地鐵機電工程施工物資管理研究

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摘要：BIM技術適用于工程施工的各階段、各專業和各業務范疇，通過闡述地鐵機電工程物資特點和控制難點，分析了BIM技術在地鐵機電工程施工物資管理中的應用。

關鍵詞：BIM技術;地鐵;機電;物資;應用

1地鐵機電工程物資特點和控制難點

地鐵機電工程，通常稱為地鐵“風水電”工程，主要工作內容一般包括車站及區間通風與空調系統、給排水及水消防系統、動力照明系統安裝，綜合管線安裝，以及與火災自動報警系統（FAS）、設備監控系統（BAS）、市政管線等相關系統的接口與聯合調試等。地鐵機電工程施工涉及面廣，多專業，多工種，平行作業多，交叉作業多，協調配合多，地下施工空間狹窄并隨著工程進展進一步壓縮，物資管理具有自身特點和控制難點。1.1%地鐵施工空間狹窄，現場物資存儲、半成品預制加工場地受限地下車站施工現場場地狹窄，有限的施工空間增加了施工難度。例如通風與空調工程的風管與支架等配件的預制，給排水管道及消防水管道的加工，都屬于非標產品制作，加工前按照設計圖紙和現場情況進行核對和放樣制圖，現場加工都需要一定的場地。地鐵施工一般在市區內，土地資源珍貴，繁華地段更是寸土寸金，在地面加工場棚無法選址的情況下，只好選擇到地下。地下加工場地使用面積有限，不得影響其他作業進行，隨著工程進展的不斷遷移；地下通風條件差、照度不足、施工粉塵多、噪音大，也會影響構件加工質量。在地鐵施工活動中，需要空間移動，隨著施工的進展，施工過程中的空間需求也會發生不斷的改變，可用空間會越來越少?，F場存儲場地受限，物資多批次、小批量進入作業場地，隨到隨耗，緊跟施工進度。設備進場不宜太早也不宜遲，太早了占用有限場地，影響其他作業，增加成品保護成本，若遲了建筑裝修砌墻完成未預留通道設備又無法進入。1.2多專業、多工種協調配合多，平行作業、交叉作業多，半成品、設備保護難度大地鐵機電工程所涉及到的施工包括車站和隧道結構、裝飾裝修、牽引供電、軌道、市政管網（供水、供電、供熱、污水排放等）、消防、通信、信號、自動售檢票、BAS系統、FAS系統等。在機電系統施工過程中，各機電系統由于各方面的原因，會在施工的順序、系統之間管線的進度、工序、協調等方面發生一定的矛盾，各專業之間的協調工作量比較大。施工現場專業眾多，人員構成復雜，平行作業、交叉作業多，協調管理工作直接關系到整個工程的進度。部分機電系統的設備多為精密精良設備，對環境衛生、氣溫、濕度等要求比較高。機電工程施工和其他土建及安裝專業將不可避免地發生同一作業面上交替作業，給物資半成品、設備成品保護工作帶來很大困難。1.3施工測量定位難，管線沖突多，物資需用計劃失準，造成物資浪費由于地鐵車站的空間有限，而管線眾多，如何對各類管線系統綜合排布，確保管線相互間的位置、標高等滿足設計、規范、施工及日后維修的要求，施工測量定位是一個技術難點。1.4地鐵工程物資規格型號多，非標構件多“風水電”系統物資規格型號紛雜，如某地鐵項目一個月內使用的物資規格型號就達3800種，據統計，地鐵工程物資規格約達到30000個。不同地鐵機電工程“風水電”系統設計原理基本一致，物資使用、設備選型大同小異。非標構件多，典型表現在通風與空調系統的風管、部件、法蘭的預制和預裝，都要根據設計圖紙進行現場復核，然后再現場加工制作。通風與空調系統是地鐵機電工程占據空間最大的分部工程，尤其是風管尺寸較大，有的大型系統風管可達到3m以上的長度。

2BIM技術的應用

BIM技術具有可視化、模擬性、協調性、優化性和可出圖性的特點。建立以BIM技術應用為載體的項目管理信息化，可以為地鐵物資管理信息技術化提供基礎。通過三維渲染、模擬施工、碰撞檢查、有效協同，實現前瞻性協調和優化，精準物資計劃，讓物資控制依據更加科學，提高采購效率和準確度，保障施工，降低庫存，降低物資成本。2.1%虛擬施工，碰撞檢查，前瞻性協調，精準物資需用計劃傳統設計往往由于各專業設計師之間的溝通不到位，而出現各種專業之間的碰撞問題。例如給排水及水消防專業中的管道在進行布置時，由于施工圖紙是各自繪制在各自的施工圖紙上的，在實際施工過程中，可能在布置管線時正好在此處遇到動力照明系統管線的布置，這就是機電工程施工中常遇到的碰撞問題。如果物資需用計劃分別根據動照系統和水系統施工圖紙分別編制，按計劃物資采購、供應，但在實際施工中的碰撞點物資無法使用，必然造成物資浪費；如果根據碰撞現場制定出跨越方案，需要重新采購物資，又必然會影響施工進度。在地鐵機電工程施工過程中，因為物資供應問題，施工隊、物資部門、技術部門常常會發生矛盾，施工隊會把窩工歸咎于物資供應不上或物資規格不符，物資部門又會抱怨物資需用計劃不準確或提報不及時，實質上許多原因都出現在碰撞點上。按照傳統經驗型管理，類似碰撞問題的協調解決往往是在問題出現之后。BIM的協調性服務就可以幫助處理類似問題。當然BIM的協調作用也并不是只能解決各專業間的碰撞問題，它還可以解決諸如電梯井布置與其他設計布置及凈空要求之協調，防火分區與其他設計布置之協調，地下排水布置與其他設計布置之協調等。傳統的施工圖紙是各個構件的信息在圖紙上采用線條繪制表達，但是其真正的構造形式就需要施工人員去自行想象了。對于一般簡單的東西來說，這種想象也未嘗不可，但是地鐵機電工程管線縱橫交錯、構件形態各異、設備造型復雜。BIM提供的可視化思路，把以往的線條式的構件形成一種三維的立體實物圖形展示出來。可視化的結果不僅可以用于效果圖的展示及報表的生成，更重要的是項目設計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都可在可視化的狀態下進行。利用建筑結構、設備管線BIM模型，進行構件及管線綜合的碰撞檢測和深化設計，可提前發現設計中存在的問題，減少“錯、缺、漏、碰”和設計變更，提高物資需用計劃編制效率和質量。2.2%三維渲染，空間管理，物資儲存及預制場地動態管控，半成品及成品設備科學防護基于BIM的建筑信息模型，讓地鐵空間管理更加信息化、科學化。BIM技術是將施工空間作為一種有限的資源進行嚴格的管理。隨著施工的進展，施工過程中的空間需求不斷發生改變，可用空間就會越來越少，必須提前預測而且要合理安排現場物資儲存、預制件加工場地所占據的空間，盡可能地減少對于施工人員的干擾，不然就可能造成效率低下、質量下降、安全事故等。通過網絡來計劃進行場地安排空間是很常見的施工計劃，但這些規劃時空的方式都不夠直觀，不能夠很好的描繪建設的空間規劃。將BIM技術引入4D的施工管理，可以有效地解決時變動態過程問題，而且還可以隨進度變化給予三維可視化和計算模型，為時變理論的應用提供適合的途徑與方法。BIM技術應用在增加空間上的視覺檢查以外，還校正了各個細節施工的剖面圖和標記說明。地鐵施工空間沖突的檢查。地鐵工程施工空間是有限的，所以在工程施工過程中，空間沖突是導致半成品、成品防護困難的主要原因之一。每一個工序的進行都必須有足夠的空間。例如電動機械產生的粉塵、振動，施工人員的活動半徑，如果現場作業在空間上與半成品、成品產生了沖突，摩擦，就容易對半成品、成品損害。所以在開工之前就要用BIM進行動態施工模擬，找出可能存在的問題，尋找最優設備進場時間、路徑、部位，大大減少設備受損的可能性。在進行空間沖突檢測之前，需要對每一構件和每一工序占用的空間進行描述，利用邊界法描述BIM的實體外形。2.3%基于BIM數據庫，快速精準計算物資預算和實際成本，實行多維度物資成本分析BIM數據庫的創建，通過建立5D關聯數據庫，可以準確快速地計算出工程量和物資需用量，提升施工預算和物資預算的精度與效率。由于BIM數據庫的數據粒度達到構件級，可以快速提供支撐項目各條線管理所需的數據信息，有效提升了施工管理和物資控制的效率。2.3.1物資成本核算困難的原因分析。一是海量數據。每一個施工階段都牽涉大量物資、施工機具消耗和各種相關費用，數據量非常龐大，實行短周期（月、季）成本在當前管理手段下，就顯得非常困難。施工過程中，項目部關注焦點在于建設單位的工程要求，需要應付各種各樣的外部內部的檢查、會議、評比活動，保證施工進度、安全、質量，過程物資成本分析、優化管理就往往無暇顧及。二是牽涉部門和崗位眾多。物資成本分析與核算，要求物資成本歸集與工程實體進度要同步，期間一致，空間一致，不漏不透，才能客觀準確地反映物資節支狀況。實際物資成本核算，當前情況下需要工程、預算、物資、倉庫、施工、財務多部門多崗位協同分析匯總提供數據，才能匯總出完整的某時點實際成本，往往某個崗位不能實行，整個成本就難以做出。三是物資對應分解困難。一種物資、機具往往用于多個分項分部工程，拆分分解對應相關責任單位要求相當高，是一項非常細致的工作，耗時耗力，難度非常大。四是物資消耗量和資金支付情況復雜。物資方面，有的已入庫未付款，有的先預付款未到貨，有的已消耗未出庫列支，有的已出庫未消耗；施工機具、周轉性物資租賃也有類似情況；勞務分包常常包括輔材，分包費用計量情況復雜，有的項目甚至未簽約先施工，事后再談判確定費用。情況如此復雜，物資成本項目和數據歸集在沒有一個強大的平臺支撐情況下，不漏項做好三個維度的（時間、空間、工序）的對應就變得非常困難。2.3.2物資成本核算解決方案。①創建基于BIM的實際物資成本數據庫。建立物資成本的5D（3D實體、時間、工序）關系數據庫，讓實際物資成本數據及時進入5D關系數據庫，物資成本匯總、統計、拆分對應實現簡易可行。以各WBS單位工程量物資、施工機具單價為主要數據進入實際物資成本BIM中。未經合同確定單價的物資、機具項目，按預算價先進入。有實際成本數據后，及時按實際數據替換掉。②實際物資成本數據及時進入數據庫。BIM中成本數據以采取合同價和企業定額消耗量為依據。隨著進度進展，實際消耗量與定額消耗量會有差異，要及時調整。每月對實際消耗進行盤點，調整實際成本數據。化整為零，動態維護實際成本BIM，大幅減少一次性工作量，并有利于保證數據準確性。物資實際成本。要以實際消耗為最終調整數據，而不能以財務付款為標準，物資費的財務支付有多種情況：未訂合同進場的、進場未付款的、付款未進場的，按財務付款為成本統計方法將無法反映實際情況，會出現嚴重誤差。堅持物資月度盤點制度，物資員將入庫物資的消耗情況詳細列出清單向成本核算部門提交，據以按時調整每個WBS物資實際消耗。施工機具、周轉性物資實際成本，要注意各WBS分攤，有的可按措施費單獨立項，例如臨邊防護用鋼管可計入安全文明施工措施費。③快速實行多維（時間、空間、WBS）物資成本分析。建立實際物資成本BIM模型，周期性（月、季）按時調整維護好該模型，統計分析工作就很輕松，軟件強大的統計分析能力可輕松滿足我們各種成本分析需求?；贐IM的實際成本核算方法，較傳統方法具有極大優勢：一是快速。由于建立基于BIM的5D實際成本數據庫，匯總分析能力大大加強，速度快，短周期成本分析不再困難，工作量小、效率高。二是準確。比傳統方法準確性大為提高。因成本數據動態維護，準確性大為提高。消耗量方面仍會在誤差存在，但已能滿足分析需求。通過總量統計的方法，消除累積誤差，成本數據隨進度進展準確度越來越高。另外通過實際成本BIM模型，很容易檢查出哪些項目還沒有實際成本數據，監督各成本條線實時盤點，提供實際數據。三是分析能力強?？梢远嗑S度（時間、空間、WBS）匯總分析更多種類、更多統計分析條件的成本報表。

3結束語

我國地鐵建設迎來井噴期。截至2016年9全國已有43個城市的建設規劃獲得批復，規劃總里程約8600km。城市軌道交通建設正在向二三線城市蔓延，徐州、南通、蕪湖、紹興、洛陽這些傳統意義上的三線城市也已經入列，相關產業必將受益良多。物資成本核算是項目成本核算的一個業務分支，BIM技術同樣適用于項目人工成本核算、管理費核算，乃至整個項目成本核算。以BIM技術作為強有力的工具，將項目實際成本BIM模型通過互聯網集中在企業總部服務器。公司技術、成本、財務、物資等業務部門就可共享每個工程項目的實際成本數據，數據粒度也可掌握到構件級。

作者:苑淑芳 單位:中鐵十四局集團電氣化工程有限公司