基于BIM技術(shù)的建筑施工多方協(xié)同質(zhì)量管理研究

□ 沈治宇

BIM技術(shù)是指在設(shè)計、施工、運營維護等階段，通過分析、模擬、可視化操作建立建筑信息化模型，應(yīng)用于項目管理、施工圖設(shè)計、工程量統(tǒng)計等過程。其通過融合各種與建筑相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，構(gòu)成一個立體的、完備的信息模型，直觀地反映建設(shè)工程項目的各種數(shù)據(jù)，并將建設(shè)工程各個環(huán)節(jié)聯(lián)系起來。通過BIM技術(shù)可以實現(xiàn)各個參建方、不同專業(yè)間的信息共享、交換和協(xié)同工作，達成工程項目的全過程精細化管理。

建筑施工需要建設(shè)方、施工方、監(jiān)理方與政府質(zhì)量安全監(jiān)督部門多方協(xié)同，進行有效的質(zhì)量安全管理[1]。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑規(guī)模持續(xù)擴大，建筑技術(shù)復(fù)雜性越來越高，建筑質(zhì)量監(jiān)督管理的難度增大，傳統(tǒng)的合作模式已不再適合當前的施工管理需求。一是傳統(tǒng)的施工質(zhì)量管理方法存在著施工工藝落后、現(xiàn)場管理混亂等問題，管理模式表現(xiàn)出明顯的滯后性，改善項目施工管理方式顯得十分必要。二是現(xiàn)代建筑工程規(guī)模越來越大，對技術(shù)的要求也越來越高，質(zhì)量監(jiān)督管理難度也隨之增大，傳統(tǒng)的質(zhì)量管理模式已經(jīng)不適應(yīng)時代發(fā)展。為保證建設(shè)項目的順利施工，有必要將BIM技術(shù)引入傳統(tǒng)的質(zhì)量管理模式中，利用BIM的可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性和優(yōu)化性等優(yōu)勢，對施工生產(chǎn)各環(huán)節(jié)實行精準管理，規(guī)避質(zhì)量風險，有效提高施工質(zhì)量管理的效果和效率，提升項目建設(shè)質(zhì)量。

1 建筑施工協(xié)同質(zhì)量管理模式現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的多方協(xié)同質(zhì)量管理模式中，項目的質(zhì)量控制流程重點是對施工質(zhì)量進行嚴格控制。一方面，由于建筑工程的復(fù)雜性，致使影響施工質(zhì)量的因素眾多，特別是現(xiàn)代建筑規(guī)格越來越高，技術(shù)越來越復(fù)雜，要對施工過程進行全面監(jiān)測，保證施工質(zhì)量完全符合驗收標準。另一方面，傳統(tǒng)的質(zhì)量控制中，信息傳遞方式以紙質(zhì)文件或口頭傳達為主，不但效率低下，而且時常出現(xiàn)偏差。因此，各種建設(shè)工程中常常出現(xiàn)不少影響施工、成本、進度等方面的質(zhì)量問題。

傳統(tǒng)工程監(jiān)管信息不足，體現(xiàn)在以下幾個方面。一是項目建設(shè)各個階段中的信息較為離散。二是無法實現(xiàn)工程信息的公開與共享。各方信息孤立，信息的相互關(guān)聯(lián)性不高，工程建設(shè)各參與方的工作無法形成合力。三是容易造成信息流失。對于規(guī)模較大的工程，因參與方較多而信息交流頻繁，導(dǎo)致在傳統(tǒng)的以口頭和紙質(zhì)為主的傳遞過程當中，信息容易流失。四是涉及工程監(jiān)管方的信息傳遞主要方式為會議、郵件等，信息傳遞普遍存在滯后性，而且傳遞過程當中容易出現(xiàn)信息不準確的情況。

另外，在施工管理方面，傳統(tǒng)的管理模式都是圍繞著施工圖紙開展，質(zhì)量監(jiān)督管理人員由于專業(yè)所限，在理解設(shè)計與施工方案方面存在障礙，難以對工程進行管控并保證工程質(zhì)量。同時，傳統(tǒng)的質(zhì)量監(jiān)管模式很容易造成信息孤立、溝通不暢、信息失真或不全等問題，由此往往造成施工質(zhì)量問題[2]。當出現(xiàn)質(zhì)量問題后，往往很難追根溯源，而且相關(guān)各參與方在質(zhì)量問題出現(xiàn)時的反應(yīng)不一，不能及時采取正確的應(yīng)對措施。

解決上述問題的重要途徑，是將BIM技術(shù)運用到多方協(xié)同質(zhì)量管理中，有利于施工質(zhì)量管理向信息化和精細化的方向發(fā)展，以實現(xiàn)對施工全過程質(zhì)量的實時控制。

2 BIM技術(shù)特征和優(yōu)勢

BIM技術(shù)特征表現(xiàn)在如下幾個方面：一是可視化。利用BIM技術(shù)構(gòu)建三維模擬結(jié)構(gòu)，針對整個工程進行三維立體展示，讓各個項目參與方都能在可視化狀態(tài)下，對建筑項目中所涉及的各種信息進行觀察和分析，保證所制定的管理決策更科學(xué)、更合理。二是模擬性。運用BIM技術(shù)和配套軟件模擬項目施工情況，可以使施工單位和其他項目參與方及時了解與掌握項目建設(shè)現(xiàn)況，以便更好地開展現(xiàn)場指導(dǎo)。三是協(xié)同性。項目參與方可以通過BIM技術(shù)對容易出現(xiàn)沖突的施工環(huán)節(jié)進行協(xié)調(diào)處理，結(jié)合沖突的問題、現(xiàn)象和成因，共同給出有效的、切實可行的解決方案或建議。

為了應(yīng)對現(xiàn)代大型建筑越來越復(fù)雜的施工現(xiàn)場條件，需要進行質(zhì)量控制，則必須借助BIM的優(yōu)勢進行施工質(zhì)量協(xié)同管理。第一，設(shè)計方和施工方建立BIM三維模型，將施工信息高效整合入模型中，質(zhì)量監(jiān)管人員通過分析施工模擬情況，可以及早發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場管理的缺陷。第二，通過運用BIM建起一體化模型，為現(xiàn)場各施工單位提供便捷的信息獲取通道，施工方可以借此對復(fù)雜的施工信息進行高效處理，使其在向監(jiān)理方等其他參與方反饋、傳遞現(xiàn)場管理信息時更加高效。這樣，各方質(zhì)量管理相關(guān)人員都可以及時掌握施工進度、物資質(zhì)量及使用情況，有利于提升施工質(zhì)量管理的效果與效率[3]。

以建筑施工材料為例，施工企業(yè)在運作過程中，需要對材料來源、材料種類和材料質(zhì)量進行詳細記錄和匯總。這些工作可以通過BIM收集和匯總相關(guān)材料數(shù)據(jù)，建成材料數(shù)據(jù)庫，再將數(shù)據(jù)庫應(yīng)用到建設(shè)方、施工方、監(jiān)理方的材料管理中，可以使材料管理透明化、便捷化，提高工作效率，提升供貨質(zhì)量。而質(zhì)量監(jiān)管各方在涉及工程質(zhì)量安全問題時，可以隨時查閱施工材料質(zhì)量與使用情況，更方便、有效地進行材料質(zhì)量監(jiān)管。

3 建立基于BIM的多方協(xié)同質(zhì)量管理體系相關(guān)問題

為了提高項目各參與方的協(xié)作效率，一個重要方式是構(gòu)建“BIM+互聯(lián)網(wǎng)”的信息化協(xié)同管理體系。這個體系的建立是以BIM模型為基礎(chǔ)，將移動互聯(lián)網(wǎng)及地理信息系統(tǒng)（GIS）、三維激光掃描[5-6]等技術(shù)相結(jié)合。通過施工模擬和建筑信息模型化，業(yè)主、設(shè)計、施工、監(jiān)理、質(zhì)量監(jiān)督等各參建方，可以共享此體系平臺，進行信息交流、溝通合作，共同監(jiān)管質(zhì)量。構(gòu)建協(xié)同質(zhì)量管理體系，主要內(nèi)容涉及以下幾個方面。

3.1 工程信息模型化

利用工程信息構(gòu)建BIM三維模型，是運用BIM技術(shù)的基礎(chǔ)，目的是使各參建方都可以通過立體模型直觀地觀察、分析各個建筑結(jié)構(gòu)的物理信息。

3.2 高效的信息傳輸

為了使各方保持充分溝通，便于實時交換信息，必須通過BIM技術(shù)將工程建設(shè)施工的各個工區(qū)聯(lián)系起來。這樣，可以使各方協(xié)作更為緊密，質(zhì)量監(jiān)管方也可以同時監(jiān)管多個關(guān)聯(lián)工區(qū)，提高監(jiān)管效率和監(jiān)管質(zhì)量，排除一些導(dǎo)致質(zhì)量事故的因素。

3.3 質(zhì)量信息管理

需要利用BIM將數(shù)據(jù)與模型進行整合，方便各方聯(lián)動。具體操作方法是：第一，施工方在施工過程中隨時將現(xiàn)場施工情況通過視頻或圖片上傳至BIM系統(tǒng)；第二，在專業(yè)人員的參與下，利用BIM系統(tǒng)對上傳的內(nèi)容進行分析，并將其與BIM模型中的相應(yīng)構(gòu)件進行對比與關(guān)聯(lián)。

這樣，與工程進展相關(guān)的數(shù)據(jù)可直接反映在BIM模型中，便于項目各參與方特別是質(zhì)量管理相關(guān)各方快速了解工程情況。尤其是出現(xiàn)質(zhì)量問題時，各方可及時了解問題狀況及問題出現(xiàn)的位置，通過加強溝通，協(xié)商制定處理方案。同時將相關(guān)問題及處理情況反饋給系統(tǒng)，由專業(yè)人員對BIM模型中對應(yīng)工程信息進行更改修正。因此，在工程進行過程中，形成并不斷完善一個項目信息集成管理數(shù)據(jù)庫，并利用該數(shù)據(jù)庫輔助項目參與方進行施工質(zhì)量的協(xié)同管理。

3.4 現(xiàn)場施工監(jiān)管

協(xié)作管理體系的建立，是運用BIM模型對建筑工程施工過程的模擬，以及對整體施工組織計劃的模擬，使質(zhì)量監(jiān)管方及其他各參建方能深刻理解設(shè)計方案，通過分析施工組織方案的優(yōu)化程度，及時發(fā)現(xiàn)施工中的質(zhì)量問題。施工中還需通過動畫演示等手段，利用BIM模擬關(guān)鍵工序的施工。使各方相關(guān)質(zhì)監(jiān)人員通過觀察模擬情況，結(jié)合現(xiàn)場觀察，全面掌握工程狀況。

另外，質(zhì)量管理方應(yīng)參與其他項目參與方所組織的對項目整個壽命周期中的實時監(jiān)控，隨時掌握施工狀態(tài)，對質(zhì)量問題做到早發(fā)現(xiàn)、早解決，出現(xiàn)質(zhì)量問題時一起追根溯源，通過分析出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因，為后續(xù)施工提供指導(dǎo)。

3.5 現(xiàn)場監(jiān)督與協(xié)同辦公

工程項目的現(xiàn)場管理工作是項目質(zhì)量安全管理的重要內(nèi)容之一，也是協(xié)同質(zhì)量管理體系的要素之一。目的是利用BIM技術(shù)使質(zhì)量管理相關(guān)各方方便地在彼此之間充分協(xié)作，共同參與現(xiàn)場管理與監(jiān)督，以監(jiān)督保證施工質(zhì)量。

3.6 智慧工地建設(shè)

通過BIM技術(shù)對工程的設(shè)計和模擬，設(shè)計方和施工方充分挖掘和分析工程信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對工程建設(shè)的可視化智能管理，目的是建成智慧工地?！癇IM+互聯(lián)網(wǎng)”信息化管理平臺與智慧工地的結(jié)合，有利于提高質(zhì)量監(jiān)督效率。而搭建協(xié)同管理平臺，需要基于對智慧工地建設(shè)的考量。

3.7 BIM對施工各階段的質(zhì)量控制

建立協(xié)同質(zhì)量管理體系，涉及BIM技術(shù)在各施工階段的具體應(yīng)用，分析如下。

在施工前期，應(yīng)用BIM技術(shù)進行建筑工程三維建模[4]。施工技術(shù)人員和質(zhì)量監(jiān)管相關(guān)人員可以通過模型了解建筑工程的整體情況，并討論、分析工程細節(jié)，預(yù)先分析和發(fā)現(xiàn)施工環(huán)節(jié)中可能存在的技術(shù)缺陷，在施工管理中予以預(yù)防。

在施工中期，可運用BIM技術(shù)將施工模型和具體施工情況充分結(jié)合起來，方便進行質(zhì)量控制。通過BIM模型實現(xiàn)三維可視化，項目管理人員在移動終端實現(xiàn)項目數(shù)據(jù)的全面采集，并借助網(wǎng)絡(luò)將采集的信息傳送到云平臺。項目參與各方的質(zhì)量控制人員通過BIM信息，可以隨時掌握工程項目當前所處的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)施工任務(wù)（如進度任務(wù)）執(zhí)行過程中的問題，指導(dǎo)建筑工程的下一步施工。當工程建設(shè)周期較長時，分步分項工作容易出現(xiàn)各種類型的工程變更，現(xiàn)場質(zhì)量管理信息相應(yīng)增多。這時，應(yīng)用BIM技術(shù)可取得更好的質(zhì)量管理效果。

在施工后期，BIM技術(shù)在工程質(zhì)量控制中的應(yīng)用主要是信息分析與處理。此階段，由于要為后期制定技術(shù)與質(zhì)量管理措施提供準確的數(shù)據(jù)依據(jù)，施工方需要利用BIM技術(shù)，全面收集與分析建筑工程中的各種零散信息，進行歸納匯總，并存入數(shù)據(jù)庫。施工方、監(jiān)理方、建設(shè)方等各方項目質(zhì)量控制的相關(guān)人員就此進行會商研究，對建筑工程中可能存在的工程質(zhì)量問題及其出現(xiàn)的原因做出準確判斷，協(xié)助施工方提前制訂出質(zhì)量問題解決方案。同時，施工方還需要利用BIM平臺，進行質(zhì)量檢驗報告等文件的提交、存檔。在驗收環(huán)節(jié)，各相關(guān)單位進行材料審核時，可隨時查閱、調(diào)用，提高工作質(zhì)量和效率。

最后，需要特別指出的是，BIM技術(shù)在建筑施工多方協(xié)同質(zhì)量管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，離不開BIM在建筑業(yè)應(yīng)用的大環(huán)境。這一工作才剛剛開始起步，要使BIM技術(shù)走向成熟還需要一定的時間。為此，筆者提出如下建議。

（1）一是在技術(shù)方面，由國家制定并強制推廣BIM技術(shù)的相關(guān)標準和規(guī)范，促進各種應(yīng)用軟件系統(tǒng)兼容，促進企業(yè)數(shù)據(jù)和信息的交流和共享。二是在經(jīng)濟方面，加強政策引導(dǎo)，督促建設(shè)工程參與方增加對BIM技術(shù)投入，企業(yè)與院校加快培訓(xùn)BIM專業(yè)人員。三是在管理方面，因為BIM技術(shù)在我國還不夠成熟，所以要建立起相應(yīng)的工作模塊，使相關(guān)工作程序有序開展。

（2）搭建多方協(xié)同質(zhì)量管理體系，需要將BIM與大數(shù)據(jù)、GIS等其他相關(guān)技術(shù)結(jié)合起來，各種技術(shù)協(xié)同發(fā)展。單一的BIM技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程項目管理應(yīng)用中還存在一些不足，需要與其他相關(guān)技術(shù)如大數(shù)據(jù)、GIS、三維激光掃描[5-6]等技術(shù)進行融合，為建設(shè)工程項目設(shè)計、施工以及協(xié)同質(zhì)量管理等方面的信息化提供有力支持。

4 總結(jié)

在建筑工程施工質(zhì)量管理中，應(yīng)用BIM技術(shù)可大大提升建筑工程質(zhì)量控制效果。而且BIM技術(shù)在信息化處理上具有極大優(yōu)勢，在建筑設(shè)計、方案論證、施工現(xiàn)場模擬、進度控制、運維等工程建設(shè)各個重要環(huán)節(jié)都可應(yīng)用。將BIM技術(shù)引入傳統(tǒng)的質(zhì)量管理模式中，對施工管理和質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)實現(xiàn)精準控制，可有效提高質(zhì)量控制與管理的效果和效率，提升項目建設(shè)質(zhì)量。在大規(guī)模、高度復(fù)雜的現(xiàn)代建筑工程的施工中，為各參建方對施工質(zhì)量進行多方協(xié)同管理提供一種可行思路，同時為構(gòu)建現(xiàn)代綜合施工質(zhì)量管理體系提供參考。