地鐵機電工程施工物資管理研究論文

　　摘要：BIM技術適用于工程施工的各階段、各專業(yè)和各業(yè)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(qū)間通風與空調系統(tǒng)、給排水及水消防系統(tǒng)、動力照明系統(tǒng)安裝，綜合管線安裝，以及與火災自動報警系統(tǒng)（FAS）、設備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、市政管線等相關系統(tǒng)的接口與聯(lián)合調試等。地鐵機電工程施工涉及面廣，多專業(yè)，多工種，平行作業(yè)多，交叉作業(yè)多，協(xié)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(xiàn)場物資存儲、半成品預制加工場地受限地下車站施工現(xiàn)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(chǎn)品制作，加工前按照設計圖紙和現(xiàn)場情況進行核對和放樣制圖，現(xiàn)場加工都需要一定的場地。地鐵施工一般在市區(qū)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(yè)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(fā)生不斷的改變，可用空間會越來越少�，F(xiàn)場存儲場地受限，物資多批次、小批量進入作業(yè)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(yè)，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(yè)、多工種協(xié)調配合多，平行作業(yè)、交叉作業(yè)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(wǎng)（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(tǒng)、FAS系統(tǒng)等。在機電系統(tǒng)施工過程中，各機電系統(tǒng)由于各方面的原因，會在施工的順序、系統(tǒng)之間管線的進度、工序、協(xié)調等方面發(fā)生一定的矛盾，各專業(yè)之間的協(xié)調工作量比較大。施工現(xiàn)場專業(yè)眾多，人員構成復雜，平行作業(yè)、交叉作業(yè)多，協(xié)調管理工作直接關系到整個工程的進度。部分機電系統(tǒng)的設備多為精密精良設備，對環(huán)境衛(wèi)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(yè)將不可避免地發(fā)生同一作業(yè)面上交替作業(yè)，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(tǒng)綜合排布，確保管線相互間的位置、標高等滿足設計、規(guī)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(guī)格型號多，非標構件多“風水電”系統(tǒng)物資規(guī)格型號紛雜，如某地鐵項目一個月內使用的物資規(guī)格型號就達3800種，據(jù)統(tǒng)計，地鐵工程物資規(guī)格約達到30000個。不同地鐵機電工程“風水電”系統(tǒng)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(xiàn)在通風與空調系統(tǒng)的風管、部件、法蘭的預制和預裝，都要根據(jù)設計圖紙進行現(xiàn)場復核，然后再現(xiàn)場加工制作。通風與空調系統(tǒng)是地鐵機電工程占據(jù)空間最大的分部工程，尤其是風管尺寸較大，有的大型系統(tǒng)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(xié)調性、優(yōu)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(xié)同，實現(xiàn)前瞻性協(xié)調和優(yōu)化，精準物資計劃，讓物資控制依據(jù)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(xié)調，精準物資需用計劃傳統(tǒng)設計往往由于各專業(yè)設計師之間的溝通不到位，而出現(xiàn)各種專業(yè)之間的碰撞問題。例如給排水及水消防專業(yè)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(tǒng)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(jù)動照系統(tǒng)和水系統(tǒng)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(jù)碰撞現(xiàn)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(fā)生矛盾，施工隊會把窩工歸咎于物資供應不上或物資規(guī)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(xiàn)在碰撞點上。按照傳統(tǒng)經(jīng)驗型管理，類似碰撞問題的協(xié)調解決往往是在問題出現(xiàn)之后。BIM的協(xié)調性服務就可以幫助處理類似問題。當然BIM的協(xié)調作用也并不是只能解決各專業(yè)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(xié)調，防火分區(qū)與其他設計布置之協(xié)調，地下排水布置與其他設計布置之協(xié)調等。傳統(tǒng)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(tài)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�？梢暬�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(tài)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(fā)現(xiàn)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(tài)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(fā)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(xiàn)場物資儲存、預制件加工場地所占據(jù)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(wǎng)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(guī)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(guī)劃。將BIM技術引入4D的施工管理，可以有效地解決時變動態(tài)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(jié)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(chǎn)生的粉塵、振動，施工人員的活動半徑，如果現(xiàn)場作業(yè)在空間上與半成品、成品產(chǎn)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(tài)施工模擬，找出可能存在的問題，尋找最優(yōu)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建，通過建立5D關聯(lián)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)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(yōu)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(jié)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(xié)同分析匯總提供數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)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(chuàng)建基于BIM的實際物資成本數(shù)據(jù)庫。建立物資成本的5D（3D實體、時間、工序）關系數(shù)據(jù)庫，讓實際物資成本數(shù)據(jù)及時進入5D關系數(shù)據(jù)庫，物資成本匯總、統(tǒng)計、拆分對應實現(xiàn)簡易可行。以各WBS單位工程量物資、施工機具單價為主要數(shù)據(jù)進入實際物資成本BIM中。未經(jīng)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(shù)據(jù)后，及時按實際數(shù)據(jù)替換掉。②實際物資成本數(shù)據(jù)及時進入數(shù)據(jù)庫。BIM中成本數(shù)據(jù)以采取合同價和企業(yè)定額消耗量為依據(jù)。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(shù)據(jù)�；�整為零，動態(tài)維護實際成本BIM，大幅減少一次性工作量，并有利于保證數(shù)據(jù)準確性。物資實際成本。要以實際消耗為最終調整數(shù)據(jù)，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(tǒng)計方法將無法反映實際情況，會出現(xiàn)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(jù)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(tǒng)計分析工作就很輕松，軟件強大的統(tǒng)計分析能力可輕松滿足我們各種成本分析需求�；�于BIM的實際成本核算方法，較傳統(tǒng)方法具有極大優(yōu)勢：一是快速。由于建立基于BIM的5D實際成本數(shù)據(jù)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(tǒng)方法準確性大為提高。因成本數(shù)據(jù)動態(tài)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(tǒng)計的方法，消除累積誤差，成本數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，監(jiān)督各成本條線實時盤點，提供實際數(shù)據(jù)。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(tǒng)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(guī)劃獲得批復，規(guī)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(tǒng)意義上的三線城市也已經(jīng)入列，相關產(chǎn)業(yè)必將受益良多。物資成本核算是項目成本核算的一個業(yè)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(lián)網(wǎng)集中在企業(yè)總部服務器。公司技術、成本、財務、物資等業(yè)務部門就可共享每個工程項目的實際成本數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)粒度也可掌握到構件級。

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