近年來(lái)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)黃金發(fā)展期，涌現(xiàn)出無(wú)數(shù)的高層建筑甚至超高層建筑，伴隨著人們生活水平的不斷提高，這些建筑的使用功能在安全性、舒適性、便利性、信息性和文化性等方面得到了空前的提升。為實(shí)現(xiàn)這些強(qiáng)大的功能，不同的設(shè)計(jì)專業(yè)(建筑、結(jié)構(gòu)、給排水和消防、通風(fēng)空調(diào)、電氣、智能……)都融入到一個(gè)設(shè)計(jì)案例中，雖然設(shè)計(jì)的過(guò)程中為了避免誤差各專業(yè)進(jìn)行了協(xié)同配合，但根據(jù)目前多個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的施工中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谥笇?dǎo)施工中仍不可避免的產(chǎn)生交叉干涉碰撞等問(wèn)題。使得施工中多走了彎路，窩工、返工和材料浪費(fèi)嚴(yán)重，無(wú)形中拖延了工期、加大了施工成本，而這些矛盾尤以施工后期的機(jī)電安裝較為突出。如何能合理優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少上述問(wèn)題達(dá)到提前預(yù)控的目的，成為現(xiàn)在施工企業(yè)努力解決的重要內(nèi)容之一。
3D軟件的出現(xiàn)，使不同專業(yè)基于同一個(gè)模型進(jìn)行工作，簡(jiǎn)捷快速的實(shí)現(xiàn)了三維集成協(xié)同設(shè)計(jì)，使精益化施工成為可能。BIM是建筑信息模型(BuildingInformationModeling)的英文縮寫，該技術(shù)是對(duì)建筑工程實(shí)體與其功能的數(shù)字化表達(dá)。我們可以簡(jiǎn)單理解為“可視化的三維數(shù)字模型”。該技術(shù)的應(yīng)用將成為未來(lái)建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。由于該系統(tǒng)涉及的領(lǐng)域與涵蓋的范圍之廣，且受專業(yè)人才，軟件開發(fā)維護(hù)，硬件基礎(chǔ)建設(shè)與培訓(xùn)投資等多方面的因素影響，建立全面完整高效運(yùn)行的BIM系統(tǒng)成為了一項(xiàng)系統(tǒng)龐大的工程，一般的中小建筑企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)，甚至一些大型建筑企業(yè)在引入BIM系統(tǒng)時(shí)同樣面臨諸多難題，難以在短期實(shí)現(xiàn)。但是，隨著計(jì)算機(jī)3D軟件的發(fā)展，3D建模技術(shù)對(duì)機(jī)電安裝施工過(guò)程中的問(wèn)題提供了另外一種解決方案，3D軟件的掌握較BIM軟件更簡(jiǎn)單、易懂，施工中更能快速、有效投入使用。而實(shí)際上BIM系統(tǒng)中核心的重要組成部分之一就是基于計(jì)算機(jī)3D數(shù)字模型的建模，因此，在我們掌握計(jì)算機(jī)3D建模技術(shù)的同時(shí)，也是在掌握BIM技術(shù)的重要組成部分之一，為明天BIM系統(tǒng)的導(dǎo)入提供了技術(shù)基礎(chǔ)。作為安裝施工項(xiàng)目組成員，在工程施工中，使用了一款3D設(shè)計(jì)軟件Pro/E，通過(guò)結(jié)合藍(lán)圖和業(yè)主對(duì)工程施工的一些要求，對(duì)工程進(jìn)行了二次深化設(shè)計(jì)，完美的解決了在實(shí)際安裝施工中常出現(xiàn)的幾個(gè)問(wèn)題，并通過(guò)應(yīng)用總結(jié)了其發(fā)揮的作用與意義。
1)能夠?qū)ΧS藍(lán)圖轉(zhuǎn)化為3D空間模型形成更加直觀的表達(dá);對(duì)安裝施工的管道系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、強(qiáng)弱電橋架及線路敷設(shè)的空間排布進(jìn)行全面的核查，管線綜合布置技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于施工藍(lán)圖，或我們所使用的二維CAD圖紙，有它的局限性———即不能直觀的反映出施工建設(shè)的實(shí)際情況，圖紙管線的位置排布與標(biāo)高的確定在實(shí)際施工中存在重合干涉問(wèn)題，例如，二維水暖施工圖的管道系統(tǒng)的位置與標(biāo)高可能與通風(fēng)系統(tǒng)圖紙的風(fēng)管或配電系統(tǒng)圖紙的電纜橋架出現(xiàn)重合干涉問(wèn)題，而實(shí)際施工中，只能依據(jù)圖紙而不按照?qǐng)D紙的要求進(jìn)行施工，這種情況，往往根據(jù)專業(yè)施工人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決問(wèn)題，或是施工隊(duì)伍根據(jù)實(shí)際施工情況自行解決，上述解決問(wèn)題的方式有可能因諸多其他因素考慮不周，而出現(xiàn)新的問(wèn)題，這樣的情況將造成項(xiàng)目資金、施工人員、時(shí)間的浪費(fèi)，而產(chǎn)生這些問(wèn)題的源頭之一是圖紙的設(shè)計(jì)問(wèn)題。研究表明，設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品成本的70%～80%，上游設(shè)計(jì)失誤對(duì)成本的影響將以不斷放大的形式向下游傳播，根據(jù)美國(guó)波音公司的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，這一逐級(jí)放大的比例甚至達(dá)到1∶1013［1］。因此，設(shè)計(jì)不合理引起的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性方面的先天不足，要想在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)質(zhì)量和成本控制措施挽回，要付出相當(dāng)大的代價(jià)。而且，圖紙由多個(gè)設(shè)計(jì)專業(yè)的不同設(shè)計(jì)人員綜合而成，“不可避免”的產(chǎn)生交叉干涉碰撞等問(wèn)題，雖然施工前進(jìn)行施工圖紙會(huì)審，但所有圖紙由于不會(huì)在同一時(shí)間對(duì)每一處相同位置逐一進(jìn)行全面檢查，最終導(dǎo)致上述問(wèn)題的出現(xiàn)。而3D建模設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，會(huì)使上述問(wèn)題出現(xiàn)的概率降至最低，這是因?yàn)楦鱾�(gè)專業(yè)的工程圖紙將形成完整統(tǒng)一的3D建模數(shù)據(jù)，使得管線綜合布置技術(shù)真正意義上得以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的自行檢查干涉功能配合操作人員的判斷，從設(shè)計(jì)的源頭根本性的解決安裝施工中的這些問(wèn)題。
2)可以提高材料在安裝施工中的位置精度，降低由于施工精度偏差造成的返工，更精確的計(jì)算出各種材料的規(guī)格與用量，便于更加全面，精確的提供材料計(jì)劃清單，使提出的材料計(jì)劃更具準(zhǔn)確性。編制材料計(jì)劃是成本控制的依據(jù)，但材料計(jì)劃僅是各種數(shù)據(jù)的匯總，有時(shí)只適合對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行宏觀控制，對(duì)過(guò)程生產(chǎn)卻起不到指導(dǎo)作用。比如，項(xiàng)目開工前預(yù)算書表明需用鋼材100t，但卻不能說(shuō)明某個(gè)部位所需鋼材的具體數(shù)量，施工人員只能根據(jù)總量控制原則編制采購(gòu)計(jì)劃，如施工過(guò)程管理不善，很可能出現(xiàn)總量已用完，而項(xiàng)目未完工的情況出現(xiàn);另一方面，由于建筑生產(chǎn)的不確定性決定了材料計(jì)劃可能發(fā)生改變，因此，材料計(jì)劃不能按照靜態(tài)的定額制作，但要合理確定材料在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的實(shí)際消耗額度時(shí)，工作量就比較大，因?yàn)椴粌H要求計(jì)劃按部位制定，而且要求每實(shí)施完一個(gè)工序后，就需計(jì)算出此工序的材料消耗量，并將實(shí)際用量與計(jì)劃量比較，確定消耗定額;再根據(jù)確定的消耗定額，對(duì)下一道工序的計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。而計(jì)算機(jī)3D數(shù)據(jù)模型會(huì)為此部分工作提供強(qiáng)有力的幫助，操作人員通過(guò)選定的3D模型特征組件數(shù)據(jù)，定義為規(guī)定時(shí)間內(nèi)材料實(shí)際消耗量，并形成指定的材料詳細(xì)信息清單，就可大幅提高工作效率，保證材料計(jì)劃的準(zhǔn)確性。一般情況下，設(shè)計(jì)完成的3D建模數(shù)據(jù)將指導(dǎo)安裝施工，使各分項(xiàng)工程嚴(yán)格按照3D模型數(shù)據(jù)保持一致，這樣，就使得建設(shè)施工中理論材料的用量與模型計(jì)算相一致，并且基于3D模型提供詳細(xì)的空間尺寸，使安裝精度的提高來(lái)降低建筑工程因尺寸偏差造成施工返工的成本。有時(shí)二維CAD圖的平面圖，截面圖或系統(tǒng)圖難以表達(dá)出建筑施工的全面詳細(xì)情況，因此依據(jù)二維CAD圖所提出的材料計(jì)劃并不完整，材料計(jì)劃的編制不僅依據(jù)圖紙，而且還要憑借施工中積累的經(jīng)驗(yàn)，甚至空間想象能力等多方面的考慮來(lái)確定材料的詳細(xì)計(jì)劃，基于上述情況，材料計(jì)劃編制人員有時(shí)會(huì)將材料清單計(jì)劃編制的多“一點(diǎn)點(diǎn)”，以保證在施工過(guò)程的損耗或估算的原因來(lái)確保材料在施工過(guò)程中的充足，但對(duì)于材料清單信息編制多出的這“一點(diǎn)點(diǎn)”究竟是多少，對(duì)施工過(guò)程中材料的成本控制影響有多大，這個(gè)問(wèn)題值得我們思考。而計(jì)算機(jī)3D數(shù)據(jù)模型可以將整個(gè)建筑安裝工程中所用的各種材料，通過(guò)操作人員的指定操作，形成指定分部(項(xiàng))的精確詳細(xì)的材料清單BOM。為施工提供更加全面，精確的信息，使提出的材料計(jì)劃更具準(zhǔn)確性。
3)是設(shè)計(jì)更改，施工優(yōu)化方案的可行性的依據(jù)，解決施工中面臨的各種難題的有效工具。由于建筑生產(chǎn)的不確定性，安裝施工中難免會(huì)碰到設(shè)計(jì)更改的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)變更過(guò)程中，由于二維圖紙的局限性不能直觀的反映出施工建設(shè)的具體實(shí)際情況，或涉及更改的內(nèi)容未完全考慮到對(duì)整體系統(tǒng)的影響，即不同專業(yè)的設(shè)計(jì)方案因?yàn)槟骋环矫娴脑O(shè)計(jì)更改而造成施工中新問(wèn)題的出現(xiàn)。針對(duì)上述情況，使用3D數(shù)據(jù)模型首先對(duì)原方案進(jìn)行數(shù)字建模，將涉及的所有專業(yè)圖紙的數(shù)據(jù)全部建立模型之后，再針對(duì)某項(xiàng)需要更改的內(nèi)容進(jìn)行更改，通過(guò)模擬由于技術(shù)更改后的“虛擬真實(shí)”的施工現(xiàn)場(chǎng)，分析確定更改方案的可行性，或?qū)Ω姆桨冈龠M(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以便降低施工返工率，提高施工一次合格率。
4)成為施工設(shè)計(jì)文件的組成部分，配合技術(shù)交底文件，切合實(shí)際指導(dǎo)安裝施工工作。有時(shí)，二維CAD圖提供的信息并不能表達(dá)出安裝施工的詳細(xì)要求，因此，技術(shù)交底文件成為施工中的技術(shù)資料指導(dǎo)相關(guān)人員施工，但通過(guò)繁多的文字來(lái)表達(dá)復(fù)雜的設(shè)計(jì)方案或嚴(yán)格的技術(shù)要求時(shí)，3D圖形無(wú)疑是解決上述問(wèn)題的最好途徑之一。通過(guò)3D數(shù)據(jù)模型保存指定施工部位的最佳視角圖片，并打印生成彩圖，配合技術(shù)交底文件，成為安裝施工文件的組成部分，能夠切合實(shí)際的指導(dǎo)安裝施工工作。如圖1所示為某項(xiàng)目1號(hào)樓－1層采暖、噴淋(主管)、消防、自來(lái)水、強(qiáng)弱電橋架排布截屏。綜上所述，3D建模技術(shù)在機(jī)電施工中對(duì)于加快施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量，降低工程成本，提高經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的意義。在目前BIM軟件相對(duì)復(fù)雜，不易全面普及應(yīng)用的同時(shí)，3D建模技術(shù)將是一個(gè)很好的選擇。
