BIM技術(shù)在施工階段四大控制中的應(yīng)用探討

朱偉

摘要：施工過程控制目標(biāo)主要為成本、安全、質(zhì)量和工期的控制，做好這“四大控制”，可以提升建造業(yè)的日常生產(chǎn)效率和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)節(jié)約型生產(chǎn)。本文介紹了“四大控制”要素之間的關(guān)系，并闡述了BIM在每個(gè)控制流程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);施工階段;四大控制;應(yīng)用

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，企業(yè)早已達(dá)成向管理要效益的共識(shí)，而施工管理在我國建筑施工領(lǐng)域也已經(jīng)走過了將近30年的歷程，并且逐漸向現(xiàn)代施工管理過渡，但在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制逐步完善、社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型加快的情況下，建筑企業(yè)為適應(yīng)大環(huán)境，就必然要努力探索，形成更加精益、集約的施工管理方式。建筑信息建模（Building Information Modeling，BIM）是基于數(shù)字技術(shù)和建筑工程信息建立的一種虛擬仿真模型，不僅涵蓋了二維圖紙展示的結(jié)構(gòu)與構(gòu)件，而且還囊括了施工進(jìn)度、施工環(huán)境等大量非幾何信息，并以其可出圖性、可視化和協(xié)調(diào)性、模擬性等功能特點(diǎn)，使建筑施工管理更加智能化。因此，將BIM技術(shù)用于施工過程，是當(dāng)代建筑企業(yè)的必然選擇。

1施工過程中的“四大控制”

施工過程當(dāng)中的“四大控制”是指對(duì)安全、成本、工期和質(zhì)量的控制，整個(gè)控制過程屬于PDCA（Plan＼DO＼Check＼Action）循環(huán)過程，本質(zhì)上就是希望通過全面質(zhì)量管理來提升生產(chǎn)效益。在施工過程中，質(zhì)量、安全及投資等四項(xiàng)控制要點(diǎn)間的存在對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系，比如：工程施工進(jìn)度與投資之間正相關(guān)，加快進(jìn)度就意味著要增加投資，并采取趕工措施實(shí)現(xiàn)及早竣工，工期越短，建設(shè)投資所發(fā)揮的經(jīng)濟(jì)效益就越大;進(jìn)度與質(zhì)量、安全之間負(fù)相關(guān)，加快進(jìn)度就意味著工人與機(jī)械設(shè)備需要超強(qiáng)工作，往往會(huì)造成人員疲勞、原料供應(yīng)緊張以及設(shè)備維修等問題，從而影響到施工安全與工程質(zhì)量;質(zhì)量與其他控制目標(biāo)之間正相關(guān)，通過安全控制避免或減少施工階段的不規(guī)范行為或不安全狀態(tài)，可以使進(jìn)度、質(zhì)量以及投資成本都得到保障。所以對(duì)于施工管理來說，四大控制目標(biāo)都是其職能重點(diǎn)，不可以說哪個(gè)最重要，為建筑施工企業(yè)的生存與生產(chǎn)著想，就必須同時(shí)平衡工期、成本、工程質(zhì)量和施工安全等多個(gè)方面的關(guān)系。

2BIM在施工過程的“四大控制”中的應(yīng)用

2.1成本控制

隨著建造業(yè)的飛速發(fā)展，施工過程中逐漸暴露出很多問題，比如施工效率低、資源浪費(fèi)嚴(yán)重等，都成為建造業(yè)向集約方向和效益方向發(fā)展的羈絆。據(jù)統(tǒng)計(jì)，施工階段的成本在建筑工程總造價(jià)中要占到90%以上，對(duì)于整個(gè)工程造價(jià)管理的成敗能起到?jīng)Q定性作用，所以成本控制才會(huì)成為工程管理的重點(diǎn)。

但基于2D圖紙的施工成本控制卻仍停留在階段性管理階段，往往只注重于事后的施工成本核算，反而忽略了事前、事中階段的成本管理，不能統(tǒng)籌全局，有很嚴(yán)重的被動(dòng)性，難以應(yīng)對(duì)巨大而復(fù)雜的成本計(jì)算問題。BIM作為數(shù)據(jù)共享技術(shù)，它能建立建筑工程的三維仿真模型，然后再借助BIM瀏覽器和BIM自動(dòng)算量使一個(gè)建筑模型和算量結(jié)果能為多個(gè)部門所共享和多次利用，最終使成本降低。BIM技術(shù)聯(lián)合4D（在三維模型中融入時(shí)間進(jìn)度信息）管理數(shù)據(jù)庫能夠更為精確和快速地完成框圖出價(jià)和直接計(jì)算匯總，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工成本的動(dòng)態(tài)控制。

2.2安全控制

基于2D圖紙的施工安全控制辦法無法進(jìn)行可視化的安全效果演示，關(guān)于施工安全控制的注意事項(xiàng)以及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范都只能在企業(yè)的安全工作會(huì)議或施工交底流程講解，沒有充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，而BIM技術(shù)憑借其可視化等功能特點(diǎn)，具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）識(shí)別危險(xiǎn)因素

BIM是以施工環(huán)節(jié)的項(xiàng)目信息為基礎(chǔ)構(gòu)建的三維模型，所以其系統(tǒng)不僅涵蓋了施工過程中的投資計(jì)劃和進(jìn)度計(jì)劃，而且還涵蓋了施工過程中涉及到的各種構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)等其他所有信息，所以有準(zhǔn)確識(shí)別出施工階段各種不安全因素的功能。

（2）劃分施工階段危險(xiǎn)區(qū)域

在BIM系統(tǒng)完成對(duì)施工危險(xiǎn)因素的識(shí)別以及信息總結(jié)之后，其可視化模型便能劃分施工中的危險(xiǎn)元素，以不同顏色標(biāo)注好建造過程中的每個(gè)空間位置，準(zhǔn)確展現(xiàn)出施工中的安全位置和危險(xiǎn)位置，然后對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域及其影響程度進(jìn)行評(píng)估，用不同顏色標(biāo)明其危險(xiǎn)程度，做到提前控制，明確施工階段應(yīng)當(dāng)禁止的行為。

（3）空間沖突管理

在施工過程中，BIM技術(shù)既能使施工安全的靜態(tài)檢查產(chǎn)生設(shè)計(jì)沖突，又能動(dòng)態(tài)仿真模擬不同進(jìn)度下各個(gè)工序的邊界范圍以及具體的空間需求，能做到施工空間沖突管控，避免機(jī)械傷害或物體打擊類事故的發(fā)生。

（4）施工安全措施的確定

BIM系統(tǒng)能自動(dòng)提出適用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況的施工安全應(yīng)急預(yù)案，使施工活動(dòng)免于已識(shí)別危害的影響。

（5）安全評(píng)價(jià)

結(jié)合虛擬施工中已辨別的危險(xiǎn)因素、危險(xiǎn)區(qū)域以及已制定的安全控制措施，對(duì)虛擬施工模型進(jìn)行調(diào)整，重新進(jìn)入施工安全評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，直至達(dá)到安全要求為止。

（6）安全監(jiān)控

利用視頻智能監(jiān)控技術(shù)和BIM施工模型實(shí)現(xiàn)可視化的施工安全管理與監(jiān)控。

2.3質(zhì)量控制

建造業(yè)的施工質(zhì)量控制實(shí)際上就是遵循PDCA循環(huán)原理和全面質(zhì)量管理思想逐步展開質(zhì)量控制。在傳統(tǒng)施工中常以事前召開質(zhì)量控制方案討論會(huì)議、做好事前準(zhǔn)備工作、事中現(xiàn)場(chǎng)跟蹤管理為質(zhì)量控制方法。BIM技術(shù)是通過虛擬模型來預(yù)測(cè)施工過程中的重點(diǎn)部位，然后再應(yīng)用虛擬模型完成事中質(zhì)量管理，便于事后排除檢查。BIM實(shí)際上并沒有直接改進(jìn)施工質(zhì)量的功能，工程質(zhì)量管理始終都在于對(duì)人的管理，從本質(zhì)上來說，BIM僅僅是一項(xiàng)輔助人控制施工質(zhì)量的技術(shù)手段。截止到當(dāng)下，BIM主導(dǎo)型的質(zhì)量控制大都是從技術(shù)層面出發(fā)，通過互聯(lián)網(wǎng)和新開發(fā)的BIM軟件功能來傳遞施工信息的，其主要優(yōu)勢(shì)是能做到在事前控制以及事中控制，以4D施工模擬技術(shù)為工具，提前反復(fù)多次演示施工過程，可以查出施工階段存在的質(zhì)量問題，繼而及時(shí)調(diào)整改善。另外，BIM技術(shù)能標(biāo)注出已經(jīng)產(chǎn)生質(zhì)量問題的施工部位，采取事后補(bǔ)救措施，做到事后控制。

2.4進(jìn)度控制

施工進(jìn)度是一個(gè)涉及到投資成本、施工安全和生產(chǎn)效率的問題，所以進(jìn)度控制才會(huì)成為“四大控制”的目標(biāo)之～。進(jìn)度控制一般是在與其它三大控制目標(biāo)協(xié)調(diào)，并科學(xué)制定資源供應(yīng)計(jì)劃、規(guī)范編制進(jìn)度計(jì)劃和合理確定進(jìn)度目標(biāo)的基礎(chǔ)上，以施工任務(wù)委托合同為準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)工期目標(biāo)的。施工階段的進(jìn)度控制往往是工期目標(biāo)明確，但資源相對(duì)有限，并且還存在較多的干擾因素和各種各樣的不確定因素。通過在3D虛擬模型中添加空間要素和時(shí)間要素，可以實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)與工期進(jìn)度管理的有機(jī)結(jié)合，最終做到4D虛擬施工。而采用基于BIM開發(fā)的4D模擬技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際施工進(jìn)度的精確掌握，并與進(jìn)度計(jì)劃相對(duì)比，這樣能幫助人員排除未知因素，及時(shí)糾偏，優(yōu)化使用有限的施工資源，科學(xué)布置場(chǎng)地，保證按照進(jìn)度計(jì)劃實(shí)現(xiàn)預(yù)定工期目標(biāo)。

3結(jié)束語

總之，BIM已經(jīng)成為新常態(tài)背景下施工管理的重要革新技術(shù)，使用BIM技術(shù)，能輔助人員對(duì)施工階段的投資成本、安全質(zhì)量、工期進(jìn)度和工程質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)控制，進(jìn)一步優(yōu)化施工資源的使用，充分利用投資費(fèi)用，減少施工危害，保證進(jìn)度計(jì)劃能夠有效實(shí)施，由此可見，BIM技術(shù)的前景十分廣闊，在建造行業(yè)有著極大的應(yīng)用和發(fā)展空間。