BIM技術(shù)在建筑工程施工管理中的應用探索

王宇佳　王　佳　于輝

(北京建筑大學電氣與信息工程學院，北京　100044)

?

BIM技術(shù)在建筑工程施工管理中的應用探索

王宇佳王佳于輝

(北京建筑大學電氣與信息工程學院，北京100044)

BIM技術(shù)，是貫穿整個建筑物生命周期的技術(shù)手段，不僅可以為項目全過程的方案優(yōu)化和科學決策提供依據(jù)，而且支持各專業(yè)協(xié)同工作、項目的虛擬建造和精細化管理，實現(xiàn)建筑全生命期各參與方在同一多維建筑信息模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)共享。本文概述了現(xiàn)階段我國建筑工程施工管理中函待解決的問題，介紹了BIM技術(shù)在建筑工程施工管理中的應用優(yōu)勢，從施工管理角度探討了BIM技術(shù)對于推進施工過程管理精細化、信息化的重要意義。

建筑信息模型(BIM)；建筑工程；施工管理

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.04.16

建筑工程項目具有投資巨大、施工周期長、工程體型龐大、參與人員眾多等特點。在包含項目決策階段、實施階段和使用階段的建筑工程項目全生命周期中，工程項目的施工要受到多種因素的影響，這些因素既包括水文、地質(zhì)、氣象和周邊環(huán)境等自然因素，又包括勘察設(shè)計、施工工藝、操作方法、技術(shù)措施以及管理制度、方法等人為因素，要保證工程項目的施工質(zhì)量，必須對所有這些影響因素進行有效控制。

經(jīng)過改革開放三十年的發(fā)展，我國建筑行業(yè)取得了舉世矚目的發(fā)展成就，但在建筑工程施工管理模式上還存在著設(shè)計施工銜接不暢，工序安排不合理，人工、材料、機械的浪費，以及進度、成本把控困難等諸多缺陷，甚至在一定程度上影響到了施工的安全和建筑的質(zhì)量。建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化是我國建筑業(yè)改革發(fā)展的方向，而信息化又是建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的主要特征之一，BIM技術(shù)應用作為建筑業(yè)信息化的重要組成部分，必將極大地促進建筑領(lǐng)域生產(chǎn)方式的變革。

1　BIM技術(shù)應用的本質(zhì)

BIM技術(shù)被譽為建筑業(yè)發(fā)展史上的“第二次革命”，它是利用計算機技術(shù)，創(chuàng)建并使用三維建筑信息模型對工程項目進行規(guī)劃、設(shè)計、建造和運營管理，可以使工程項目建設(shè)過程中減少“錯、漏、碰、缺”現(xiàn)象，通過改變項目參與各方的工作協(xié)同理念和協(xié)同工作方式，使各方都能提高工作效率并獲得收益。因此，應當充分發(fā)揮BIM技術(shù)的作用，提高建筑工程施工管理水平[1]。

圖1　實現(xiàn)建筑工程全生命周期的信息互通

圖2　機電、土建各專業(yè)碰撞檢查

如圖1所示，BIM技術(shù)應用的本質(zhì)，就是數(shù)據(jù)管理，數(shù)據(jù)存在并鏈接著整個建筑全生命期的活動。通過創(chuàng)建3D模型，然后按照合理的方式錄入信息，包括各種幾何信息與非幾何信息，這些信息可以通過某些途徑被識別和提取。隨著工作的深入，信息得到更新，模型得到細化，當需要進行某項應用時，提取模型的數(shù)據(jù)，同時提取錄入的信息，傳輸?shù)揭粋€專業(yè)的環(huán)境中，完成應用，得出結(jié)論，解決了實際工程中的問題，保持了數(shù)據(jù)與信息的完整性和實效性。

2　BIM技術(shù)在建筑工程實施各階段的應用

2.1施工圖深化設(shè)計階段

深化設(shè)計，是在工程實施過程中對招標圖紙或原施工圖的補充與完善，使之成為可以現(xiàn)場實施的施工圖。深化設(shè)計具有工作復雜、涉及專業(yè)眾多、需滿足各專業(yè)技術(shù)和規(guī)范、了解材料及設(shè)備的知識的特點。所以深化設(shè)計的工作極其繁瑣，特別是在大型復雜的建筑工程項目中，設(shè)備管線由于系統(tǒng)繁多、布局復雜，常常會出現(xiàn)管線之間或管線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的沖突，還會影響建筑室內(nèi)凈高，造成返工，給施工帶來麻煩[2]。

傳統(tǒng)的施工流程中，通過深化設(shè)計時的二維管線綜合設(shè)計來協(xié)調(diào)各專業(yè)的管線布置，但只是將各專業(yè)的平面管線布置圖進行簡單的疊加，按照一定的原則確定各種系統(tǒng)管線的相對位置，進而確定各管線的原則性標高，再針對關(guān)鍵部位繪制局部的剖面圖，沒有從根本上解決專業(yè)之間、管線之間的設(shè)計碰撞。相較于二維管線綜合設(shè)計，采用BIM技術(shù)的三維管線綜合則是將所有專業(yè)放在同一模型中，均按真實尺度建模，二維圖紙表達的局限性得以解決，土建及設(shè)備全專業(yè)建模并協(xié)調(diào)優(yōu)化，通過碰撞檢查功能整合各專業(yè)模型并自動查找出模型中的碰撞點，重點檢測專業(yè)之間的沖突、高度方向上的碰撞，并得出碰撞檢查報告，及時發(fā)現(xiàn)模型中的所有碰撞問題，并反饋給各專業(yè)設(shè)計人員進行調(diào)整，極大提高了深化設(shè)計效率。如圖2所示。

2.2施工組織階段

建筑工程項目施工組織階段是對施工活動實行科學管理的重要階段，具有戰(zhàn)略部署和戰(zhàn)術(shù)安排的雙重作用。需要根據(jù)具體工程的特定條件，擬定施工方案，確定施工順序、施工方法、技術(shù)組織措施，合理安排施工現(xiàn)場。BIM技術(shù)以其三維可視化等特點在總場平布置、施工方案、工藝模擬等方面具有顯著優(yōu)勢[3]。

2.2.1總場平布置

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，對項目的組織協(xié)調(diào)要求越來越高。這主要體現(xiàn)在施工現(xiàn)場作業(yè)面大，各個分區(qū)施工存在高低差； 現(xiàn)場復雜多變，容易造成現(xiàn)場平面布置不斷變化； 項目周邊環(huán)境的復雜往往會帶來場地狹小、基坑深度大、周邊建筑物距離近； 綠色施工和安全文明施工要求高等影響因素上。BIM技術(shù)為現(xiàn)場平面布置提供了一個很好的平臺，在創(chuàng)建好工程場地模型與建筑模型后，通過創(chuàng)建相應的設(shè)備、資源模型進行現(xiàn)場布置模擬，在施工組織設(shè)計階段，在模型中，將不同的施工區(qū)域、材料加工區(qū)域、人員生活區(qū)域等按不同顏色進行劃分，為施工組織設(shè)計編制、場地布置提供可視化方案。如圖3所示。

圖3　施工總場平布置

同時，還可以將工程周邊及現(xiàn)場的實際環(huán)境以數(shù)據(jù)信息的方式掛接到模型中，建立三維的現(xiàn)場場地平面布置，并通過參照工程進度計劃，可以形象直觀地模擬各個階段的現(xiàn)場情況，靈活地進行現(xiàn)場平面布置，實現(xiàn)現(xiàn)場平面布置合理、高效。

圖4　施工方案、工藝模擬

2.2.2施工方案、工藝模擬

對建立的建筑3D模型從設(shè)計、施工到竣工不斷更新完善，實現(xiàn)項目從開工準備到竣工驗收的全周期模擬及分階段模擬，為項目管理決策提供可視化幫助。如圖4所示。

采用BIM技術(shù)，對包括基坑圍護、土方工程、混凝土工程、鋼結(jié)構(gòu)工程、臨水臨電施工等方案進行模擬。在各工序施工前，利用BIM技術(shù)虛擬展示各施工工藝，尤其對新技術(shù)、新工藝以及復雜節(jié)點進行全尺寸三維展示，有效減少因人為主觀因素造成的錯誤理解，使技術(shù)交底更直觀、更容易理解，使項目各部門之間的溝通更加高效[4]。中建一局(集團)建設(shè)發(fā)展有限公司深圳平安金融中心項目通過采用BIM技術(shù)，實現(xiàn)了技術(shù)方案的三維模擬，提高了建造精度和施工效率。如圖5所示。

圖5　深圳平安金融中心項目施工模擬

2.2.3生產(chǎn)階段的進度、成本、質(zhì)量管理

在建筑工程施工中，進度、成本、質(zhì)量三者相輔相成、相互影響，相較于施工企業(yè)傳統(tǒng)的管理模式，BIM技術(shù)的引入將為解決進度驗收不及時、成本把控困難、質(zhì)量整改落實不到位等諸多問題帶來幫助。

2.2.3.1施工進度管理

施工過程會受到許多因素的影響，其中包括天氣情況、技術(shù)力量、施工材料質(zhì)量、進度計劃安排、建筑材料運輸、施工方案等，上述因素均可能會對進度管理產(chǎn)生一定影響，而且，在實際施工中，設(shè)計人員所制定的施工進度與實際施工會存在一定差異，隨著施工的進行，這些差異還會逐漸累積，造成設(shè)計變更的增加，拖慢施工進度，并且在一定程度上影響到項目成本和質(zhì)量的把控[5]。

采用BIM技術(shù)在建立工程3D模型時，根據(jù)工程圖紙及招標文件，力求模型構(gòu)件屬性信息(材質(zhì)、廠家、使用位置等)的完整、準確，并將模型中的作業(yè)面與CAD圖紙相關(guān)聯(lián)，為進度管理提供支持。并通過3D模型實現(xiàn)施工作業(yè)面精確定義，幫助施工管理人員對每日工人作業(yè)面的準確把握，達到工人任務(wù)分派、調(diào)整及時合理，縮短項目工期。

在深圳平安金融中心項目生產(chǎn)階段，通過移動端采集項目各關(guān)鍵節(jié)點形象進度照片，與按進度計劃模擬的三維模型實時比對，隨時校核進度偏差，為生產(chǎn)例會問題分析提供可視化解決方案，加強項目管控，提高項目履約能力，如圖6、圖7所示。

圖6　施工形象進度與模型校核

圖7　深圳平安中心現(xiàn)場施工形象

2.2.3.2施工成本管理

施工成本既包含消耗的原材料費用，又包含施工機械使用費、支付給生產(chǎn)工人的工資以及進行施工組織與管理所發(fā)生的全部費用支出。通過應用BIM技術(shù)，可實現(xiàn)對施工成本的預測、計劃、控制、核算、分析以及考核的實時動態(tài)管理。

根據(jù)施工區(qū)域，建立人材機成本管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)材料、人工、機械設(shè)備成本清單提取，為項目商務(wù)部門進行工程量提取、成本分析及預算調(diào)整提供模型支持，提高項目每月工程量認定、過程結(jié)算(分包、分供付款)的效率[6]。

生產(chǎn)過程中，土建工長、機電工長可通過模型，按單元工程提取材料清單，編制材料采購計劃、進場計劃，材料員可通過建立現(xiàn)場物資二維碼數(shù)據(jù)庫，與BIM模型關(guān)聯(lián)，實時更新材料出入庫信息，對現(xiàn)場材料實現(xiàn)信息化管理。

2.2.3.3施工質(zhì)量管理

影響施工質(zhì)量的主要因素有“人、材料、機械、方法及環(huán)境”等五大方面，通過BIM技術(shù)在移動終端的應用，可以使項目經(jīng)理以及其他生產(chǎn)管理人員及時、高效的對影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵點進行科學把控[7-8]。

土建、機電等專業(yè)施工管理人員，可以通過移動設(shè)備端(手機、ipad)實現(xiàn)模型的瀏覽與信息錄入，相關(guān)規(guī)范及技術(shù)標準、施工方案的查詢，并運用分布式云平臺技術(shù)，使模型經(jīng)過修改變更后，每個用戶打開移動端后都能收到更新模型的提示，提高管理效率。工長、質(zhì)量員、安全員在現(xiàn)場檢查中發(fā)現(xiàn)問題，便可利用移動設(shè)備現(xiàn)場取證，無需返回項目部，通過手機對質(zhì)量安全問題進行拍照、錄音和文字記錄，并關(guān)聯(lián)到模型，下發(fā)整改通知單至相應分包，提高現(xiàn)場管理效率，如圖8所示。

圖8　移動端現(xiàn)場質(zhì)量管理

3　總結(jié)

BIM技術(shù)是未來建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，它可以實現(xiàn)工程管理的三維化、信息化、協(xié)同化，通過信息模型實現(xiàn)建筑工程從設(shè)計、施工到運維的全生命周期的信息貫通。隨著BIM技術(shù)的引入和發(fā)展，傳統(tǒng)的建筑工程項目管理模式將會革新，項目參與各方在同一個平臺上實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，相互之間平行對接，從而使得建筑工程項目管理的協(xié)同、溝通更為便捷、有效。將BIM技術(shù)應用于建筑工程施工管

理，其優(yōu)勢將為建筑施工領(lǐng)域帶來巨大的行業(yè)動力，對于推進建筑工程施工管理精細化、信息化具有重要意義。

[1]劉軍生， 石韻，王寶玉.BIM技術(shù)在施工管理中的應用研究[J].施工技術(shù)， 2015(1)： 785-787.

[2]樓鑫. 芻議BIM技術(shù)在建筑工程管理中的應用[J].城市建筑， 2015(30)： 132-139.

[3]閆文凱， 張國棟.通過BIM平臺讓數(shù)據(jù)從設(shè)計流動到施工[J].土木建筑工程信息技術(shù)， 2015， 7(1)： 41-43.

[4]徐淑鑫. 淺析BIM技術(shù)在建筑工程施工質(zhì)量安全管理中的應用[J].房地產(chǎn)導刊， 2016(8)： 45-46.

[5]張麗麗； 李靜.BIM技術(shù)條件下施工階段的工程項目管理[J].施工技術(shù)， 2016(9)： 78-81.

[6]馬智亮.BIM新技術(shù)深度應用的啟示[J].建筑， 2015(17)： 64-66.

[7]晏平宇. 施工企業(yè)BIM技術(shù)發(fā)展及探索[J].施工技術(shù)， 2015(6)： 4-8.

[8]孟紅. 探討B(tài)IM技術(shù)在建筑項目施工管理中的應用[J].江西建材， 2016(1)： 276.

Research on the Application of BIM Technology in the Building Construction Management

Wang Yujia， Wang Jia

(SchoolofElectricalandInformationEngineering，UniversityofCivilEngineeringandArchitecture，Beijing100044，China)

BIM technology is applied throughout the whole life cycle of the building.It can not only provide the basis for the whole process of project scheme optimization and scientific decision，but can also support the professional cooperative work and virtual construction project and the meticulous management，which realizes building lifecycle of the parties involved in the same multi-dimensional building information modeling based on data sharing.This article outlines the construction management of construction projects in our country，and the problems that need to be solved in present stage.It introduces the advantages of BIM technology in construction management，and discusses BIM technology from the perspective of the construction management so as to promote the significance of construction process of fine management and information.

Building Information Modeling(BIM)； Building Construction； Construction Management

王宇佳(1989-)，男，碩士，主要研究方向：項目管理、建筑電氣與智能化、BIM技術(shù)研發(fā)； 王佳(1969-)，女，教授，主要研究方向：建筑設(shè)備控制與節(jié)能、建筑電氣與智能化、BIM技術(shù)研發(fā)。

TU17

A

1674-7461(2016)04-0089-05