地铁机电工程施工物资管理研究

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摘要：BIM技术适用于工程施工的各阶段、各专业和各业务范畴，通过阐述地铁机电工程物资特点和控制难点，分析了BIM技术在地铁机电工程施工物资管理中的应用。

关键词：BIM技术;地铁;机电;物资;应用

1地铁机电工程物资特点和控制难点

地铁机电工程，通常称为地铁“风水电”工程，主要工作内容一般包括车站及区间通风与空调系统、给排水及水消防系统、动力照明系统安装，综合管线安装，以及与火灾自动报警系统（FAS）、设备监控系统（BAS）、市政管线等相关系统的接口与联合调试等。地铁机电工程施工涉及面广，多专业，多工种，平行作业多，交叉作业多，协调配合多，地下施工空间狭窄并随着工程进展进一步压缩，物资管理具有自身特点和控制难点。1.1%地铁施工空间狭窄，现场物资存储、半成品预制加工场地受限地下车站施工现场场地狭窄，有限的施工空间增加了施工难度。例如通风与空调工程的风管与支架等配件的预制，给排水管道及消防水管道的加工，都属于非标产品制作，加工前按照设计图纸和现场情况进行核对和放样制图，现场加工都需要一定的场地。地铁施工一般在市区内，土地资源珍贵，繁华地段更是寸土寸金，在地面加工场棚无法选址的情况下，只好选择到地下。地下加工场地使用面积有限，不得影响其他作业进行，随着工程进展的不断迁移；地下通风条件差、照度不足、施工粉尘多、噪音大，也会影响构件加工质量。在地铁施工活动中，需要空间移动，随着施工的进展，施工过程中的空间需求也会发生不断的改变，可用空间会越来越少。现场存储场地受限，物资多批次、小批量进入作业场地，随到随耗，紧跟施工进度。设备进场不宜太早也不宜迟，太早了占用有限场地，影响其他作业，增加成品保护成本，若迟了建筑装修砌墙完成未预留通道设备又无法进入。1.2多专业、多工种协调配合多，平行作业、交叉作业多，半成品、设备保护难度大地铁机电工程所涉及到的施工包括车站和隧道结构、装饰装修、牵引供电、轨道、市政管网（供水、供电、供热、污水排放等）、消防、通信、信号、自动售检票、BAS系统、FAS系统等。在机电系统施工过程中，各机电系统由于各方面的原因，会在施工的顺序、系统之间管线的进度、工序、协调等方面发生一定的矛盾，各专业之间的协调工作量比较大。施工现场专业众多，人员构成复杂，平行作业、交叉作业多，协调管理工作直接关系到整个工程的进度。部分机电系统的设备多为精密精良设备，对环境卫生、气温、湿度等要求比较高。机电工程施工和其他土建及安装专业将不可避免地发生同一作业面上交替作业，给物资半成品、设备成品保护工作带来很大困难。1.3施工测量定位难，管线冲突多，物资需用计划失准，造成物资浪费由于地铁车站的空间有限，而管线众多，如何对各类管线系统综合排布，确保管线相互间的位置、标高等满足设计、规范、施工及日后维修的要求，施工测量定位是一个技术难点。1.4地铁工程物资规格型号多，非标构件多“风水电”系统物资规格型号纷杂，如某地铁项目一个月内使用的物资规格型号就达3800种，据统计，地铁工程物资规格约达到30000个。不同地铁机电工程“风水电”系统设计原理基本一致，物资使用、设备选型大同小异。非标构件多，典型表现在通风与空调系统的风管、部件、法兰的预制和预装，都要根据设计图纸进行现场复核，然后再现场加工制作。通风与空调系统是地铁机电工程占据空间最大的分部工程，尤其是风管尺寸较大，有的大型系统风管可达到3m以上的长度。

2BIM技术的应用

BIM技术具有可视化、模拟性、协调性、优化性和可出图性的特点。建立以BIM技术应用为载体的项目管理信息化，可以为地铁物资管理信息技术化提供基础。通过三维渲染、模拟施工、碰撞检查、有效协同，实现前瞻性协调和优化，精准物资计划，让物资控制依据更加科学，提高采购效率和准确度，保障施工，降低库存，降低物资成本。2.1%虚拟施工，碰撞检查，前瞻性协调，精准物资需用计划传统设计往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，而出现各种专业之间的碰撞问题。例如给排水及水消防专业中的管道在进行布置时，由于施工图纸是各自绘制在各自的施工图纸上的，在实际施工过程中，可能在布置管线时正好在此处遇到动力照明系统管线的布置，这就是机电工程施工中常遇到的碰撞问题。如果物资需用计划分别根据动照系统和水系统施工图纸分别编制，按计划物资采购、供应，但在实际施工中的碰撞点物资无法使用，必然造成物资浪费；如果根据碰撞现场制定出跨越方案，需要重新采购物资，又必然会影响施工进度。在地铁机电工程施工过程中，因为物资供应问题，施工队、物资部门、技术部门常常会发生矛盾，施工队会把窝工归咎于物资供应不上或物资规格不符，物资部门又会抱怨物资需用计划不准确或提报不及时，实质上许多原因都出现在碰撞点上。按照传统经验型管理，类似碰撞问题的协调解决往往是在问题出现之后。BIM的协调性服务就可以帮助处理类似问题。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决诸如电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。传统的施工图纸是各个构件的信息在图纸上采用线条绘制表达，但是其真正的构造形式就需要施工人员去自行想象了。对于一般简单的东西来说，这种想象也未尝不可，但是地铁机电工程管线纵横交错、构件形态各异、设备造型复杂。BIM提供的可视化思路，把以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示出来。可视化的结果不仅可以用于效果图的展示及报表的生成，更重要的是项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都可在可视化的状态下进行。利用建筑结构、设备管线BIM模型，进行构件及管线综合的碰撞检测和深化设计，可提前发现设计中存在的问题，减少“错、缺、漏、碰”和设计变更，提高物资需用计划编制效率和质量。2.2%三维渲染，空间管理，物资储存及预制场地动态管控，半成品及成品设备科学防护基于BIM的建筑信息模型，让地铁空间管理更加信息化、科学化。BIM技术是将施工空间作为一种有限的资源进行严格的管理。随着施工的进展，施工过程中的空间需求不断发生改变，可用空间就会越来越少，必须提前预测而且要合理安排现场物资储存、预制件加工场地所占据的空间，尽可能地减少对于施工人员的干扰，不然就可能造成效率低下、质量下降、安全事故等。通过网络来计划进行场地安排空间是很常见的施工计划，但这些规划时空的方式都不够直观，不能够很好的描绘建设的空间规划。将BIM技术引入4D的施工管理，可以有效地解决时变动态过程问题，而且还可以随进度变化给予三维可视化和计算模型，为时变理论的应用提供适合的途径与方法。BIM技术应用在增加空间上的视觉检查以外，还校正了各个细节施工的剖面图和标记说明。地铁施工空间冲突的检查。地铁工程施工空间是有限的，所以在工程施工过程中，空间冲突是导致半成品、成品防护困难的主要原因之一。每一个工序的进行都必须有足够的空间。例如电动机械产生的粉尘、振动，施工人员的活动半径，如果现场作业在空间上与半成品、成品产生了冲突，摩擦，就容易对半成品、成品损害。所以在开工之前就要用BIM进行动态施工模拟，找出可能存在的问题，寻找最优设备进场时间、路径、部位，大大减少设备受损的可能性。在进行空间冲突检测之前，需要对每一构件和每一工序占用的空间进行描述，利用边界法描述BIM的实体外形。2.3%基于BIM数据库，快速精准计算物资预算和实际成本，实行多维度物资成本分析BIM数据库的创建，通过建立5D关联数据库，可以准确快速地计算出工程量和物资需用量，提升施工预算和物资预算的精度与效率。由于BIM数据库的数据粒度达到构件级，可以快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息，有效提升了施工管理和物资控制的效率。2.3.1物资成本核算困难的原因分析。一是海量数据。每一个施工阶段都牵涉大量物资、施工机具消耗和各种相关费用，数据量非常庞大，实行短周期（月、季）成本在当前管理手段下，就显得非常困难。施工过程中，项目部关注焦点在于建设单位的工程要求，需要应付各种各样的外部内部的检查、会议、评比活动，保证施工进度、安全、质量，过程物资成本分析、优化管理就往往无暇顾及。二是牵涉部门和岗位众多。物资成本分析与核算，要求物资成本归集与工程实体进度要同步，期间一致，空间一致，不漏不透，才能客观准确地反映物资节支状况。实际物资成本核算，当前情况下需要工程、预算、物资、仓库、施工、财务多部门多岗位协同分析汇总提供数据，才能汇总出完整的某时点实际成本，往往某个岗位不能实行，整个成本就难以做出。三是物资对应分解困难。一种物资、机具往往用于多个分项分部工程，拆分分解对应相关责任单位要求相当高，是一项非常细致的工作，耗时耗力，难度非常大。四是物资消耗量和资金支付情况复杂。物资方面，有的已入库未付款，有的先预付款未到货，有的已消耗未出库列支，有的已出库未消耗；施工机具、周转性物资租赁也有类似情况；劳务分包常常包括辅材，分包费用计量情况复杂，有的项目甚至未签约先施工，事后再谈判确定费用。情况如此复杂，物资成本项目和数据归集在没有一个强大的平台支撑情况下，不漏项做好三个维度的（时间、空间、工序）的对应就变得非常困难。2.3.2物资成本核算解决方案。①创建基于BIM的实际物资成本数据库。建立物资成本的5D（3D实体、时间、工序）关系数据库，让实际物资成本数据及时进入5D关系数据库，物资成本汇总、统计、拆分对应实现简易可行。以各WBS单位工程量物资、施工机具单价为主要数据进入实际物资成本BIM中。未经合同确定单价的物资、机具项目，按预算价先进入。有实际成本数据后，及时按实际数据替换掉。②实际物资成本数据及时进入数据库。BIM中成本数据以采取合同价和企业定额消耗量为依据。随着进度进展，实际消耗量与定额消耗量会有差异，要及时调整。每月对实际消耗进行盘点，调整实际成本数据。化整为零，动态维护实际成本BIM，大幅减少一次性工作量，并有利于保证数据准确性。物资实际成本。要以实际消耗为最终调整数据，而不能以财务付款为标准，物资费的财务支付有多种情况：未订合同进场的、进场未付款的、付款未进场的，按财务付款为成本统计方法将无法反映实际情况，会出现严重误差。坚持物资月度盘点制度，物资员将入库物资的消耗情况详细列出清单向成本核算部门提交，据以按时调整每个WBS物资实际消耗。施工机具、周转性物资实际成本，要注意各WBS分摊，有的可按措施费单独立项，例如临边防护用钢管可计入安全文明施工措施费。③快速实行多维（时间、空间、WBS）物资成本分析。建立实际物资成本BIM模型，周期性（月、季）按时调整维护好该模型，统计分析工作就很轻松，软件强大的统计分析能力可轻松满足我们各种成本分析需求。基于BIM的实际成本核算方法，较传统方法具有极大优势：一是快速。由于建立基于BIM的5D实际成本数据库，汇总分析能力大大加强，速度快，短周期成本分析不再困难，工作量小、效率高。二是准确。比传统方法准确性大为提高。因成本数据动态维护，准确性大为提高。消耗量方面仍会在误差存在，但已能满足分析需求。通过总量统计的方法，消除累积误差，成本数据随进度进展准确度越来越高。另外通过实际成本BIM模型，很容易检查出哪些项目还没有实际成本数据，监督各成本条线实时盘点，提供实际数据。三是分析能力强。可以多维度（时间、空间、WBS）汇总分析更多种类、更多统计分析条件的成本报表。

3结束语

我国地铁建设迎来井喷期。截至2016年9全国已有43个城市的建设规划获得批复，规划总里程约8600km。城市轨道交通建设正在向二三线城市蔓延，徐州、南通、芜湖、绍兴、洛阳这些传统意义上的三线城市也已经入列，相关产业必将受益良多。物资成本核算是项目成本核算的一个业务分支，BIM技术同样适用于项目人工成本核算、管理费核算，乃至整个项目成本核算。以BIM技术作为强有力的工具，将项目实际成本BIM模型通过互联网集中在企业总部服务器。公司技术、成本、财务、物资等业务部门就可共享每个工程项目的实际成本数据，数据粒度也可掌握到构件级。

作者:苑淑芳 单位:中铁十四局集团电气化工程有限公司