit作為構(gòu)建BIM模型的平臺，以施工設(shè)計規(guī)劃為基礎(chǔ)，建立工程的三維模型。首先，對工程中機電安裝的內(nèi)容進行分類；然后檢查模型的準確性，并做出修正。通過管線碰撞檢驗，對其調(diào)整效果進行分析。此次采用Navisworks軟件進行碰撞檢測。檢測內(nèi)容包括：（1）機電管線與建筑結(jié)構(gòu)模型的碰撞。當出現(xiàn)碰撞報告后，對模型進行調(diào)整，以避免機電管線的碰撞，如果無法調(diào)整，建筑或者二次結(jié)構(gòu)可以修改、調(diào)整。（2）機電各專業(yè)管線之間的碰撞檢測。通過BIM將不同專業(yè)管線設(shè)備碰撞檢驗，提高綜合效率；最終通過生成的檢測報告實現(xiàn)對模型的協(xié)調(diào)修改。

2.2模型信息與進度信息匹配

在上述基礎(chǔ)上，將機電安裝工程逐層劃分，并最終形成2×32mm的樹狀結(jié)構(gòu)，以此提高工程管理的細致程度，最后得到的數(shù)據(jù)包中包含工程信息的WBS編碼、工作名稱以及工作類型。PLC通過分解WBS，系統(tǒng)傳輸?shù)墓こ坦芾硇畔⒅鸩椒纸鉃楦鱾€對應(yīng)設(shè)備的數(shù)據(jù)包，用變頻器調(diào)整運行狀態(tài)。BIM模型與實際工程信息之間的關(guān)聯(lián)是建立在工作包的基礎(chǔ)上，因此將工程進行分解并編碼，使其在系統(tǒng)中生成進度計劃鏈接。通過關(guān)鍵字及編碼，控制相應(yīng)的工程構(gòu)件與工序節(jié)點。

2.3工程管理的實現(xiàn)

工程管理作為本系統(tǒng)應(yīng)用于工程的核心內(nèi)容，主要依賴于系統(tǒng)與PLC及變頻器之間的交互實現(xiàn)的。將工程BIM模型采用分區(qū)、分專業(yè)的方式導(dǎo)入系統(tǒng)，系統(tǒng)將自動生成施工計劃。模型轉(zhuǎn)化為IFC格式，系統(tǒng)對信息進行識別，實現(xiàn)系統(tǒng)與實際數(shù)據(jù)之間的交互。以此為基礎(chǔ)，對施工工序中的設(shè)備制作與安裝、檢測、試運行進行設(shè)計，并輸出到PLC端。通過變頻器對待安裝的工程設(shè)備的運行速度進行控制，實現(xiàn)對工程的有效管理。

3試驗測試

分別采用基于BIM技術(shù)在建設(shè)工程全生命周期管理方法和基于計算機技術(shù)下水利工程管理信息化系統(tǒng)同時進行測試，驗證本設(shè)計系統(tǒng)的有效性。

3.1測試環(huán)境

測試的環(huán)境中，服務(wù)器內(nèi)存為6G，硬盤大小為1T，使用的操作系統(tǒng)為Windows7。實驗對象為某五星級的酒店機電設(shè)備安裝工程，該工程低壓配電系統(tǒng)用WAD-BCZ穿鍍鋅金屬管敷設(shè)，整個系統(tǒng)結(jié)合了樹干式和放射式。另外，應(yīng)急照明配電箱的出線部分采用的是WBNN-BCZ-3.5~4.5mm×2.8mm^SC（ND25），其他照明的出線設(shè)計為WAD-BCZ-3.5mm×2.8mm（ND25），并要求在暗敷施工中，有3根出線要穿過YC15（ND25）。消防應(yīng)急照明采用中央供電分布控制的方式，以AC220V/380V50HZ進行供電，中央空調(diào)包含兩臺螺桿式冷水機組，并對應(yīng)冷卻水泵和冷卻塔等設(shè)備。空氣系統(tǒng)為轉(zhuǎn)輪式全熱回收組合式空調(diào)機組。每個系統(tǒng)分別使用一個三菱FR-E740-1.5K-CHT變頻器，每個變頻器約750元，符合節(jié)約理念，變頻器控制設(shè)備見表1。工程設(shè)計預(yù)計在50d內(nèi)完成所用設(shè)備的安裝，在上述工程背景下，分別采用三種方法對其進行管理，通過模擬試驗，并對比其管理結(jié)果。

3.2測試結(jié)果

三種方法對應(yīng)的完工時間見表2。從表2中可以看出，在三種管理方法中，基于BIM技術(shù)在建設(shè)工程全生命周期管理方法和基于計算機技術(shù)下水利工程管理信息化系統(tǒng)的完工時間均超出了預(yù)計時間6d，而本文方法的完工時間與預(yù)期時間一致，共為50d。在照明系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的施工階段，本文方法的優(yōu)勢尤為明顯，可有效縮短施工時間6d，表明設(shè)計的管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對工程進度的有效控制，具有實際應(yīng)用價值。在上述基礎(chǔ)上，對比了三種方法在整個工程中的成本情況，其結(jié)果見表3。從表3中可以看出，在三種方法中，基于BIM技術(shù)在建設(shè)工程全生命周期管理方法和基于計算機技術(shù)下水利工程管理信息化系統(tǒng)的管理結(jié)果均表現(xiàn)出較高的經(jīng)濟成本，其總成本均在10萬元以上，而本文方法的整體成本不足8.7萬元，這也與完工時間的對比結(jié)果相對應(yīng)。在同樣的施工環(huán)境下，施工周期越長，產(chǎn)生的費用越高。因此本文方法實際成本與完工時間一致，均最少，表明本文方法實現(xiàn)對完工時間的有效控制并非通過增加施工人數(shù)的方式實現(xiàn)的，驗證了本文設(shè)計系統(tǒng)在工程管理方面的有效性。

4結(jié)語

工程施工進度的管理是有效控制安裝成本的關(guān)鍵，而質(zhì)量控制是提高機電設(shè)備使用壽命的重要方式?；贐IM的機電設(shè)備安裝工程管理系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)了對施工進度的有效控制和規(guī)范化管理，為各個行業(yè)和領(lǐng)域的機電安裝工程降低成本提供了借鑒。

作者:李永文 單位:山西省安裝集團股份有限公司