来源：欧特克BIM俱乐部
前 言
2020 年新冠病毒肺炎突如其来，对我国经济造成巨大冲击，同时波及建筑行业，行业整体面临用工荒、资源少、开工难的问题。与此同时，为阻止疫情蔓延，火神山、雷神山、火眼实验室、方舱等防疫类项目需求激增，且时间短、要求高、风险大。5 天、8 天、11 天，分别交付使用火眼、火神、雷神，“中国速度”的背后离不开信息技术的支撑。
本文作者为参与火眼实验室的 BIM 技术人员，为大家分享解读火眼实验室背后的信息技术。
项目背景
1 月 29 日，中交二航局接到建设华大基因火眼实验室任务，按照要求，实验室要在 2 月 1日开工建设，2 月 5 日建成。智行国际在接到命令后，第一时间对参建事宜进行部署，迅速成立由 10 余名专业工程师组成的项目团队，为现场提供 BIM 与远程视频监控技术支持，最大程度地发挥数字化优势，支撑项目快速施工。
项目概况
该病原微生物实验室为改造项目，在既有建筑一层（层高：5.5m，占地面积：1870.74㎡）内部改造，目的是以最快的速度建成 P2 级病毒应急检测实验室，以应对此次新型冠状病毒肺炎疫情，因任务特殊工期极短，设计图纸未尽详实，需施工单位在深化设计中进一步优化完善。
按照已发布的《生物安全实验室建筑技术规范》，P2 实验室宜实施一级屏障和二级屏障，一级屏障保障了实验操作者与被操作对象之间的隔离，包括生物安全柜和正压防护服（一般情况下 P2 多采用连体防护服并不需要正压防护服）等；二级屏障则是保障了生物安全实验室与外部环境的隔离，其中就包括换气系统。实验室建筑主要功能分区包括：标本制备间、试剂制备间、样板暂存间、扩增区、辅助实验室、缓冲间、更衣室、PCR 内走道、污物走道、垃圾房以及空调、通信、消防、动力等设备间。
由于空间高气密性、污染物安全排放、气压梯度管理等特殊要求造成系统复杂工艺标准高施工难度大。尤其空调系统要实现合理的气流流向和压力分布，必须对送排风管布局、风口位置、风机设备参数等关键信息进行计算。在以往实验室项目中，需要对气流组织、功能分区、流线组织、气压梯度几个方面进行仿真模拟分析优化设计方案。BIM 模型也可在上述专业应用中发挥一定价值，例如暖通设计时将初步设计 BIM 模型导入 CFD 软件，功能空间、暖通设备参数、风口位置、送风口大小和风量等属性信息一同带入，然后定义网格，设定模拟所需的边界条件进行计算，复核各项参数，确保设计的可靠度。
▲图：火眼实验室平面图 综上所述，针对实验室项目特点，项目团队决定采用 BIM 技术进行 VDC 虚拟建造，借助BIM 模型还原既有建筑结构并充分表达新建实验室的设计意图，对机电管综进行深化设计，基于模型辅助现场技术人员与设计方、业主沟通并进行现场施工交底，避免机电管线碰撞和返工，尽可能节约施工时间。
项目实施
01 项目管理："前殿后场 + 网络协同" 面对工期紧、标准高、专业性强、人员现场到岗有限，如何应用数字化、信息化手段，有效辅助现场高质量、快速化完成建设，是项目管理面临的最大难题。项目决定采用“前殿后场 + 网络协同”的工作组织模式。实践证明该模式工作效率高，基本实现了跨地域、跨专业、跨部门协同工作的目的，非常适用于当下受疫情影响的工作环境。
- 前殿后场。现场由两名项目经验丰富的管理人员驻场，负责深入施工一线与设计院、业主代表、现场技术人员、工人全面对接，负责协调工作、图纸交底以及 BIM 应用现场技术支持。后场由分散在全国各地在家办公的工程师组成，负责图纸深化、模型创建修改、数据发布等工作。项目启动之初规划好技术路径和模型标准，制定任务目标和成果交付节点，明确相关责任人。项目团队也在现场部署了工地无线网络视频监控系统，一方面为了实时监测现场物资和人员安全，一方面也便于后场团队动态了解现场进度和实际工艺做法。
- 网络协同。团队任务协同采用 teambition 作为协同工具，将工作计划和工作节点目标分解到任务看板，设定节点成果交付时间并 @ 相关负责人。在实际流转过程中，发现单纯使用项目管理软件存在信息发布不及时，层级略多，信息传达链条长等问题，所以在使用项目管理软件留痕管理的同时，辅以微信群由专业负责人直接与前场对接工作。
02 数据环境：建立公共数据环境 项目基于 Autodesk BIM 360（BIM360 Doc.和 Coordinate）建立公共数据环境（CDE, Common Data Environment）用于图纸与模型文件的版控管理和数据共享发布。
CDE 一直是实现 BIM 高效协同的基础也是国内积极研发各类 BIM 云平台的内生动力，项目需要创建一个协同数据环境确保项目的所有参与者都能在正确的时间得到正确的数据，保证数据来源的唯一性、数据的正确性、可控性、追溯性，确保项目数据的安全性和合规性，提高信息使用效率。
在项目前期，图纸变更非常频繁，现场负责人根据更新图纸，不断地复核图纸的变更位置和掌握设计变更的意图，针对空间上或者有设计不合理的地方，与设计院及时进行沟通和优化。项目进行手机端模型数据发布，无需安装插件直接在网页和手机上就可以进行极速流畅的浏览和操作模型，也具备标注标签、构件隐藏、量测、模型剖切等常用功能，非常适用于现场交底。
公共构件模型与数据平台（国内也称为族库管理器）除使用了国产的族库大师也使用了国外的BIM&CO 和 BIMObject，选用国外产品一方面是由于库中医疗设备族相对齐全，一方面是实验室所用的工艺设备有部分是国外产品，例如 UPS 设备采用的是法国施耐德电气 Galaxy VM 系列，国外设备商会将自己的产品制作成 BIM 模型发布到 BIM&CO 和 BIMObject 平台上。
BIM&CO 自去年在北京举办的 BSI 峰会上亮相之后，便引起了笔者对它的持续关注，认为其产品理念非常符合 OPEN BIM。它提供一个免费的公共构件模型与数据平台，平台分为通用构件库和制造商构件库，支持多种 BIM 文件上传与下载；平台最大特点是支持数模分离的下载方式，通过 Revit / SketchUp / ArchiCAD 插件，不仅直接将所选构建模型下载到项目中，也可以通过勾选仅将所需构件属性下载到项目中已有模型中。支持用户自主上传构件，自动数模分离，可在 web 端编辑构件属性和参数值，添加新属性，定义构件分类标准，添加图片，添加构件关联的文档文件等。通过建立企业构件属性标准化映射系统，在用户建模软件和企业属性标准之间，建立共同语言，用户无需改变自己的属性命名方式，属性值上传或下载时，通过此映射系统，能自动对应到企业平台属性，做到了属性值的流通，而非属性名称；它的意义在于对国内企业级甚至行业级 BIM 标准落地提供了一条可行的路径。
03 BIM 应用 机电深化 + 三维算量 + 进度计划 + 竣工模型
- 机电深化
如文章开头所述，因任务特殊工期极短，设计图纸未尽详实，需施工单位在深化设计中进一步优化完善。机电深化设计便是此次 BIM 应用的重点内容。
机电深化设计是指机电系统管线进行综合排布从施工图纸设计阶段过渡的施工阶段，通过分析实际项目情况以及不同管线的特性，制定出满足机电管线的具体施工要求，并且满足工艺设计要求的前提下，对机电系统的管线进行重新的统筹和排布。
基于 BIM 的实验室建筑深化设计流程，是借助 BIM 技术通过设计图纸建立反映设计意图的三维模型，协调和检查设计图纸存在的错误以及补充优化设计，达到深化设计意图和具体施工要求，最后将深化设计后的三维模型进行以图纸的形式输出。通过 BIM 软件进行净高检查及分析和碰撞检查，自动检查管线与管线之间、管线与结构之间的碰撞，全面的反映出各部分之间发生的冲突并及时的反馈给设计人员，设计人员通过对出现碰撞点进行调整，最终实现无碰撞点出现。同时，根据管道调整后的模型确定预留洞口的位置和尺寸。过程中发现机电专业设计图纸存在多处问题，经优化后，明确了各管线、管道、桥架的标高，保证了暖通风口与土建回风夹道，顶板开洞相对位置正确，确定了碰撞后的避让顺序。
▲图：火眼实验室机电深化 BIM 模型
- 三维算量
项目一开始便提出了算量需求，需要根据建筑图里的工程构造做法表，计算不同做法的地面、墙面（板材）、吊顶、踢脚、门窗的面积。团队并没有直接采用基于 BIM 的三维算量，原因在于：建筑结构已完成深化设计，算量工作不再伴随设计迭代，不需要根据模型精细度变化随时进行工程量的计算。在最短时间输出精确工程量是首要目标。
团队中有造价专业背景的工程师，半天时间不到就完成了算量模型建模和工程量清单输出。机电工程的工程量统计是基于 Revit 模型明细表输出，包括不同型号的桥架管线的长度和机电设备数量。明细表跟随深化设计过程动态更新。
▲图：三维算量模型
- 进度计划
项目之初原本设想对施工计划进行模拟，用于协调穿插工序之间的作业面冲突问题，然而实际施工过程中，由于现场管理人员工作经验非常丰富，提前预判出潜在问题并巧妙规避。团队成员没有必要“为了 BIM 而做 BIM ”，所以没有做这块应用。通过在 Revit 模型中灵活设置阶段化和过滤器功能，每日输出形象进度模型。现场部署的工地无线网络视频监控系统，是了解现场进度最为高效和直观的方式，笔者预测，伴随 AI 图像识别技术的日趋成熟，通过网络摄像头就能统计现场已完工程量不再是幻想。
- 竣工模型
施工完成后，团队成员通过实际测量复核了管线标高和设备安装位置，用于建立高质量的竣工模型。结合项目计划与实际进度数据，以模拟动画的形式回溯施工过程，用于项目部进行技术复盘和经验总结。竣工模型交付业主后，可用于设施运维管理，也可用于指导该实验室的后期拆除，实现“零污染零风险“拆除。
项目感悟
通过本项目的实施，笔者有一些个人体会想与读者分享：
1. 你认为简单的工具，真正把它用好并不简单。本项目采用的核心 BIM 软件是Revit，Revit 算是行业普及度最高的一款 BIM 软件，因为普及大家会觉得它上手门槛很低（因为大多时候你是在画画而不是作图，工作无约束），但以团队协作的方式做项目难度还是有的（项目是有明确交付物和时间节点的，工作有约束），把 Revit 用好用出价值并不简单。
2. 项目难度越大，组织和管理工作所占的比重会发生明显变化，项目管理的重要性会进一步凸显。笔者在文章中花了较大的篇幅介绍项目管理，也是深刻体会到这一点。
3. BIM 模型作为一种技术沟通媒介，降低了工作中的沟通成本，但有效的沟通前提还是专业基础。例如在本项目中，如果缺乏专业人员现场支持，很难发挥出 BIM 的应用价值，在快速理解设计意图后与设计院、施工班组沟通进行深化设计。
4. 施工这个行业很传统，“经验为王”不无道理，我们要思考如何将“老工程师”的经验模型积累成企业数据资产，有经验模型赋能的企业标准也具有更大价值。
5. “不要为了 BIM 而做 BIM ”，能以最小的代价解决问题才是核心应用价值。有一篇国学典故：魏文王问扁鹊曰：“子昆弟三人其孰最善为医？”扁鹊曰：“长兄最善，中兄次之，扁鹊最为下。”魏文侯曰：“可得闻邪？”扁鹊曰：“长兄於病视神，未有形而除之，故名不出於家。中兄治病，其在毫毛，故名不出於闾。若扁鹊者，鑱血脉，投毒药，副肌肤，闲而名出闻於诸侯。其意思就是（扁鹊）答：“长兄治病，于病情发作之前，一般人不知道他事先能铲除病因，所以他的名气无法传出去；中兄治病，于病情初起时，一般人以为他只能治轻微的小病，所以他的名气只及本乡里；而我是治病于病情严重之时，一般人都看到我下针放血、用药教药，都以为我医术高明，因此名气响遍全国。”
▲图：笔者与工长在现场一起工作
