BIM技术在石油天然气项目全生命周期管理中的应用_葛昶.pdf

化学工程与装备 2022 年 第 12 期 100 Chemical Engineering&Equipment 2022 年 12 月 BIMBIM 技术在石油天然气项目技术在石油天然气项目 全生命周期管理中的应用全生命周期管理中的应用*葛 昶1，白 龙1,2，余晓钟1，辜 穗2，曾 镰2，胡 焱2（1西南石油大学经济管理学院，四川 成都 610500；2中国石油西南油气田分公司，四川 成都 610051）摘摘 要：要：随着“一带一路”国际能源项目合作与交流，特别是国际合作单位在石油天然气项目工程中的跨区域项目管理现状，本文依托国际项目建设单位普遍采用的 BIM 技术，在项目规划阶段、设计阶段、施工阶段、运维阶段的应用进行分析，提出 BIM 技术在国际能源项目管理中合理运用的建议。关键词：关键词：BIM；石油天然气；全生命周期；项目管理 基金项目基金项目：中国石油西南油气田分公司资助项目“天然气智慧营销体系设计”(编号：20210310-16)；成都市软科学项目“一带一路”和“双碳”目标背景下成都国际清洁能源合作中心建设研究(编号：2021-RK00-00046-ZF)；西南石油大学人文专项基金资助“双碳目标背景下国际能源共生合作研究”(编号：2021RW034)。引引 言言 “一带一路”是新形势下中国对外开放的重大战略举措，对深化中国与沿线各国的经贸合作有重大意义。能源合作是“一带一路”经贸合作的重要组成部分，沿线国家丰富的能源出口与中国强大的能源需求形成互补，从为能源合作创造了良好的契机1。随之而来的国际合作项目也逐渐增多，如何提高各项目单位对建设项目的问题交流和深度合适，是困扰当前我国石油天然气项目建设的一大难题，国内工程建设及造价软件与国际不同步，项目招投标没有一个各项目方共同认可的招标工程量，且各项目施工单位都有自己的算量方法和算量软件不能与项目方进行合理的对接，这对后续的项目管理埋下了隐患和问题，又由于信息交流不畅，容易造成项目纠纷从而可能导致项目建设停滞，浪费大量的人力物力财力。BIM建筑信息模型可以在BIM 云平台下使得项目工程在方案、设计、施工、运维、管理的过程中被各项目方提前参与和协作实施，其中有序、可靠、及时项目的信息、信息内容的创建、共享、应用和管理都可以不断增强项目的顺利实施和安全推进，增强项目质量和降低项目成本。1 1 BIMBIM 技术简介和应用技术简介和应用 BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型，1975 年由“BIM 之父”查克-伊士曼教授提出。2002 年以后，得益于计算机的突破发展和软件开发企业的大力推广，欧特克公司逐步使用了“建筑信息模型”这一名词得到认可并广泛使用，BIM 技术也逐渐地得到了业内的认可关注和研究，与之相关的软件和标准得到快速发展，以欧特克公司等软件开发公司都已经在推广自己的产品，2。本文是以 Autodesk软件公司的 Reivt 软件为主要介绍对象。BIM 的应用贯穿于项目全寿命周期的各个阶段。BIM 技术模型的信息应用覆盖了项目全过程，能够有效提高项目施工效率和项目信息化水平还能加强项目参与方的合作模式，将系统化的改变从业人员对项目建设全过程的认知，进一步提高项目管理能力。2 2 BIMBIM 技术国内外研技术国内外研究现状究现状 在 1970 年开始美国由政府投资的公共项目都必须使用BIM 技术，而随着建筑业的发展已经英国政府的推动，目前是 BIM 技术应用最广泛的国家之一，在进入 21 世纪 10 年代前后，欧洲有一半的建筑项目使用 BIM 技术，它由项目各参与方延伸到项目各承包商3，BIM 技术有美国研发逐步被德国、英国、日本等国家政府所认可，并得到推广和应用，得以在国家的不同行业不断延伸，从地域上看，北美和欧洲国家 BIM 技术发展相对较快且技术水平相当。国内，在 2010 年清华大学参考 NBIMS，提出了 CBIMS（中国建筑信息模型标准框架），并将该标准框架与 IT 相结合满足用户需求。2011 年 5 月，住房城乡建设部发布的2011-2015 建筑业信息化发展纲要明确指出要积极推进BIM 技术从设计阶段向实施阶段的应用延伸。2012 年 1 月，住房城乡建设部启动了中国 BIM 标准制订工作。同年 6 月，发布了关于推进监护信息模型应用的指导意见。以上海世博会项目、外滩 SOHO，雄安新区以及大兴国际机场等优秀案例的建设，BIM 技术的在国内得到发展和推广4。张爱淋、闫泽文、惠之瑶认为 BIM 的核心功能是给用户提供了数据模型分析和模型模拟，并对设施进行几何和非几何的优5。祝连波、田云峰通过分析近年来 BIM 的研究成果，认为我国的BIM实施与障碍研究和BIM标准研究以及BIM技术的应用研究都取得非常丰硕的成果，已逐渐地得到了政府和行业的认可，并未极大的推动智慧建筑改革6。DOI:10.19566/35-1285/tq.2022.12.065 葛 昶：BIM 技术在石油天然气项目全生命周期管理中的应用 101 苗倩运用案例分析法，认为 BIM 技术在工程项目中利用技术特色功能进行项目工程3D可视化演示，研究分析了BIM技术实际操作可行性和使用优势特点7。3 3 项目全生命周期的概念项目全生命周期的概念 可以将项目全生命周期划分为 4 个阶段：项目规划阶段、设计阶段、施工阶段、运维阶段，其内容还应包括工程进度、项目成本、施工质量、项目合同、项目风险、项目安全等方面的综合管理。通过综合组织全阶段的资源对其进行分工，以项目总体利益为根本、统筹施工质量和施工安全，协调各参与方进行方案解决和处理，寻求成本与利益的平衡取得最大收益。工程项目全生命周期示意图，如图 1 所示。图图 1 1 工程项目全生命周期示意图工程项目全生命周期示意图 在前期的项目规划阶段，BIM 技术的参数化模型可以针对石油天然气项目的特点进行项目方案分析、模拟，从而降低项目成本和建设工期，提高工程质量，帮助业主做出收益最大化的工作和提供技术、经济的可行性分析；而正项目设计阶段，可视化的三维设计帮助设计建造师解决复杂节点难以三维表达的难题，能够随时随地地了解所投资项目所能达到的的成果；4 4 BIMBIM 技术在项目规划阶段的应用技术在项目规划阶段的应用 在项目建设的开始，要对项目进行可行性论证，而这一过程涉及多个部门对方案设计进行反复论证和调整，各专业部门的数据也在不断更新，如果采用常规的管理办法，容易出现部门之间信息沟通不畅，数据信息出现迭代转移改变，影响后续的项目进度，但是依托 BIM 信息技术云平台，管理思维和方式发生改变，项目决策层、部门管理层以及相关单位可以随时随地在移动客户端通过该平台获取实时资料，协同推进项目决策，提高沟通效率，避免“多次管理”导致的信息混乱，阻碍项目规划的顺利推进。5 5 BIMBIM 技术在项目设计阶段的应用技术在项目设计阶段的应用 设计阶段直接影响项目的施工进度和施工质量，是工程建设项目非常重要的一环。设计是从无到有、从项目规划到项目可视化的转化，并且是项目成本和质量等多方面因素的综合考虑，利用 BIM 软件对建设项目所处的场地环境进行必要的分析，作为方案设计的依据，并进一步利用 BIM 软件建立建筑模型，输入周边相关信息参数数据，模拟场景条件，进行初步设计方案优化。由于传统的建筑画图软件如 CAD 等出图为二维图纸，不能直观地显示设计效果，且在绘制过程中可能出现人为的失误和规范错误等问题，而 BIM 技术则可以较好地以三维模型的展示设计效果，利用三维模型实现同一数据模型下各项目部门的技术交流和对周边环境的协调，其内置的建筑规范标准能够对规划设计数据进行实时统计，在设计时做到及时提醒设计师进行修改，并支持局部的缩小与放大修改关键部位的细节调整，为后续阶段提供设计质量保证，弥补传统绘图软件的缺点。6 6 BIMBIM 技术在项目施工阶段的应用技术在项目施工阶段的应用 基于招投标的明确和技术规范书的编制以及施工图纸的确定，项目实施阶段是项目计划阶段成果的延续与执行。虽然在目前使用二维图纸施工管理软件在实际项目中以相对成熟，但是依然存在着缺陷，由于在实际施工过程中施工环境和设计细节等放面很严实际操控，容易发生突发事故，从而影响工期增加项目成本。利用 BIM 技术施工准备阶段构建出施工作业模型，搭配使用施工管理软件，优化控制施工流程，及时发现问题隐患，减少施工过程风险因素，对施工资源进行调度优化配置，增强工程施工过程交互式的管理。同时，利用 BIM 技术各部门专业人员可以直接结合三维建筑模型进行工程项目施工，减少各部门之间和各环节之间无效沟通，从而进一步加快施工进度和精度，还可以增加4D 和 5D 概念，前者是在模型基础之上增加了时间概念，它对项目施工过程中可能出现的风险进行直观的预测，有助于项目管理人员和施工人员了解施工动态及时提出相关问题预案，进一步缓解施工压力加快施工进度；后者是在模型基础之上增加了成本的概念，基于 BIM 技术，不仅可以对施工过程进行模拟，而且还可以动态实时掌握项目建设过程中的成本和效益的变化，有助于统计施工过程中的材料数量和采购成本，更有利于决策层和管理层直观地看到施工过程中的项目资金需求，有利于优化资金管理和方案，实现控制成本102 葛 昶：BIM 技术在石油天然气项目全生命周期管理中的应用 造价，提高项目经济效益。7 7 B BIMIM 技术在项目运维阶段的应用技术在项目运维阶段的应用 在整个建筑设施的全寿命周期中，经营维护阶段的时间最长，在应用 BIM 技术之前，项目建设竣工以后的管理维护等还是依靠图纸进行后期的运营维护，而运营维护单位识图能力普遍薄弱，读图时间和识图准确性较低，因此可能会导致实际生产生活的经济损失，而依托 BIM 建筑模型，运营方可以非常轻松地调取信息数据，使其快速且全面的了解建筑各部分功能和参数，提前预测构件风险，避免不必要的质量问题，控制运营成本。同时，还可以在运营维护期间不断地增加项目相关信息数据，例如构件寿命信息，设备设施信息，管道变更信息、维护信息等，为合理利用空间和能耗管理提供科学保障，有利于运营维护方的日常维护管理，节约人力、物力、财力等减低运营维护成本；此外利用 BIM 信息管理平台增加客户信息和公司概况，有效了解客户信息提供个性化服务管理，利用数字模型模型突发灾害事件，提前制定相关应急预案，熟悉和演练应急方案流程，进一步为客户提供安全优质的服务。8 8 结结 语语 BIM 技术的发展正引领着工程建造领域的改革浪潮，国内石油天然气部门和企业单位应该积极探索和运用，从而在“一带一路”中国与沿线国家能源合作项目中采用国家优势技术，增强各方项目部门在能源项目中的沟通交流，进一步提高项目管理能力、降低项目成本、提高施工效率。同时，随着国内 BIM 标准的编制发行，在项目中要积极与国外行业标准进行契合，能避免在项目成本计划编制、工程量计算等问题的发生，还要积极培养企业精通 BIM 技术与工程管理的新型复合型人才，优化管理团队、加强专业指导等，从而不断增强自身“硬实力”。参考文献参考文献 1 余晓钟,刘利.“一带一路”倡议下国际能源产业园区合作模式构建以中亚地区为例J.经济问题探索,2020(02):105-113.2 朱溢镕,谭大璐,焦明明.BIM 全过程项目综合应用M.北京:化学工业出版社,2020:1-2.3 何清华,杨德磊,郑弦.国外建筑信息模型应用理论与实践现状综述J.科技管理研究,2015,35(03):136-141.4 广州市建筑科学技术工业委员会办公室.建筑工程BIM 实践与项目全生命周期应用研究M.中国建筑工业出版社,2018:4-5.5 张爱琳,闫泽文,惠之瑶.我国建筑业 BIM 技术研究文献综述J.基建管理优化,2018,30(03):2-8.6 祝连波,田云峰.我国建筑业 BIM 研究文献综述J.建筑设计管理,2014,31(02):33-37.7 苗倩.BIM 技术在水利水电工程可视化仿真中的应用J.水电能源科学,2