基于BIM技術的電氣設計信息管理流程研究

發布時間：2023-07-18 10:02

摘要 I

目錄 IV

圖清單 VIII

表清單 X

1緒論 1

1.1研究背景與意義 1

1.2國內外研究現狀 2

1.3研究內容 4

2理論概述 5

2.1BIM 技術 5

2.2電氣設計管理 10

2.3電氣設計信息管理流程 10

2.4本章小結 13

3基于BIM技術的電氣設計管理流程 15

3.1BIM技術對傳統電氣設計管理流程的影響 15

3.2基于BIM技術的電氣設計工作流程管理模式 18

3.3基于BIM技術的新模式與傳統模式的比較 26

3. 4本章小結 28

4基于BIM技術的電氣設計信息管理流程的實施要素 29

4.1組建BIM設計團隊 29

4.2合理選擇BIM軟件 33

4.3基于BIM技術的質量控制與模型細度要求 33

4.4本章小結 34

5基于BIM技術的電氣設計信息管理流程的應用 35

5.1項目概況 35

5.2應用BIM技術的可行性分析 35

5.3構建模型 36

5.4檢測與優化設計 40

5.5模型應用 42

5.6本章小結 44

6 結論與展望 45

6.1結論 45

6. 2研究不足與展望 46

參考文獻 47

作者簡歷 50

學位論文原創性聲明 52

學位論文數據集 53

Contents

Abstract II

Contents VI

List of Figures VIII

List of Variables X

1 Introduction 1

1.1Research background and significance 1

1.2Research status at home and abroad 2

1.3Research content 4

2 An overview of the theory 5

2.1BIM Technology 5

2.2Electrical design management 10

2.3Electrical design information management process 10

2.4Summary 13

3Electrical design management process based on BIM Technology 15

3.1Influence of BIM technology on traditional electrical design management process

3.2Electrical design workflow management mode based on BIM Technology) 18

3.3Comparison between new mode and traditional mode based on BIM Technology

3.4Summary 28

4Implementation elements of electrical design information management process

based on BIM Technology 29

4.1Setting up a BIM design team 29

4.2Reasonable select BIM software 33

4.3Quality control and model fineness requirements based on BIM Technology) ..33

4.4Summary 34

5Application of electrical design information management process based on

BIM Technology 35

5.1Project overview 35

5.2Feasibility analysis of applying BIM Technology 35

5.3Building model 36

5.4Detection and optimization design 40

5.5Model application 42

5.6Summary 44

6Conclusion and Prospect 45

6.1Conclusion 45

6.2Lack of research and Prospect 46

References 49

Author's Resume 50

Declaration of Thesis Originality 52

Thesis Data Collection 53

圖清單

圖序號圖名稱頁碼

圖2-1 基于BIM技術的設計流程 8

Figure 2-1 Design process based on BIM Technology 8

圖2-2 不同生命周期階段應用BIM軟件 9

Figure 2-2 Application of BIM software in different life cycle stages 9

圖2-3 傳統電氣設計信息管理流程 11

Figure 2-3 Information management process of traditional electrical design 11

圖2-4 BIM翻模信息管理流程 12

Figure 2-4 BIM information management process 12

圖2-5 半BIM電氣設計管理流程 12

Figure 2-5 Half BIM electrical design management process 12

圖2-6 全BIM電氣設計信息管理流程 13

Figure 2-6 All BIM electrical design information management process 13

圖3-1 傳統電氣設計管理模式與BIM技術電氣設計管理模式中各方介入時間對比 16

Figure 3-1 Comparison of intervention time between traditional electrical design management mode and electrical design management mode of BIM Technology 16

圖3-2 BIM模型中的專業關聯性與獨立性 17

Figure 3-2 Professional association and independence in BIM model 17

圖3-3 管線綜合在電氣設計階段中的應用 18

Figure 3-3 Application of pipeline synthesis in electrical design stage 18

圖3-4 BIM電氣設計流程 18

Figure 3-4 BIM electrical design process 18

圖3-5 樣本設置具體流程 21

Figure 3-5 Sample setting specific process 21

圖3-6 工作集創建界面 22

Figure 3-6 Work set creation interface 22

圖3-7 中心文件與本地文件同步 23

Figure 3-7 the Central 行le is synchronized with the local file 23

圖3-8 Revit MEP軟件的碰撞檢測功能 25

Figure 3-8 Collision detection function of Revit MEP software 25

圖3-9 BIM軟件中的圖框修改 26

Figure 3-9 Frame modification in BIM software 26

圖4-1 BIM項目團隊人員構成與組織架構 29

Figure 4-1 BIM project team composition and organizational structure 29

圖5-1 組建BIM設計團隊 36

Figure 5-1 Set up a BIM design team 36

圖5-2 項目建筑結構模型圖 36

Figure 5-2 Model diagram of building structure 36

圖5-3 工作集 37

Figure 5-3 Work set 37

圖5-4 平面視圖 37

Figure 5-4 Plane view 37

圖5-5 三維視圖 38

Figure 5-5 Three-dimensional view 38

圖5-6 電氣照明設計模型圖 38

Figure 5-6 Model diagram of electrical lighting design 38

圖5-7 房間照明設計模型圖 39

Figure 5-7 Room lighting design model 39

圖5-8 樓梯間照明設計模型圖 39

Figure 5-8 Staircase lighting design model 39

圖5-9 配電間三維設計模型圖 40

Figure 5-9 Three-dimensional design model diagram of the distribution room 40

圖 5-10 匯總模型后的三維視圖 40

Figure 5-10 Three-dimensional view after the summary of the model 40

圖 5-11 碰撞檢測結果 41

Figure 5-11 Collision detection results 41

圖 5-12 管線碰撞點1 41

Figure 5-12 Pipeline collision point 1 41

圖 5-13 管線碰撞點2 42

Figure 5-13 Pipeline collision point 2 42

圖 5-14 調整后的管線碰撞點1 42

Figure 5-14 Adjusted pipeline collision point 1 42

圖 5-15 調整后的管線碰撞點2 43

Figure 5-15 Adjusted pipeline collision point 2 43

圖 5-16 Fuzor軟件的三維動態漫游動畫效果 43

Figure 5-16 3D dynamic roaming animation of Fuzor software 43

圖 5-17 建筑內部三維動態漫游動畫效果 44

Figure 5-17 Animation effect of three-dimensional dynamic roaming in buildings 44

圖 5-18 不同環境條件下的漫游效果1 44

Figure 5-18 Roaming effect under different environment conditions 1 44

圖 5-19 不同環境條件下的漫游效果2 45

Figure 5-19 Roaming effect under different environment conditions 2 45

圖 5-20 電纜橋架施工圖 45

Figure 5-20 Cable bridge construction drawings 45

表清單

表序號表名稱頁碼

表2-1 BIM技術與CAD技術的優勢比較 7

Table 2-1 comparison of the advantages of BIM technology and CAD Technology 7

表3-1 電氣設計樣板設置內容 22

Table3-1 Electrical design sample setting content 22

表3-2 電氣專業圖線 21

Table3-2 Electrical professional drawing line 21

表4-1 基于BIM技術的涉及信息管理團隊人員職責與分工 30

Table4-1 Responsibilities and division of work involving information management team members based on BIM Technology 30

表4-2 BIM技術應用的成本項目與市場價格 32

Table4-2 Cost items and market price of BIM technology application 32

表4-3 CAD技術應用的成本項目與市場價格 32

Table4-3 Cost items and market price of CAD technology application 32

表4-4 常用的BIM軟件 33

Table4-4 Commonly used BIM software 33

1 緒論

1Introduction

1.1研究背景與意義(Research background and significance)

1.1.1研究背景

回顧現代建筑的進步歷程，建筑信息模型(Building Information Modeling，以下簡稱BIM)技術的出現有力推動了建筑行業革命以及技術進步，改變了過去建筑行業設計管理中的落后模式與工具，為現代建筑企業有效開展系統設計與信息管理工作提供了工具和方法支持。因此，從國際范圍內來看，美國等發達國家在建筑工程設計工作中應用BIM技術以及基于BIM技術的先進理念和方法已經十分普遍，特別是在建筑生命周期不同階段對設計成果進行碰撞檢查工作中， BIM 技術能夠為建筑項目后期施工帶來方便，提升設計人員的工作效率，進而達到縮減項目施工周期與施工成本、管理成本等方面的作用。

BIM技術在建筑管理中的使用十分廣泛，其中在建筑電氣設計中BIM技術發揮著十分突出的作用。建筑電氣模型作為建筑內部系統模型中較為復雜的模型之一，在電氣設計的過程中，不僅需要對建筑結構的空間關系進行充分考慮，同時還需要注重本身的空間布局等。應用BIM技術，能夠幫助管理人員在建筑電氣設計工作中更加直觀的看到各個電氣管線等之間的位置關系，進而彌補傳統二維圖紙中對于電氣各個管線以及內部各構成部分之間的位置關系的模糊性與平面性。同時，如果在建筑電氣設計中，一旦出現結構或其他專業模型的變更，也必然會影響到電氣設計模型以及其他相關專業的變更，進而引發施工損失和管理損失。而通過 BIM 技術的應用，能夠在對單個模型變更時，更直觀的體現出不同模型之間的關聯關系，進而為變更管理提供參考和依據。總之，通過BIM技術的有效應用，能夠利用建模軟件向相關信息數字化、模型化、可視化，進而為項目參與各方之間的溝通與協作提供依據，促進建筑工程項目各個生命周期以及階段的知識共享，提升項目設計、施工以及管理的有效性，幫助項目管理實現項目成本控制、項目進度與質量控制等管理目標。

基于BIM技術在建筑工程管理中的重要作用，BIM技術在建筑實踐中也得到了較為普遍的應用，根據McGraw Hill的調研數據顯示，2017年BIM技術在建筑行業中的利用率為 68%，其中機電工程師應用率為 73%，機電專業中電氣工程師應用率為 72%，可見 BIM 技術在電氣設計工作中的應用率還有待于進一步提升。因此，本文基于BIM技術，對BIM技術與傳統技術在電氣設計信息管理流程中的差異性進行對比分析，進而基于 BIM 技術進行電氣設計信息管理流程的設計與實施，并通過案例應用的方式檢驗BIM技術的應用價值。

1.1.2研究意義

雖然BIM技術對于建筑電氣設計工作能夠起到較強的幫助作用，但是在建筑工程管理實踐中， BIM 技術的應用仍然相對有限，究其原因，主要為兩個方面，第一個方面為電氣設計者對于BIM技術的應用意識不強，第二個方面為設計團隊缺乏對BIM技術應用的有效性。針對這兩個方面的問題，本文首先采用對比研究方法，對傳統模式與BIM技術電氣設計模式進行對比分析，說明BIM 技術在電氣設計信息管理流程中應用的價值與意義；其次對BIM技術在電氣設計信息管理流程中實施的要素進行分析，確保BIM技術在電氣設計信息管理流程中得到有效的使用；隨后將其應用于一個實際情景中。因此，本文的研究一方面能夠提升電氣設計者對于BIM技術的認識與重視程度，幫助電氣設計者正確理解、充分認識BIM技術在電氣設計信息管理流程中的價值與意義;另一方面，本文的研究還能夠為BIM技術在電氣設計信息管理流程中的具體應用提供參考和借鑒，幫助項目管理團隊有效應用BIM技術實現電氣設計信息管理流程相關工作。

1.2國內外研究現狀(Research status at home and abroad)

1.2.1國外研究現狀

在早期， BIM 最早由 Chuck Eastman 博士提出。在 1982 年， Graphisoft 公司提出了虛擬建筑模型(Virtual Building Model，即VBM)的技術理念，它便是 BIM 技術的前身，但是受制于當時的信息化技術的發展水平，它并沒有流行起來。之后的“Builing Modeling”是1986年美國學者Robert Aish提出的［1］。在2002 年， Autodesk 公司提出了建筑信息模型概念，但由于這個概念只是對建筑設計的一個創新和全新的研究，在實際操作比較困難，所以它沒有得到成功的運用。而在2004年后一大批基于BIM技術的核心軟件的研發成功使得BIM技術迎來了真正的春天。很多人認為建筑業將因BIM技術而出現重大變革，雖然現在它僅僅應用在國家或國際的大型建筑項目領域中，隨著越來越多的專業人員對其進行的深入研究及認識，人們逐漸將其推廣到其他領域之中。

由于 BIM 技術推動各個產業所發生的變革，越來越多的承包商和業主對 BIM 技術逐漸重視起來。并且在國外，很多國家都建立了一些與行業相關的制度以及一些成熟的BIM標準，例如IFC標準［2］。隨著BIM技術推廣開來，它成為施工單位、設計單位承接建筑項目的關鍵能力，當然目前運用BIM技術的能力已被多數企業掌握。這些配套企業及技術的出現將極大的推動BIM技術的蓬勃發展和越界延伸，使其擴展到其他方方面面，而不是施工和建筑設計兩個方面，現在它已經在建筑設計、結構設計、施工、運營、設備管理等建筑工程環節中得到了運用，而且在國際上，BIM技術已得到大力的推廣和發展［3］。美國是首批應用BIM的國家之一，早在2003年美國總務管理局（GSA）公布國家3D、4D、 BIM 計劃，目前 GSA 正在研究將 BIM 技術應用到整個項目的生命周期中，其中就包括電氣設計這一重要環節。 2010年，新加坡建筑建設局制定了 BIM 推廣 5 年計劃，強制地于 2015 年執行電子化遞交建筑、結構、設備的審批圖。 2010 年，韓國政府供應局和韓國國土海洋部分別在建筑和土木兩個領域上制定了 BIM 應用指南，計劃2016年前全部公共工程實現BIM技術［4］。

1.2.2國內研究現狀

在我國，在建筑項目中運用BIM技術的起步時間比較晚，目前還主要處在其概念的學習研究和推廣階段，在應用BIM技術和研究和國外有很大的差距。在“十一五”期間，我國科技部制定了《建筑業信息化關鍵技術研究和應用》的國家科技支撐計劃項目，它有力的推動了我國“十一五”自動化領域科技、先進制造的發展，它包括的主要內容有建筑工程運用BIM技術的標準問題，建筑設計時遇到的專業問題、施工環節出現的操作問題、相關軟件的應用問題、后期管理出現的問題等等［5］。在國內，上世紀由于經歷了“甩圖板”革命，設計行業計算機 CAD軟件應用范圍得到了歷史性的大突破，如今一些項目又率先應用上了 BIM 技術，如 2008 北京奧運會奧運村空間規劃及物資管理信息系統、南水北調工程以及北京香港地鐵合作項目等［6］。由于國內廣泛使用的設計軟件中并沒有 BIM 概念，所以在我國，由西方國家發展起來的BIM系統并未得到很好的推廣，這就使得我們使用的軟件沒有同步于更先進的標準，同時國內的實際情況也使得國外的BIM標準不能匹配，以形成一套我國自己的BIM系統［7］。同時，近年來國內對于 BIM 技術在建筑項目中的應用程度也有所提升，如水立方項目在鋼結構設計中應用了 BIM 技術［8］，上海中心大廈在建筑、結構設計、計劃推行全生命周期BIM應用，天津港國際郵輪碼頭在建筑與結構設計方面應用了 BIM技術, 中央音樂學院音樂廳在結構設計與聲學分析方面應用了 BIM 技術［9］；上海迪士尼樂園在全生命周期中都應用了 BIM技術等。這些標志性的現代建筑工程項目中應用BIM技術，都體現出了國內建筑行業BIM技術應用的進步。

在 BIM 技術在電氣設計中的應用研究方面，楊科針對電氣設計中的管線交叉碰撞問題進行了研究，并提出如果僅僅依靠人工協調管線綜合問題必然會耗費較多的時間和精力，因此基于BIM多專業協同設計提出了解決此問題的方案［10］。呂小彪認為在建筑電氣設計中管線的綜合設計工作中，因為其不同的種類較多，并且涉及到很大的數量問題，因此設計中的錯、漏、碰、缺四個方面的往往會出現一些錯誤，而二維模式下人工協調管線碰撞不僅效率低下，而且也會導致施工圖二次優化設計繁雜，因此提出了基于BIM技術的建筑水暖電(以下簡稱MEP) 二次優化設計［11］。劉卡丁以 KM 建筑電氣設計工程為例展開了實例分析，提出應用 BIM 技術在電氣設計中進行碰撞檢查、整改以及優化，并采用 Revit Structure 創建了電氣設計模型，有針對性的對電氣設計中的不同專業的碰撞進行分析，并最終提出了改進措施實現模型優化［12］。馬捷在地鐵電氣設計中指出， MEP 方案經常會出現各類錯誤，而建筑新新模型具備可視化、可優化性的特征，能夠解決 MEP中存在的問題，并進行了實例分析［13］。

綜上，隨著 BIM 技術在電氣設計中應用的更加普遍、深入，相關的理論研究也更加深入。但是從目前研究成果來看，現有的研究多集中在對解決管線碰撞以及各專業協同具體問題方面，較少有從信息管理流程和系統的角度展開的全面分析。因此，本文研究從信息管理流程的角度入手，應用BIM技術對電氣設計的管理流程進行優化和改進，具備一定的創新性。

1.3 研究內容(Research content)

1.3.1研究內容

本文的研究共包括五個部分。

第一部分為理論概述部分。對 BIM 技術、電氣設計管理理論、電氣設計信息管理流程概念以及相關理論進行分析，奠定本文研究的理論基礎。

第二部分為基于BIM技術的電氣設計管理流程研究。對BIM技術對于傳統電氣設計管理流程所帶來的影響進行剖析，同時BIM技術構建電氣設計工作流程管理模式，并運用對比分析的方法，對傳統模式與BIM技術下的新模式的電氣設計信息管理流程進行對比研究分析。

第三部分為 BIM 技術下的電氣設計信息管理流程的實施要素研究。結合實踐經驗以及BIM技術在電氣設計信息管理流程中的應用現狀，提出實施要素與保障措施，包括團隊組建、軟件選擇、質量控制、細度要求等。

第四部分為案例分析。基于 BIM 技術的電氣設計信息管理流程在具體案例中的應用，進一步論證BIM技術在具體案例中應用的可行性，同時組建案例BIM 設計團隊、構建BIM技術模型，實施檢測與優化設計工作，并完成模型應用。

第五部分為結論與展望。

2理論概述

2An overview of the theory

2.1BIM 技術( BIM Technology) 2.1.1BIM 技術概念

BIM技術的概念最初由Chuck Eastman在上世紀七十年代提出，后來Robert Aish 還提出了基于三維建模與職能參數化組建等內容的建筑模型的概念。這些都是早期對于 BIM 技術的描述。后來隨著技術的不斷發展進步， 2002 年美國 Autodesk公司首次提出了 BIM技術與BIM管理方法，其核心內容為將建筑物的全部可以計算的數字信息通過不斷的設計與建造過程中被系統自行管理維護的過程［14］。同時，國際標準組織設施信息委員會還對BIM技術進行了明確的定義，即認為BIM技術是基于建筑構件與功能特征的建筑全生命周期內的信息化模式［15］。 BIM 技術就是通過這種相對開放的標準，為項目提供決策支持，進而促進項目工程價值的實現。根據美國BIM標準，可以將BIM技術通過三個層面來進行描述。第一個層面即 BIM 技術能夠描述建筑項目的物力與功能；第二個層面即BIM技術是項目內部共享協同的過程，且伴隨著項目整個生命周期；第三個層面即BIM技術是用于進行信息交換的工具之一，同樣貫穿項目整個生命周期。 BIM技術包括建筑三維信息在內的全部建筑信息，且在BIM技術條件下，這些信息可以多次重復使用、計算等，且能夠通過信息化數據邊城實現信息之間的貢獻。當建筑項目具備統一標準時，還能夠通過應用BIM技術將模型的所有信息系統保存，進而增強建筑信息的使用效率，減少出錯的概率，為項目管理人員管理水平的提升提供重要支持［16］。

BIM 技術綜合了建筑相關的各類信息數據模型，能夠通過數字化的方式，對建筑項目的特性進行表示與呈現，且這種數字化模型是可以運算、可以控制的。從設計角度來看,BIM技術是傳統手繪技術與CAD繪圖技術的綜合與進步,BIM 技術能夠將圖紙和模型進行結合，解決過去傳統設計中的設計師既需要做出模型，同時還需要繪制圖紙，而模型與圖紙分離的問題。因此， BIM 技術對于現代建筑項目各個系統設計能夠起到重要且積極的幫助和支持作用。

2.1.2BIM 技術特點與優勢

( 1 ) BIM 技術特點

基于對 BIM 技術概念與內涵的分析，同時以傳統設計工具與模式作為參考，可以總結出BIM技術具備如下特征。

第一， BIM 技術具備可視化特征。隨著建筑行業近年來的發展以及先進設計理念的引入與實施，越來越多異形建筑的出現為傳統平面線條式的設計表達方式帶來了困難與挑戰，而BIM技術能夠將過去平面圖紙中的信息通過三維的方式呈現出來，使設計者能夠直觀的感受到設計的三維效果，幫助設計師發現設計中的不足矛問題，解決了過去設計師需要在頭腦中建構現象的問題［17］。

第二， BIM 技術具備協調性特征。對于建筑項目設計來講，設計的協調性是項目設計的重要目標與原則之一，同時作為項目設計運作管理團隊，從團隊管理的角度來講，成員的協調也起著重要作用。在傳統管理模式下，如果在建筑項目中出現了問題，就必須要通過召開會議、碰頭等方式來進行各方協調，共同發現問題、分析問題并找到解決方法，通過變更相關流程完成更正和補救，不僅浪費了較長時間和精力，同時還容易引發內部沖突［18］。而基于BIM技術的設計管理模式，能夠在工程開始前基于 BIM 模型對各類管線、結構等之間可能出現的碰撞與問題進行檢查，并及時發現可能存在的錯誤或沖突，在施工開始之前解決問題，進而減少在施工過程中出現需要變更情況的概率，避免由于內部溝通不暢而引發沖突的可能性。

第三， BIM 技術具備模擬性特征。 BIM 技術能夠對建筑項目設計進行可視化描述，即三維模型設計，同時還能夠對實際操作過程進行模擬，如建筑熱環境分析、聲學模擬等，進而能夠令設計團隊與施工團隊通過BIM技術條件完成對實施過程的模擬，幫助團隊實現工程進行中問題的預判。

第四，BIM技術還具備優化性特征。在傳統CAD設計模式之下，對建筑項目優化的過程較為復雜，包括設計階段的優化、施工過程中的變更與優化、運營過程中的監控與優化等。而在BIM技術條件下，能夠通過模型計算、可視化呈現等方式，幫助完成項目優化的過程，如在管線設計優化方面， BIM 技術能夠通過管線碰撞檢測的方式完成優化過程，進而減少施工成本，提升設計管理效率。

第五，BIM技術還具備出圖性特征［19］。傳統CAD二維技術僅能夠通過二維平面圖的方式進行呈現，而BIM技術能夠按照三維形式進行呈現，并完成出圖工作，且所出圖形的平面圖、立體圖、剖面圖等，都是基于相同的三維模型，且在二維平面圖中涵蓋了各類標注信息，能夠為設計管理以及施工提供十分直觀的參考與依據。

（ 2） BIM 技術優勢

BIM技術作為建筑設計發展過程中的重要革新，相較于CAD技術來講,BIM 技術具備創造性與先進性。通過對建筑設計發展歷程的回顧可以發現， CAD 技術的應用使得設計師告別了圖板設計模型，能夠通過運用計算機完成平面設計；而 BIM 技術將過去二維平面設計轉變為了三維模型設計［20］，且管理的范疇不僅

僅包括設計工作，同時還涵蓋了軟件設計、進度管理、施工管理等方面的內容。因此，BIM技術相較于CAD技術具備較強的先進性與發展性特征。BIM技術與 CAD 技術在設計方面的差異性與優勢見表2-1。

表 2-1 BIM 技術與 CAD 技術的優勢比較

Table 2-1 Comparison of the advantages of BIM technology and CAD Technology

項目 CAD技術 BIM 技術

墻、門、窗等具備幾何特征、建筑物

基本元素點、線、面。理特征與功能特征。

建筑構件參數化，具備建筑屬性特征。

改動圖元位置大小等需要重新畫圖，在族的概念中，僅需要改變屬性就可

圖元與族或通過拉伸命令調整。以調結構檢尺寸、材質、款式、顏色

等信息。

構件關系建筑構件之間無相關性關系。建筑構件之間存在相關性關系。

設計修改在平面上進行修改，相關各面均需要進行一次修改后，各面均自動完成修

與變更人工修改。改。

出圖中提供的建筑信息全面，包括二

出圖中所提供的建筑信息有限，且讀維、三維圖紙，對讀圖人員專業要求

出圖圖人員專業要求較強。不強，便于項目各部門之間的圖紙溝

通與協調。

除上述的優勢特征之外， BIM 技術在設計流程這一層面上也有著明顯的優越性。在運用 BIM 技術完成設計時，第一步是建筑方案設計，并將設計方案交給結構、水、電、暖等各個專業，并分別提供設計資料［21］；其次基于建筑初步設計圖紙以及各個專業的初步設計，經過數次變更與修改之后，形成最終的設計方案。而在傳統基于 CAD 技術的管理模式之下，水、電、暖與結構各個專業都具備自己的工作主線，不同專業之間想要實現溝通，就必須要互相提供資料并進行詳細信息溝通，不僅各個專業之間的溝通存在較大障礙，同時信息共享交流能力也相對較弱，在上游設計信息到達下游設計師的過程中，常常會面臨單一專業設計改變而其他專業未改變等不同步的現象［22］。而基于BIM技術的設計信息管理流程的專業協同性更強。根據建筑項目設計管理實踐，通常在 CAD 設計完成之后， BIM 設計師根據 CAD 圖紙分別進行各個專業的建模工作，并對模型進行一致性檢驗，規避出現圖紙錯誤等問題。然后電氣專業在建筑結構模型的基礎之上進行設計建模，經過數次修改與完善后，將設計文件與中心文件進行同步操作，為其他設計師設計提供便利。在各個專業的模型建立完成之后進行碰撞檢查，優化設計方案，最終形成設計圖紙。具體流程見圖 2-1。

圖 2-1 基于 BIM 技術的設計流程

Figure 2-1 Design process based on BIM Technology

在以上流程過程中，基于BIM技術最終呈現出來的設計圖紙不僅是經過各專業溝通協調后的成功，同時也是經過多次檢驗論證后的成果。而由于BIM技術模型的統一性與標準性，因此可能在傳統管理模式下出現的變更設計疏漏等方面的問題，以及人為操作失誤等方面的問題，都能夠得到有效避免。同時，在圖紙管理方面， BIM 技術能夠更加高效的實現對圖紙信息的管理［23］，并將建筑模型作為設計內容的載體進行呈現，所有設計信息都能夠從模型中得到，也更加有利于施工管理與控制。

綜上， BIM 技術的優勢可以總結為如下幾個方面。第一， BIM 技術能夠解決因為設計內容復雜而導致的圖紙數量多、信息龐大且保管困難的問題；第二， BIM 技術能夠解決在資料信息共享過程中出現的疏漏或人為失誤問題，確保溝通協調以及變更的一致性；第三， BIM 技術能夠解決施工過程中的人員圖紙管理以及變更圖紙浪費等方面的問題。

2.1.3BIM 設計的軟件基礎

建筑信息模型在建設整個生命周期中的每個步驟中均有一定的適用性與幫助性，因此按照建筑項目生命周期的每個步驟，可以對BIM設計的應用軟件進行不同類型的區分，見圖 2-2。

圖 2-2 不同生命周期階段應用 BIM 軟件

Figure 2-2 Application of BIM software in different life cycle stages

首先，在設計階段， BIM 軟件應用的主要作用是將二維設計轉變為三維設計，主要應用的軟件包括結構模型設計軟件、建筑模型設計軟件、機電模型設計軟件、幕墻設計軟件等。如建筑結構設計軟件中，包括了建筑方案設計軟件、三維建模效果圖軟件、鋼結構深化設計軟件等，不同軟件公司研發的軟件也不相同，國內在此方面主要應用Revit MEP軟件，同時隨著國內軟件研發能力與水品的提升,國內如理正、鴻業等軟件公司也研發出了基于Revit MEP軟件的相關插件。

其次，在工程進行的過程中，BIM軟件的應用在4D與5D模擬和成本管理方面發揮重要作用。通過 BIM 軟件的有效應用，能夠在設備安裝、進度計劃管理、安裝控件檢查等工作中實現 4D 模型的建立與現場模擬。具體軟件包括如 Synchro 4D施工模擬軟件、Nacisworks施工模擬軟件等。同時，國內的魯班、廣聯達等軟件公司研發的造價管理軟件也能夠實現施工過程中的造價成本管理工作。同時，近年來各個軟件公司都紛紛開拓5D軟件平臺，這也是未來一段時期內 BIM 技術在施工階段中的軟件應用趨勢與方向［24］。

再次，在運維階段中，BIM軟件的應用主要包括ArchiBUS軟件公司研發的運維軟件。但是總體來看，將 BIM 技術應用在運維管理中還存在諸多困難與問題，且在技術方面還存在一些難以解決的技術難題。

最后，在其他管理階段， BIM 技術還在建筑可持續性分析，如建筑能量分析、環境分析、聲光分析等發揮作用。常用軟件包括美國的Green Building能耗分析軟件，Ecotect Analysis的性能分析軟件等，以及Energy Plus、D0E2等。

2.2電氣設計管理(Electrical design management)

電氣設計是建筑設計中的一部分，在實施設計管理方面與其他系統設計相類似，共包括概念設計、方案設計、初步設計、施工圖設計四個方面的內容和具體工作。首先，在電氣概念設計階段中，業主、規劃師與設計師應當根據項目需求對各類數據進行整理與分析，并完成環境影響評價工作以及可行性研究工作。通過雙方進行洽商和溝通的方式，明確電氣設計的整體思路，并完成概念設計。在設計過程中，建筑設計師與規劃師根據確定的方案進行電氣方案的設計，并根據提出的條件與資料［25］，對電氣系統的具體方案進行檢查，確保滿足綠色建筑、運營維護等方面的要求。在初步設計過程中，電氣專業完成了初步設計方案以及管線設計等之后，確保設計方案具備合理性、可行性等特征，然后電氣專業與其他相關專業共同向建筑和結構專業提出條件，通過各方之間的溝通協調，不斷對各自的設計方案進行優化與調整。然后進入到施工圖設計階段，即根據各方協調溝通后的結果，對設計進行細化，并繪制施工圖紙。

2.3電氣設計信息管理流程(Electrical design information management process)

電氣設計信息管理流程與管理過程中所采用的技術與方法存在密切關系，不同技術方法和工具在實施電氣設計信息管理過程中的流程也存在差別。

2.3.1傳統電氣設計信息管理流程

傳統電氣設計信息管理工作主要基于CAD設計軟件進行，并以傳統設計理念以及工具方法開展設計工作，最終呈現出的成果為二維施工圖紙。傳統電氣設計信息管理流程做以下介紹，見圖 2-3。

概念設計階段方案設計階段初步設計階段施工圖設計

階段施工階段

建筑專業概念設計建筑專業方建筑專業初建筑專業施

及相關說

明資料 —1 ? 案設計步設計 T工圖紙 >

結構專業 T

1 4

提出技術解結構專業初

1 結構專業施

― 1

決方案步設計工圖紙

▼ 1

電氣專業提出技術解決方案電氣專業初步設計 - 電氣專業施工圖紙 ?

圖 2-3 傳統電氣設計信息管理流程

Figure 2-3 Information management process of traditional electrical design 通過上圖可以看出，在電氣設計階段中，各個專業的設計師通過 CAD 軟件來進行繪圖，因此各類設計行為均以圖紙作為基礎，最終形成了各個設計階段、各個專業內容的不同設計圖紙，很容易引發各個專業和階段中的信息共享以及割裂問題等［26］。同時，在出現設計變更或修改的過程中，設計師就必須要依托圖紙來完成修改工作，同時所有與變更圖紙相關聯的圖紙也都需要進行更改，一方面需要消耗較多的時間和精力，同時也很容易由于人為操作失誤而引發重大問題。整體來看，在傳統電氣設計管理流程中，工作方式呈現出直線型模式，雖然這種工作模式對于各個專業完成的工作內容以及成果交付時間進行了嚴格限制，但是同時也存在一定的問題，如除建筑專業之外的其他設計專業在介入項目時可能時間相對較晚，所以設計工作要以建筑方案作為基礎和依據，受制于建筑方案；再如在專業之間的設計協同等方面也存在著一定的障礙和問題。

2.3.2基于 BIM 的電氣設計信息管理發展歷程

隨著近年來 BIM 技術的發展與成熟，越來越多的設計院逐漸意識到 BIM 技術應用在電氣設計中的重要意義與價值，并積極探索實踐BIM技術在電氣設計以及其他系統設計中的應用，因此在很大程度上推動了國內BIM技術在建筑設計領域中的應用。在此過程中，國內BIM技術應用在電氣設計信息管理工作中經過了較為漫長的發展過程，即翻模BIM技術時代［27］，是指使用CAD制圖模式將施工圖繪制完畢之后，通過BIM進行三維翻模。此種BIM技術的電氣設計信息管理工作，其實并沒有真正意義上使用BIM技術實施設計管理，而僅僅是在施工圖完成之后，利用BIM軟件將圖紙翻成三維模型，同時使用BIM軟件進

行碰撞檢查等。具體見圖 2-4。

圖 2-4 BIM 翻模信息管理流程

Figure 2-4 BIM information management process

但是在翻模BIM模式之下，建模工作完全滯后于繪圖工作，且BIM建模工作人員未參與設計過程與相關工作，各個團隊處于相對獨立的狀態，在 BIM 翻模過程中，設計師也不會參與其中，因此翻模的專業性往往得不到有效保障。同時，在將CAD圖翻成BIM模型的過程中，也很容易出現人為操作失誤等問題, 如對構建的理解不正確，對拆分理解不合理等。因此，此種模式在國內的應用僅僅為過渡階段，目前大多數公司都不會采用此種管理方法［29］。

在發現翻模模式不夠科學合理且風險較多的情況之下，又出現了另外一種過渡方法，即半 BIM 模式［28］，具體為在傳統二維施工圖設計的過程中，同時進行三維翻模工作，具體流程見圖 2-5。

圖 2-5 半 BIM 電氣設計管理流程

Figure 2-5 Half BIM electrical design management process

但是此模式也存在一些問題，如在翻模過程中，具體 BIM 建模工作還是由非設計師人員完成，而這些人員雖然熟悉 BIM 軟件操作，但是通常不具備設計經驗和專業知識［30］，僅僅負責建模工作與協助設計師修改工作。因此，由于專業知識的欠缺，導致他們在參與、改善設計工作中的能力相對有限。在這種相互配合的模式下，必然會出現諸多問題，如思路不一致、專業水平不相當、溝通沖突問題等。另外，從電氣設計的角度來看，設計的過程本身就是在不斷修改與不斷改進，在此過程中，設計師可能會隨時出現新的想法或創意，并需要將這些想法與創新體現在施工圖設計中，進而通過直觀感受來不斷修改、完善設計。但是在這種配合的半BIM管理模式下，設計師出現了想法或創意后，需要將其繪制成二維圖，并由翻模人員完成BIM模型翻制工作，不僅浪費了溝通的時間與過程，同時也令工作量成倍增加，效率卻有所下降，甚至可能引發沖突與矛盾。因此，半 BIM 管理模式依然無法較好的滿足建筑電氣設計中的工作需要。在經過了以上過渡階段后，全BIM管理模式的出現成為了必然El。

2.3.3基于 BIM 的電氣設計信息管理流程

全BIM電氣設計信息管理模式是真正意義上使用BIM軟件實施電氣設計的管理模式，具體指的是在設計工作中，從最初設計環節開始就始終利用BIM軟件進行設計相關工作，以3D思維進行BIM設計，并利用三維軟件獲取二維施工圖完成設計以及交付等相關工作［32］。在全BIM模式下，工作人員均為設計院電氣專業設計師，而不同于翻BIM以及半BIM模式下的各個專業人員共同配合的管理模式。具體流程見圖 2-6。

圖 2-6 全 BIM 電氣設計信息管理流程

Figure 2-6 All BIM electrical design information management process

2.4本章小結(Summary)

本章通過查閱文獻資料和整理分析的方法，對本文研究中涉及的概念、理論進行了綜合性闡述與分析，回顧了電氣設計信息管理流程的發展歷程，從傳統 CAD 二維模式到 BIM 模型，體現出了電氣設計信息管理流程工具的發展進步。通過理論層面的研究與分析，為本文奠定了必要的理論基礎，同時也確保了本文研究的理論先進性與正確性。

3基于 BIM 技術的電氣設計管理流程

3Electrical design management process based on

BIM Technology

3.1BIM技術對傳統電氣設計管理流程的影響(Influence of BIM technology on traditional electrical design management process)

在 BIM 技術應用與發展的進程中，項目管理人員逐漸發現使用 BIM 技術對現有的電氣設計流程以及項目組織能夠產生顯著的影響作用。同時，在以項目管理理論作為指導的條件下，通過對項目管理的分析，對項目組織以及工作流程的分析，能夠發現設計項目中的電氣設計管理中的各個任務之間有著的邏輯關系［33］。因此， BIM 技術得到了較為廣泛的應用。但是在 BIM 技術應用在電氣設計信息管理流程的過程中，如果依然按照既定的工作流程進行，僅僅利用BIM軟件進行3D建模或相關工作,是無法發揮出BIM技術在電氣設計管理中的價值與作用，且存在諸多問題與阻礙，如模型數據之間的割裂問題、核心模型過于龐大問題等，因此BIM技術的應用，不僅僅是使用BIM軟件，同時還應當從電氣設計信息管理流程方面進行調整與轉變，進而促進 BIM 軟件應用與電氣設計管理流程之間的有機結合。BIM技術的應用對于傳統電氣設計管理流程必然會產生多方面的影響，具體包括以下幾方面［34］。

3.1.1設計工作前移

通過對傳統電氣設計流程與BIM技術的電氣設計流程中的各個相關方介入項目的時間的對比，能夠較為直觀的發現， BIM 技術下的電氣設計信息管理流程較傳統流程整體呈現出前移的狀態，見圖 3-1。

通過下圖可以看出，在BIM技術下的電氣設計信息管理模式中，在設計準備階段、方案階段以及擴初階段，通過利用 BIM 技術下的電氣設計信息管理流程，對于整體的電氣設計所產生的影響與效果十分顯著，而在傳統設計流程中，在上述三個階段的工作中對于項目整體效果和影響相對較小。

同模式介入時間的考察可以看出，雖然BIM技術電氣設計信息管理流程在以上階段中的影響與效果有所減弱，但是依然高于傳統設計流程中的影響和效果［35］。

可見，越早應用 BIM 技術的電氣設計信息管理流程，越能夠掌握更多的管理主動權，對電氣設計項目的影響也會更加顯著。

3.1.2專業關聯性與獨立性

通過對BIM技術電氣設計信息管理流程的發展過程分析能夠發現，BIM技術在早期使用中所提出的核心模型的理念并不可取，即項目中的規劃、設計、施工以及運營維護信息等都集中于一個BIM模型之中，雖然能夠節約時間和工作量，但是如果工程規模以及信息規模相對較大，那么這種核心模型的思路就無法在計算機中流暢實現。因此， BIM 技術電氣設計信息管理流程逐漸改進成為存在多個不同且又存在關聯關系的子模型，通常在實踐中包括建筑模型、結構模型、電氣模型等，在電氣設計工作中，主要包括如水暖電、空調通風、智能化、裝飾裝修等各個具體工作，項目組通過對各個子模型進行比較、分析與協調的方式，通過數次修改，使各子系統之間形成協調一致的模型，見圖 3-2。

結構專業BIXI

建筑專業機電專業

BIM模型 BIM模型

圖 3-2 BIM 模型中的專業關聯性與獨立性

Figure 3-2 Professional association and independence in BIM model

3.1.3管線應用的整體性與綜合性

BIM 技術在電氣設計中使用作用最為顯著的部分有如碰撞檢查、管線綜合等，這些功能在CAD設計模式環境下無法實現［36］。同時，管線綜合環節也是基于 BIM 技術下的電氣設計信息管理系統而增加的新的工作環節。管線綜合不僅包括碰撞檢查，同時還包括如機電施工、運維模擬等方面的應用功能，因此通過 BIM 技術實現管線綜合管理，其實融合了設計、施工、運維三個環節的管理工作。在此過程中，建筑項目電氣工程可能發生實體碰撞，同時也可能出現非實體碰撞，如安裝順序錯亂而導致操作空間不足等。從設計人員進行電氣設計信息管理工作習慣來看，如果通過 BIM 軟件和技術的應用，就徹底改變過去電氣設計人員的管理習慣也是不夠科學的［37］。但是 BIM 技術以及相關軟件的應用，的確能夠為電氣設計信息管理流程的優化提供支持與幫助，而這種幫助僅僅是輔助性的幫助，而不能夠寄希望于通過軟件來實現自動化的解決碰撞問題。因此在此過程中，設計團隊以及相關人員依然需要通過有效暢通的溝通工作，確保電氣設計信息管理工作的有效性。對于電氣設計管理工作來講，在 BIM 管理模式下，應當首先考慮專業的條件模型，在電氣模型搭建之前，需要首先對建筑進行導入，

對結構模型進行導入與分析，并在電氣模型設計完成之后，再次考慮模型與建筑以及結構模型的管線綜合可能性以及程度。管線綜合能夠為建筑、結構、電氣模型數據等提供有效的依據，根據各個專業的數據模型，在平面或空間顯示專業構建以及管道等實體。各個專業的設計師根據相關的技術標準與要求，并基于自身專業知識對管線綜合進行調整與優化［38］。具體管線綜合在電氣設計階段中的使用情況見圖 3-3。

管線綜合

圖 3-3 管線綜合在電氣設計階段中的應用

Figure 3-3 Application of pipeline synthesis in electrical design stage

3.2基于BI M技術的電氣設計工作流程管理模式(Electrical design workflow management mode based on BIM Technology)

3.2.1建立 BIM 電氣模型流程

應用BIM技術實施建筑電氣設計工作時，通常遵循以下管理流程，見圖3-4。

圖3-4 BIM電氣設計流程

Figure 3-4 BIM electrical design process

在使用 BIM 的電氣設計過程中，首先，由于國內各個設計院、企業等對于

BIM技術的使用較為有限，大多數設計師以及企業組織等依然通過CAD技術來繪制圖紙，因此設計人員必須要對CAD設計圖以及相關設計知識具備充分的了解。BIM設計人員應當通過對CAD圖紙的熟悉來了解項目的基本情況，進而形成對于項目電氣設計整體的規劃以及思路。

其次，項目樣板作為 BIM 技術設計圖紙的重要標準之一，若只靠軟件本身所默認的系統項目樣本，一方面無法較好的滿足設計制圖標準，另一方面也無法確保與CAD圖紙的一致性，以及對整個電氣設計項目的客觀、全面了解。同時，由于 BIM 電氣設計中還存在諸多專業性較強的設計環節與相關工作，因此在設計初期，設計人員就應當對軟件中的項目樣板進行建立與完善，進而為之后的工作提高了效率以及質量，打好必要的基礎［39］。

第三，將CAD圖紙進行導入，通過CAD圖紙中的線條定位的方法，將CAD 圖紙導入到BIM軟件之中，以CAD模型地圖的形式輔助BIM軟件設計工作。

第四，鏈接BIM建筑結構模型。建筑結構模型對于BIM電氣設計模型來講至關重要，必須要在建筑結構模型之上，才能夠進行電氣模型設計，進而才可以保證準確描述電氣管線之間以及其與建筑結果之間的相對空間關系。

第五，對電氣進行設計，在設計過程中，需要大量的族作為設計支撐，具體內容包括空調布置設計、電纜橋架設計等。

第六，進行碰撞檢測工作，通過 Revit MEP 軟件或其他自帶膨脹檢測功能的軟件工具對電氣設計進行碰撞檢查，包括各類管道管線之間、管件與管件之間、管道管線與建筑結構之間等是否存在碰撞。如果沒有發現碰撞，那么就可以導出碰撞檢測報告。

第七，對電氣模型設計優化，即完成碰撞檢測的前提下，依照相關標準與規定，以及各個專業的技術要求等，對電氣設計模型進行改進與優化，解決管線與結構之間的碰撞問題等。

最后，在相關模型優化完成之后，即可以導出 BIM 施工圖、二維平面圖、局部三維圖等。

3.2.2設置項目樣板

項目樣本是視圖建立的標準模板，同時也是 BIM 協同設計實施準備過程中的重要工作之一。以 RevitMEP 軟件為例，在軟件中默認的電氣樣本設置并不能夠較好的滿足在電氣設計實際操作進程中的需求，因此還需要設計師對項目樣本進行重新設計或修改，進而確保樣本能夠滿足電氣設計的工作需要。項目樣板作為 BIM 軟件設計的重要標準與依據之一，同時也是電氣設計信息管理系統中的重要工作之一［40］。雖然大多數BIM軟件中都自帶少量的系統項目樣板文件，但這些文件通常為通用類型的文件，在具體項目電氣設計應用過程中的需求滿足度較低，針對性也相對較弱，因此在開展具體的電氣設計過程中，不能夠緊緊依靠

項目樣板文件來實施設計。同時，由于不同項目中存在的系統也不相同，且企業對于建模習慣等存在差異性，因此為了更好的適應建模需求，設計師通常都會在建模初期對項目樣板進行修改與進一步的完善，從而確保項目樣板對該項目的適用性［41］。

在項目樣板制作過程中，應當首先符合國家的相關標準規定，同時在樣板內容設置方面，應當在內容全面、完善的基礎之上，盡可能的提升樣板的通用性，同時還應當符合企業以及相關組織的工作流程。除此之外，樣板設計還應當以減少設計人員負擔與工作量作為要求之一，符合二維制圖標準，且圖紙應當具備規范性與美觀性特征。結合電氣設計具體工作實踐，在項目樣板設置方面應當包括以下內容，見表 3-1。

表 3-1 電氣設計樣板設置內容

Table 3-1 Electrical design sample setting content

序號電氣設計樣板內容

1 項目單位設置

2 線形圖案設置

3 填充樣式設置

4 文字、尺寸標注設置

5 視圖標題設置

6 封面圖框設置

樣本設置具體流程見圖 3-5。

在以上流程中，首先在應用BIM技術時，選擇軟件中系統自帶的項目樣板文件，并實施修改與添加操作；其次，要設置項目樣板，并更改自帶樣板的參數信息，如項目單位、線型圖案等前文列舉的項目；第三，為構件創建各個階段的材質屬性，并編輯材質信息等；第四，為方便溝通與工作習慣，還應當對項目瀏覽器的組織形式進行編輯；第五，為電氣設計系統中不同的視圖建立視圖樣板；最后，為方便各個專業在后續工作中的協同與溝通，還應當對不同專業之間的過濾器進行創建，確保后期深化設計與出圖方便［42］。其中，在電氣專業圖線設置方面，應當遵循相關規范、標準以及慣例，見表 3-2。

表 3-2 電氣專業圖線

Table 3-2 Electrical professional drawing line

線寬名稱用途

中粗實線設置可見輪廓線等

0.7b

中粗虛線設置不可見輪廓線等

中實線設置可見輪廓線等

0.5b 中虛線設置不可見輪廓線等

圖 3-5 樣本設置具體流程 Figure 3-5 Sample setting specific process

3.2.3創建工作集與規則

BIM技術不同于傳統CAD技術的管理模式，最主要的原因之一就是BIM管理模式中各個專業的工作人員互相協同配合，都在相同的平臺上工作［43］。因此，整個設計流程就經常會出現修改他人設計的情況，而如果在現實操作過程中，任何人都可以未經他人許可而擅自改動，那么就必然會導致設計混亂。因此需要借助工作集的方式來解決BIM模式中的協同工作問題。以Revit軟件為例，工作集創建界面見圖 3-6。

在工作集創建的過程中，首先應當明確創建工作集的目的，即為了實現建筑電氣專業與其他專業設計之間的相互溝通與協調［45］。因此，電氣設計人員在建立自身的工作集之后，其他人員就無法改動這部分的設計。如果在經過協調溝通之后的確需要修改，那么需要向工作集的所有者發出請求，在得到允許之后才能夠具備修改的權限。在電氣設計與其他專業共同協同工作時，電氣設計者作為工作集的擁有者，能夠對自己工作集中的內容進行自有修改，而其他人員作為工作集的借用者，其權限范圍包括將構件或模型創建在工作集中，但是并不能夠對工作集進行修改，且借用者如果將權限歸還之后，再次借用還需要重新提出申請［46］。通過此種管理方式，就能夠有效的控制設計分工，同時嚴格防止在設計過程中以及協同工作過程中出現誤刪、侵犯其他設計師設計資料的情況。

圖 3-6 工作集創建界面

Figure 3-6 Work set creation interface

在創建工作集之后，還需要對規則進行命名［47］。通常模型文件包含三個字段，即XX- X- XXX，其中XX為項目名稱的英文簡寫，X為專業英文簡寫單字母， XXX 為分項目模型中文名稱或拆分模型名稱。同時，在對視圖進行命名時，也包含三個字段，分別為XX- X- XXX,其中XX為英文名稱字母簡寫，X為分項目英文縮寫， XXX 為樓層標注。最后，還需要對族文件進行命名，命名也包含三個部分，即X- XX- XXX，其中X為英文縮寫，XX為族文件所屬系統的英文縮寫，XXX為設備名稱。

3.2.4創建中心文件

中心文件是 BIM 技術協同設計管理模式應用過程中的核心思路之一，且在中心文件中保存著項目全部BIM模型，包括電氣模型、建筑模型以及結構模型等以及各個工作集和相關信息［48］。因此，在中心文件創建之后，電氣設計師還需要將中心文件另存為本地文件，并在本地文件中實施設計工作，避免與其他專業的工作集出現沖突和人為操作失誤。本地文件作為中心文件的實時鏡像文件，與中心文件能夠實現同步操作，且可以同時保存多個本地文件，見圖 3-7。

圖 3-7 中心文件與本地文件同步

Figure 3-7 the Central file is synchronized with the local file

因此在設計師進行設計操作時，僅需要將本地文件同步導中心文件，就可以完成中心文件中的模型信息更新，確保中心文件中的模型信息與本地文件中的模型信息符合［49］。同樣，如果設計師在中心文件中實施修改，那么通過同步操作也可以將本地文件進行更新，確保文件中模型信息的一致性，方便各個專業和部門之間的溝通交流與協同設計。

3.2.5新建項目

在項目新建工作中，不同專業等共同應用一個工作重心，因此各個專業的人員在中心平臺中需要同步開展專業建模工作，并通過前文所述的文件同步的方式，更新中心模型或本地文件。而在碰撞檢查和建模工作中，都需要依托中心模型來進行完成。在設計實施過程中，為了確保鏈接模型與導入的CAD圖紙可以一致，且不存在重合或偏移等，就必須要在項目建模前確立好項目的原點，通過這種方式就能夠有效保證模型的精確度［52］。

其次，在確定原點的基礎之上，還需要繪制標高與軸網。軸網指的是平面圖中的定為參照，對于建筑電氣設計工作來講能夠起到有力的定位作用，標高指的是建筑在垂直空間層面的參照，能夠幫助電氣設計師確定樓層平面。由于 BIM 設計模式是一種在二維平面基礎之上開展的三維空間設計，因此標高與軸網是必須需要的。二者確定的順序應當為先標高、后軸網。在電氣設計過程中，在新建項目工作中首先要以建筑模型來進行定位與參考，在已經設計好的圖紙基礎之上進行電氣設計，BIM電氣設計需要提取資料，但是與CAD不一樣的是，BIM技術模式下的提取資料提取的內容為建筑結構模型，而非 CAD 二維平面圖［53］。另外，雖然 BIM 電氣設計信息管理模式以鏈接結構模型為主，但是仍然無法完全脫離 CAD 圖紙以及相關的文字表述，如電纜橋架尺寸、位置等，設備明細表統計內容，特別是關鍵設備的尺寸與型號等因此在新建項目的工作中，導入 CAD 設計圖紙也十分關鍵。

再次，在BIM軟件中還需要進行項目視圖工作，項目視圖指的是項目中的二維視圖、三維視圖以及明細表、圖紙等，如果發生了某一個圖紙的模型信息改動，那么其余項目視圖中的文件信息也將隨之有所變化和更新。在電氣設計的標高和軸網建立之后，就需要進行相關專業的樓層平面視圖以及其他專業視圖的創建工作。在各個視圖建立過程中，其他專業的視圖通常都以樓層平面視圖作為依據和基礎，然后通過修改規程與子規程的方式，使其合并在相關專業之下。

最后，在 BIM 電氣設計信息管理過程中，還需要建立族文件。族文件是建筑信息模型構成的重要元素單位之一。在一個項目中利用軟件自帶的系統族很難滿足電氣設計的實際需要，因此還需要很對不同的項目載入相關的構建族。在新建項目階段，就應當完成根據設備參數建立族文件的相關工作，進而為后續工作奠定基礎。

3.2.6創建電氣設計模型

在 BIM 設計模式下，可以將 BIM 電氣模型分為三種設計方式：第一種設計方式為將電氣設計與建筑結構設計在相同的模型中完成，適用的情況為建筑結構體量較小，以及機電系統中的電氣設計項目簡單的項目，能夠借助BIM技術和軟件實現設計環節的協同統一；第二種是建筑結構為一個模型，機電設計是一個模型，電氣設計在機電設計模型之中，常使用在建筑結構相對繁雜，但機電系統相對簡易的項目；第三種為各個專業模型分別獨立，電氣設計模型也獨立于機電設計模型，各個專業分別以鏈接結構模型作為設計基礎，且實時對其他專業的設計更新進行監控。此種模式常使用在創建項目體量較為龐大，且機電系統也相對復雜的模型［54］。

然而進行電氣模型的具體設計工作時，首先通常采用的BIM軟件并不能夠完全替代 CAD 軟件出電氣施工圖，例如在電氣系統圖、防雷接地圖等施工圖紙的設計過程中，仍然需要 CAD 軟件的應用。同時，由于電氣系統涉及的設備范圍較廣，而且 BIM 軟件中只帶有有限的電氣族庫，所以我們需要設計師在設計過程中手動添加電氣設備，由于這個原因使得實施過程復雜化，工作量也相對增加。除此之外，RevitMEP等BIM軟件，在進行電氣設計的過程中所遵循的設計標準等目前也并不明確，以圖例為例，應用BIM軟件進行圖例標準時，在不同的精細化要求之下，圖例就會呈現出不同的特征和形態。另外，目前BIM軟件電氣設計的輔助軟件也相對較少，因此在利用BIM軟件進行電氣設計時，工作效率也始終無法得到有效提升。

3.2.7碰撞檢查與優化

在構建完成 BIM 軟件電氣模型之后，再對檢查方案完成設計過程，然后進一步的調整與優化方案，即碰撞檢查環節。這一般利用如 Navisworks 等的碰撞

檢查軟件檢查，也可以用譬如自帶碰撞檢測功能的 RevitMEP 軟件，見圖 3-8。

圖 3-8 Revit MEP 軟件的碰撞檢測功能

Figure 3-8 Collision detection function of Revit MEP software

檢查電氣設備以及各個對應管道之間是否存在交錯、沖突，有無合適的進行結構布局，位置是否與主要建筑體之前存在矛盾等是碰撞檢測的主要作用。進行碰撞檢查（與電氣設計相關）的重點部位包含有管線與設備（機房內的）、出入機房的相關管道、管道立井、管線（走廊內的）較為集中的部位、管道保溫層、管道與設備的安裝控件、建筑物吊頂或天花板的高度等。

在實施碰撞檢查之后，能夠基本解決各個專業設計以及電氣設計中存在著的交叉或碰撞等問［55］。問題暴露后，還應該對其進行優化和并且進一步深化相關的設計工作。一方面，設計師需要在基于專業知識的基礎之上，對管線的布局進行進一步的合理化選擇和優化，同時還應當提升對建筑空間環境的利用效率與效能，確保滿足管線安裝、調試以及維護等的空間需求。在BIM模型設計應用于電氣設計的過程中，設計師通過反復的進行相關的碰撞檢查——設計優化——模型同步，一直達到不存在碰撞沖突的階段。

3.2.8BIM 施工圖

在完成碰撞檢測與優化工作之后，與CAD設計模式相類似，BIM模式下也需要進行電氣設計施工圖的標注與導出等工作。標注的具體工作內容包括尺寸標注、編號標注、標高標注、間距標注等，通過注釋族來實施操作。同時，大多數 BIM軟件中也會自帶一些標注族，如鴻業機電插件、Revit MEP自帶標注族等, 能夠為設計師的施工圖標注提供便利［56］。

同時，設計師還需要套用國家標準圖框，如AO、Al、A2等，如果BIM軟件中的族庫的圖框無法滿足設計圖紙交付要求時，還需要對族進行修改，見圖

3-9。

圖 3-9 BIM 軟件中的圖框修改

Figure 3-9 Frame modification in BIM software

3.3基于BIM技術的新模式與傳統模式的比較(Comparison between new mode and traditional mode based on BIM Technology)

3.3.1各專業介入時間不同

通過以上針對 BIM 技術下的電氣設計信息管理流程的分析可以看出， BIM 技術下電氣設計管理流程與傳統模式之間存在著顯著的差異性。過去基于 CAD 的傳統模式中，設計師在進行電氣設計時始終秉承著建筑專業先行的設計管理流程，然后結構專業、機電專業等分階段跟進進行［57］。因此，傳統模式下的電氣設計信息管理流程呈現出時間節點性較強，且設計流程整體呈直線型的狀態。這種流水線性的電氣設計信息管理流程雖然對各個專業和節點的時間要求和限制更加嚴格，但是在各個專業協同合作方面表現出了諸多問題。

BIM 技術的電氣設計信息管理流程在應用過程中需要各個專業的設計師共同參與設計工作，即將參與的時間點進行了前移，包括結構專業、建筑專業、機電專業等的設計師都盡早參與到建筑項目的設計工作中來，同時還包括管線綜合的設計流程，因此在對項目可行性進行考慮時，必須要從全生命周期的角度來進行考慮和判斷，這些都是在 CAD 技術下的傳統信息管理流程中所不具備的特征［58］。

3.3.2協同管理模式不同

在傳統基于CAD技術的電氣設計信息管理工作中，各個專業的設計目的與重心始終為二維圖紙，通過圖紙以及會簽來傳遞設計信息和變更信息等，而因此由時間和空間方面的差距而造成的信息孤島很容易引發溝通不暢，甚至影響到設計工作。各個專業之間僅僅能夠通過專業圖紙來獲取其他專業的設計信息與變更信息，在協同工作方面面臨著較大困難［59］。同時，最終呈現出的施工圖紙還需要進一步深化設計才能夠應用到施工工作之中，設計成果無法應用到建設項目全生命周期的其他階段。

在BIM技術的電氣設計管理流程中，各個專業的設計工作重點與目的是建立三維模型，而非圖紙，各個專業之間的溝通與協同也是通過傳遞模型以及模型中包含的信息等進行實現，這種將分散的數據信息通過統一數據格式與平臺進行整合的方式，使得各個專業在協同設計和管理方面效率得到顯著提升，同時也解決了溝通沖突和溝通不暢等問題［60］。

3.3.3信息傳遞與存儲不同

基于 CAD 軟件的傳統電氣設計信息管理工作中，信息的傳遞通過施工圖進行，各個專業想要了解對方設計信息，只能夠通過分析設計圖的方式獲取。而一旦出現變更等情況，也無法系統性的了解變更范圍、變更項目以及變更所可能帶來的影響等。同時，在信息存儲方面，由于各個專業相對獨立的特征，因此信息的存儲形態為分專業的信息孤島。

基于 BIM 技術的新型電氣設計信息管理模式中，信息的傳遞主要通過模型與數據的方式實現，即其他專業想要了解電氣設計專業的設計信息，只需要對統一平臺中的電氣設計模型進行讀取和分析的方式就能夠實現。而電氣設計師如果出現設計變更或調整等，中心文件也會通過同步更新的方式，使其他專業的設計人員實時了解、掌握變更信息。同時，基于BIM技術的電氣設計信息管理模式中，數據的存儲為統一的數據存儲平臺，不同專業領域的數據信息匯集在同一平臺中，極大的方便了數據信息的傳遞。

3.4 本章小結（ Summary）

綜合考慮 BIM 技術應用于在電氣設計管理流程中時產生的作用與意義，并且結合 BIM 技術對于傳統管理的過程中所產生的影響，使設計工作前移、專業關聯性與獨立性、管線應用的整體性與綜合性等。其次，以BIM技術為基礎對新的電氣設計工作流程的管理模式進行分析。最后，對傳統與新模式進行了比較，發現了各個專業介入時間不同、協同管理模式不同、信息傳遞與存儲不同三個方面的差別，充分說明了在電氣設計的信息管理過程中應用BIM技術的作用與價值。

4基于 BIM 技術的電氣設計信息管理流程的實施要素

4Implementation elements of electrical design information management process based on BIM Technology

除前文對基于 BIM 技術的電氣設計信息管理流程的分析之外，對于設計單位來講，想要確保基于 BIM 技術的電氣設計信息管理流程得以實現，還需要適當的保障措施以及實施要素。

4.1組建 BIM 設計團隊( Setting up a BIM design team)

4.1.1成員與職責分工

BIM技術的進步離不開團隊與人員的支持與實施。雖然基于BIM技術的電氣設計信息管理流程相較于過去基于 CAD 技術的電氣設計信息管理流程來講，在管理理念、流程順序等方面存在著顯著的技術進步性，但是在具體實施的過程中，還需要團隊以及團隊成員的實施才能夠實現。因此，組建高效的BIM設計

圖 4-l BIM 項目團隊人員構成與組織架構

Figure 4-l BIM project team composition and organizational structure

團隊是確保 BIM 技術電氣設計信息管理流程實施的重要基礎和關鍵。根據 BIM 軟件以及新管理流程的需求，BIM設計團隊中應當包括以下人員，見圖4-1。

在 BIM 項目團隊中，電氣設計作為機電專業中的構成部分之一，也需要受到整體專業結構以及BIM團隊結構的約束，且存在于整體BIM團隊之中。

首先，在BIM團隊中的設計企業BIM總監的職責，應當為負責戰略規劃、階段目標的制定，BIM專業培訓、BIM流程標準以及數據標準的制定等，同時還應當承擔協調相關部門為 BIM 團隊設計實施與管理工作提供保障和支持，如設計部門、采購部門、工程部門等。除此之外，總監還應當符合組建 BIM 團隊以及團隊管理工作，負責研究 BIM 技術應用后的成本控制以及經濟效益等問題。

其次，BIM項目經理的職責主要為管理BIM模型，確保BIM技術下的電氣設計以及其他各個專業設計的流程標準以及數據標準，對 BIM 數據進行審查，協調項目 BIM 數據的具體應用，以及對項目計劃進行指定、管理與實施等，既要考慮到質量的問題也要兼顧 BIM 技術應用的經濟效益。

第三，在建筑專業、結構專業以及機電專業（電氣專業）中的設計師職責中，應當負責完成設計工作，并與其他 BIM 模型進行專業間的提資與協調，負責管理設計員確保設計順利完成等。

第四，在分工不同的設計員的職責中，應當負責不同部分協助設計師完成對應的設計工作。

第五，咨詢服務部門的職責主要為BIM技術以及CAD技術等設計軟件的應用專業性咨詢與管理。

具體人員分配以及團隊規模與項目相關，不同規模的項目團隊規模也不相同，具體職責分工見表 4-1。

表 4-1 基于 BIM 技術的涉及信息管理團隊人員職責與分工

Table 4-1 Responsibilities and division of work involving information management team

members based on BIM Technology

崗位人數職責

戰略規劃、階段目標的制定，BIM專業培訓、BIM流程標準以及數據標準的制定等，協調相關部門，組建

BIM 總監 1 人以上

BIM團隊以及團隊管理工作，負責研究BIM技術應用后的成本控制以及經濟效益等問題。

管理BIM模型，制定流程標準以及數據標準，對BIM 數據進行審查，協調項目 BIM 數據的具體應用，對項

BIM項目經理 1人以上目計劃進行指定、管理與實施等，考慮BIM技術應用

的經濟效益。

崗位人數職責

建筑設計師（（設 2人以上建筑設計與建筑建模，參與建筑-結構條件模型與機電

計員）綜合模型的設計協調工作。

結構設計師（設 2人以上結構設計、計算分析以及結構建模，參與建筑-結構條

計員）件模型與機電綜合模型的設計協調工作。

電氣設計師（設 2人以上完成電氣設計與建模，參與機電綜合模型設計協調，

計員）參與機電綜合模型與建筑-結構模型的設計協調工作。

暖通設計師（設 2人以上完成暖通設計與建模，參與暖通綜合模型設計協調，

計員）參與暖通綜合模型與建筑-結構模型的設計協調工作。

完成給排水設計與建模，參與給排水綜合模型設計協

給排水設計師

2人以上調，參與給排水綜合模型與建筑-結構模型的設計協調

（設計員）工作。

完成BIM軟件以及CAD軟件的專業技術答疑以及輔

咨詢服務 1 人以上

助性工作。

4.1.2成本分析

BIM 技術下的電氣設計信息管理模式的適用作為一種現代化的技術管理手段和方法，在實施過程中工程參與方必然會受到成本因素的影響。而隨著國內 BIM技術的發展以及應用的越來越普遍，在項目操作過程中使用BIM技術已經成為了大勢所趨，且越來越多的企業從過去的翻BIM模式到半BIM模式，再到現在的全BIM模式，已經逐步提升了企業內部應用BIM技術的能力與水平。在全 BIM 技術應用管理模式下，企業所需要考慮的成本主要包括兩個方面：第一個方面為購置軟件和硬件設備以及 BIM 團隊建設、管理的相關費用；第二個方面為 BIM 軟件應用過程中由于效率而導致的時間成本的增加費用。在參與方考慮成本的過程中，還應當明確應用 BIM 實施電氣設計信息管理流程后能夠獲得的效益，即為電氣設計質量效益的提升。

在成本分析的過程中，由于各個地區、各個設計院、軟件選擇等存在差別，因此不同參與方在基于 BIM 技術進行電氣設計信息管理流程中所需要支付的成本也不是一成不變的。根據市場價格調研可知， BIM 軟硬件購置費用市場價格約在15-20萬元，具體包括計算機購置費、BIM軟件購置費、軟件升級費用等。團隊建設成本包括 BIM 工程師薪酬、培訓費用等，如果項目周期為一年，那么市場價格約在 20-30 萬元。另外，還有因為 BIM 技術應用而導致的效率下降而引發的成本，這種效率下降情況的出現主要是由于工作人員對于軟件運用的不夠熟練而導致的，因此這種成本具備暫時性，隨著工作人員應用次數增加以及技能水平的提升， BIM 技術的應用效率必然會有所提升，而當效率提升之后，這種成本項目就不再存在。因此，由應用BIM技術的電氣設計信息管理流程而出現的成本項目主要包括以下內容，見表 4-2。

表 4-2 BIM 技術應用的成本項目與市場價格

Table 4-2 Cost items and market price of BIM technology application

成本費用具體項目市場價格

計算機購置費 7-9 萬元

BIM 軟硬件購置費用 BIM 軟件購置費 6-8 萬元

軟件升級費用 2-3 萬元

團隊建設成本 BIM 工程師薪酬 17-24 萬元

培訓費用 3-6 萬元

以傳統 CAD 技術電氣設計信息管理流程的成本項目與市場價格為例，見表

4-3。

表 4-3 CAD 技術應用的成本項目與市場價格

Table 4-3 Cost items and market price of CAD technology application

成本費用具體項目市場價格

計算機購置費 7-9 萬元

CAD 軟硬件購置費用 CAD 軟件購置費 1 萬元

軟件升級費用 1 萬元

團隊建設成本 CAD 工程師薪酬 7-10 萬元

培訓費用 1-2 萬元

相較于傳統CAD技術下的電氣設計信息管理流程的成本項目與市場價格來講，雖然 BIM 技術的應用導致了表面上成本的增加，但是其實節約了后續的成本以及無形中的成本項目。

4.1.3協調與溝通

在進行電氣設計的過程中，由于不同團隊成員之間存在差異（素質、專業能力、溝通協調能力等），不同的團隊也存在差別（工作方式、工作習慣、表達方式等），再加上電氣設計工作中的涉及項目較多、內容較為復雜，因此必然會產生大量復雜瑣碎的信息工作方式、工作習慣、表達方式，需要通過溝通或協調的方式進行解決。同時，如果出現設計變更或修改的情況，設計師之間進行意見交流，設計團隊與業主、建設單位與施工單位之間的溝通也是必不可少的。因此，對于 BIM 團隊內部與外部的協調溝通問題的考量也應當貫徹于組建項目團隊的過程中。在 BIM 電氣模型之前，應當通過如模板統一、建模規則明確等方式，確保模型信息在各個專業以及團隊之間的可用性。同時，在電氣設計建模以及其他專業的建模過程中，各個團隊、成員等也需要及時進行反饋與建議，提升信息溝通的有用性。

4.2合理選擇 BIM 軟件(Reasonable select BIM software)

不同建筑項目類型不同，因此在選擇BIM軟件方面也應當充分考慮建筑項目的規模、設計用途、復雜程度等【"I。如在工業建筑BIM軟件選擇方面，應當考慮大型機床設備的走位、進場吊裝等因素等。目前應用較為普遍的四中 BIM 系列軟件見表 4-4。

表 4-4 常用的 BIM 軟件

Table 4-4 Commonly used BIM software

軟件公司軟件

Autodese Revit Architecture Revit Structural Revit MEP

Bentlye building

Bentley Bentlye architecture Bentley structural mechanical systems

Nemetschek Archi CAD ALLPLAN Vector works

graphisoft

Gery technology Digital project CATIA

在 BIM 軟件選擇方面，可以根據建筑項目類型進行選擇，如民用建筑可以考慮應用 Revit architecture 或 structural 或 MEP 系列，都能夠充分發揮出軟件的特征；如工業建筑和基礎設施建設項目中，可以選擇 Bentlye architecture、 Bentley structural 以及 Bentlye building mechanical systems 軟件。同時，還可以根據專業選擇不同軟件，如在電氣設計能量分析方面，可以選擇 Ecotech、 IES、 GBS 軟件等，在照明分析方面可以選擇 Ecotech、 IES 軟件，在碰撞檢查方面可以選擇 Navisworks 或 solobri 軟件等［62］。

4. 3基于BIM技術的質量控制與模型細度要求(Quality control and model fineness requirements based on BIM Technology)

4.3.1質量控制

從BIM軟件應用開始，就應當制定符合項目需求的BIM模型質量控制計劃，以便對 BIM 模型設計過程中的質量進行實施監督與控制。具體質量管理計劃的內容應當包括項目類型、規模、設計需求、模型細度等級、工作環境、控制措施等。同時，根據 ISO 國際組織標準，還可以通過對建筑生命周期的劃分，來對不同階段實施不同的質量控制工作。首先，在設計階段，應當由項目經理統籌負責各個專業的模型設計質量，明確技術措施以及工作計劃。各個專業的BIM設計負責人應當根據總體計劃建立起質量控制程序，確保專業模型的準確性與質量。具體質量控制項目應當包括模型創建的原則、工作任務、多專業協同模型要求等。具體實施環節包括檢查模型是否遵循相關標準，是否存在碰撞，是否存在未定義或定義不準確的元素，是否能夠充分體現設計意圖，是否能夠應用在多專業協同中等。基于以上質量控制目標，在實施質量控制的過程中，可以通過以下措施進行實現。

首先為目視檢查，即通過目視方式檢查是否存在意外模型構件，是否能夠體現設計意圖；其次為沖突檢查，即通過碰撞檢查的軟件或插件，對各個專業之間模型是否存在沖突問題進行檢查；第三，為標準檢查，即檢查模型是否符合 BIM 模型質量計劃以及細度等級等方面的要求；第四為內容驗證，即確保數據不存在未定義或定義錯誤等現象和問題。

4.3.2模型細度要求

模型細度等級要求最初由美國建筑師協會提出，通過對發展程度的規定來對 BIM 模型中的各個模型原則在不同階段中預期的完整度進行明確，且這種方式得到了廣泛的使用。但是這種多細節層次（Levels of Detail，以下簡稱LOD）規定方法僅僅為概念性的描述，并不能夠滿足各類工程項目的使用需求，雖然建筑師協會還提出了模型元素表來對模型元素的發展程度進行定義，但是并沒有實質性的LOD定義和等級劃分。因此，在應用BIM技術實施電氣設計信息管理的過程中，一方面應當充分區分LOD與模型詳細程度之間的差別，另一方面也應當根據實際項目和具體情況提出更加明確的細度要求。

4.4本章小結（Summary）

基于 BIM 技術對電氣設計信息管理流程的事實要素進行分析，將實施過程分為三個環節，分別為組建BIM設計團隊、合理選擇BIM軟件、基于BIM技術實施質量控制與模型細度要求。通過這三方面實施要素，能夠為 BIM 技術在電氣設計信息管理流程中的應用提供必要的保障和支持。

5基于 BIM 技術的電氣設計信息管理流程的應用

5Application of electrical design information management process based on BIM Technology

5.1項目概況(Project overview)

本項目為某綜合型酒店商業大廈，建筑高96.32米，總建筑面積為143297.48 rf, 包括地上建筑66981.44 rf,地下建筑面積為76316.04 m蔦地下建筑包含三部分，車庫占用了第三層、部分第二層，其余第二層與第一層都被用作商場和部分設備用房。地上建筑共計25層，第1層至第4層為酒店大堂以及酒店相關設備設施，第5層至第22層為標準客房，第23層至25層為酒店辦公用房以及洗浴中心、餐廳等。酒店客房共計398間，總統套房2套。

5.2應用 BIM 技術的可行性分析(Feasibility analysis of applying BIM Technology)

5.2.1項目發展戰略要求

該項目為某設計院工程管理公司承接項目，一方面建筑面積相對較大，內部機電結構以及電氣系統構造相對復雜，涉及電氣設備設施也相對較多；另一方面面對國內 BIM 技術不斷應用以及發展的外部環境，該設計院也希望通過該項目的實施與管理，提升內部BIM技術的應用水平與管理能力。因此，以該項目作為契機，該設計院采用BIM技術實施電氣設計信息管理工作。

5.2.2項目設計需求

從該項目角度來看，項目設計內容比較復雜，因此業主方也希望通過先進技術和管理方法來實現對項目電氣設計以及其他專業系統的設計與管理工作。同時， BIM 技術能夠幫助設計方向業主提供三維模擬，并檢查電氣設計以及其他系統設計中存在的錯誤和問題，避免在施工過程中出現緊急情況以及成本浪費，甚至拖延工期等風險。因此，從項目設計需求的角度來看，也應當采用BIM技術的電氣設計信息管理流程和方法。

5.2.3BIM 設計團隊

為確保BIM技術在本項目中得到有效的實施，設計院首先需要組建BIM設計團隊來承擔具體的 BIM 技術設計工作。按照專業成立了設計團隊，具體見圖

5-1 。

圖 5-1 組建 BIM 設計團隊

Figure 5-1 Set up a BIM design team

5.3構建模型( Building model)

5.3.1BIM 模型鏈接

應用 BIM 技術進行模型構建的過程中，通常采用兩種方法進行，第一種為從始至終采用BIM軟件進行設計，第二種為先應用傳統CAD軟件進行圖紙設計, 然后將CAD設計圖紙進行三維建模。在本項目中采用的是第二種方式。因此需

要將 CAD 圖紙中的模型進行鏈接。首先，進行建筑結構模型的創建，包括建筑基礎設計、各個樓層建筑結構設計等［62］，具體模型見圖5-2。

圖 5-2 項目建筑結構模型圖

Figure 5-2 Model diagram of building structure

由于后期電氣設計的重要核心和依托是建筑結構模型，所以在進行相關設計

時需要將建筑結構模型進行鏈接，并在此基礎之上實施電氣設計工作。

5.3.2BIM 電氣模型設計

在進行BIM電氣模型設計的過程中，首先應當確定工作集。結合項目實際情況，確定工作集包括以下內容，見圖5-3。

圖 5-3 工作集

Figure 5-3 Work set

在模型建立的過程中，設計師可以根據實際需要，來對設計內容進行有選擇性的顯示。在設計視圖中，通常為按照系統劃分的規則，每一個視圖都可以通過設置來更改顯示方式和樣式，例如下圖中的平面樣式，見圖5-4。

圖 5-4 平面視圖 Figure 5-4 Plane view

也可以選擇選擇三維視圖方式，見圖 5-5。

圖 5-5 三維視圖

Figure 5-5 Three-dimensional view

在電氣設計中，以電氣照明設計為例，其模型圖見圖5-6。

圖 5-6 電氣照明設計模型圖

Figure 5-6 Model diagram of electrical lighting design 房間照明設計模型圖見圖 5-7。

圖 5-7 房間照明設計模型圖

Figure 5-7 Room lighting design model 樓梯間照明設計模型見圖 5-8。

圖 5-8 樓梯間照明設計模型圖

Figure 5-8 Staircase lighting design model

配電間三維設計模型圖見圖 5-9。

圖 5-9 配電間三維設計模型圖

Figure 5-9 Three-dimensional design model diagram of the distribution room 在各個專業設計是根據需求以及專業需要，分別完成各自設計任務之后，通過同步的方式將本地文件與中心文件進行同步處理［63］，并匯總模型，最終形成如圖 5-10 所示的三維視圖。

圖 5-10 匯總模型后的三維視圖

Figure 5-10 Three-dimensional view after the summary of the model

5.4檢測與優化設計(Detection and optimization design)

5.4.1碰撞檢測

在電氣設計的過程中，首先應當建立全部的管線模型，然后再實施管線碰撞檢測工作。在檢測工作中，通過選擇需要檢測的管線系統以及與哪些管線進行碰撞檢測的過程［63］，就能夠得到系統碰撞檢測的結果，見圖 5-11。

圖 5-11 碰撞檢測結果

Figure 5-11 Collision detection results

同時，電氣設計時還需要對管線與建筑結構之間是否存在碰撞問題進行檢測，與前文檢測過程相同，首先選擇需要檢測的管線，然后再選擇相關的建筑結構，就能夠得到系統的檢測報告。

5.4.2優化設計

在完成碰撞檢測之后，還需要根據檢測報告來對電氣設計模型進行優化設計。在本次項目設計過程中，檢測出來的管線碰撞問題相對較多，以其中兩處碰撞點為例，見圖5-12與5-13。

圖 5-12 管線碰撞點 1

Figure 5-12 Pipeline collision point 1

圖 5-13 管線碰撞點 2

Figure 5-13 Pipeline collision point 2

在碰撞點1 中，給排水管道與通風管道出現了交叉碰撞，因此需要對兩個管道的相對位置進行調整，調整后的位置見圖 5-14。

圖 5-14 調整后的管線碰撞點 1

Figure 5-14 Adjusted pipeline collision point 1

在第2 處碰撞點中，消火栓管道與風管出現了碰撞，因此通過調整彎頭位置的方式，使消火栓管道翻彎的部位與風管相避開，見圖 5-15。

圖 5-15 調整后的管線碰撞點 2

Figure 5-15 Adjusted pipeline collision point 2

5.5模型應用(Model application)

5.5.1三維動態漫游

BIM 三維動態漫游是 BIM 技術中的重要組成部分之一，特別是在現代項目電氣設計管理中的使用率有所提升。通過三維動態漫游功能，設計師能夠更加直觀的呈現出每一個設計的細節。同時大多數 BIM 軟件自帶的漫游功能還能夠導出三維漫游動畫，如本項目所采用的 Fuzor 軟件的三維動態漫游動畫效果，見圖

5-16。

圖 5-16 Fuzor 軟件的三維動態漫游動畫效果

Figure 5-16 3D dynamic roaming animation of Fuzor software 建筑內部漫游動畫效果見圖 5-17。

圖 5-17 建筑內部三維動態漫游動畫效果

Figure 5-17 Animation effect of three-dimensional dynamic roaming in buildings 同時，為方便設計師與業主了解不同環節下的電氣設計情況，軟件還能夠通過調整參數的方式模擬不同的外界因素，呈現出在不同環境條件下的電氣設計效果以及建筑效果，見圖5-18與圖 5-19。

圖 5-18 不同環境條件下的漫游效果 1

Figure 5-18 Roaming effect under different environment conditions 1

圖 5-19 不同環境條件下的漫游效果 2

Figure 5-19 Roaming effect under different environment conditions 2

5.5.2指導施工

應用BIM軟件來指導具體的電氣施工，主要是基于BIM軟件最終呈現出的二維平面圖以及三維圖。在圖紙中，設計師通常會通過標注的方式全面的傳遞出設計信息，施工團隊只需要按照設計圖紙中的信息實施即可。以電氣設計中的電纜橋架為例，見圖 5-20。

圖 5-20 電纜橋架施工圖

Figure 5-20 Cable bridge construction drawings

5.6本章小結（ Summary）

將 BIM 技術應用在具體項目的電氣設計信息管理流程之中，通過對 BIM 技術應用的可行性分析，明確了應用 BIM 技術解決該項目電氣設計信息管理流程的基本方向。其次通過構建模型、檢測優化設計、模型應用等過程，實現了 BIM 技術在該項目電氣設計信息管理流程中的有效應用，以案例實踐檢驗了研究成果。

6結論與展望

6Conclusion and Prospect

6.1結論（ Conclusion）

電氣設計作為機電系統中的重要構成部分之一，電氣設計信息管理流程以及效果能夠直接影響到機電系統的設計成果以及機電系統的施工。同時，從建筑項目的角度來看，設計作為前期基礎性工作，是將建筑產品從建筑意圖轉變為實際產品的重要環節，設計工作的質量和效果能夠直接影響到施工環節，進而對整體項目產生巨大的影響。自BIM技術出現以來，由于BIM技術的設計理念的先進性以及設計思路的科學性，使得BIM技術在建筑項目設計領域得到了高度重視。相較于傳統模式中基于CAD的電氣設計信息管理流程和相關工作來講，BIM技術在介入事件、管理模式、數據傳輸與存儲等方面都具備明顯的優勢特征。通過對BIM技術特點與優勢的分析，以及BIM技術軟件基礎的分析發現，BIM技術在建筑電氣設計領域中的普遍應用已經成為了大勢所趨。

雖然如此，但是從我國 BIM 技術的應用現狀來看，卻依然存在著諸多困難與阻礙。本文基于 BIM 技術對電氣設計信息管理流程進行研究，并采用案例分析法進行研究結論的驗證與應用。通過本文研究，主要得出以下結論：

（1）通過對BIM技術以及電氣設計信息管理流程的綜合性研究，可以歸納總結出基于BIM技術的電氣設計信息管理流程，具體包括七個環節，分別為設置項目樣板、創建工作集和規則、創建中心文件、新建設計項目、創建電氣設計模型、碰撞檢查與優化、形成BIM施工圖。

（2）為確保基于 BIM 技術的電氣設計信息管理流程在現實中得到有效的實施，結合當前各個設計院推行 BIM 技術中遇到的困難以及問題，提出了實施建議與要素，包括組建 BIM 設計團隊，在團隊中明確成員的職責與分工，開展具體的成本分析工作，并做好團隊內部與外部的溝通協調工作；基于建筑類別或管理階段合理選擇BIM軟件；基于BIM技術實施設計質量控制，并對模型細度提出具體的、明確的要求。通過以上三個方面的控制措施，能夠確保BIM技術在電氣設計信息管理流程的應用中獲得應有的價值與意義。

（3）針對具體案例中的項目，結合BIM技術對電氣設計信息管理流程在具體應用中的情況，進行了包括項目應用BIM技術的可行性的分析等。同時，為確保BIM技術得到有效實施，組建了項目BIM技術團隊并明確了分工，從而對電氣設計項目模型進行了構建，并且在完成電氣設計工作之后，進行了碰撞檢測與優化，最終呈現出了施工圖與三維動態漫游動畫等，能夠為施工提供有力的指導。

6.2研究不足與展望(Lack of research and Prospect)

在本文研究過程中，由于受到國內 BIM 技術應用現狀的約束，以及個人專業知識不足的限制，因此在研究中存在多方面的不足之處。具體包括：

(1)在 BIM 技術應用在電氣設計信息管理流程案例分析的過程中，由于項目實施過程中是基于 CAD 技術后采用 BIM 技術進行模型鏈接的管理方式，因此并沒有完全脫離 CAD 技術。這樣看起來，并沒有實現該項目應用 BIM 技術在管理角度的管理效率最優化。

(2)在應用BIM軟件進行設計過程中需要不斷的進行碰撞檢測、修改以及優化工作，且需要隨時將本地文件與中心文件進行同步處理，因此很容易出現人為失誤或其他問題，導致后續實施了彌補工作。如在出圖標注過程中出現了鏈接模型問題而導致的標注消失問題，因此只能夠通過再次標注的方式進行彌補，也拖延了整體的電氣設計進度與效率。

(3)由于專業知識以及目前所能夠選擇的軟件限制，在應用 BIM 技術對本項目進行電氣設計的過程中，針對于電氣設計模型建立、碰撞檢測以及三維漫游等方面，僅僅進行了基于電氣設計的簡單應用研究，而缺乏研究深度以及更加深層次的應用研究。但在接下來今后的學習工作中，筆者都將會對以上問題進行不斷探索、改正及完善。

盡管目前來看，國內在 BIM 技術應用在電氣設計以及建筑項目設計中還存在諸多阻礙與問題，但是通過本文研究認為，隨著國內外 BIM 技術的快速發展，未來全 BIM 管理模式必然會成為受到廣泛應用的設計管理模式之一，在電氣設計以及建筑項目各個專業設計等工作中， BIM 技術也必將會發揮出最大的價值與作用。

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