基于BIM技術(shù)的土木建筑工程管理研究

韓 蕊

(咸陽職業(yè)技術(shù)學院,西安 712000)

0 引言

隨著土木建筑工程業(yè)的快速發(fā)展,工程企業(yè)需加強成本控制,以有效實現(xiàn)復雜的內(nèi)部信息化管理,提高并保持企業(yè)的核心競爭力。BIM技術(shù)作為建筑工程信息化領(lǐng)域的熱門技術(shù),是眾多工程企業(yè)實施工程管理的最佳選擇。BIM技術(shù)可實現(xiàn)工程項目的可視化管理,幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)生產(chǎn)效率,促進安全生產(chǎn)。采用BIM技術(shù)進行工程管理,能夠覆蓋土木建筑工程項目的整個周期,包括項目的策劃、研究、設(shè)計、招標、施工及運維等所有管理階段,通過在不同階段對同一BIM模型進行信息輸入、提取和修改,能夠?qū)崿F(xiàn)項目信息的綜合集成[1]。BIM技術(shù)還可服務于土木建筑工程項目的各個參與方,使其獲得不同的效益。詳見圖1。

圖1 土木建筑工程項目參與方Fig.1 Participants of civil construction engineering project

本研究基于BIM技術(shù)對土木建筑工程的管理模型進行優(yōu)化,利用Visual C系統(tǒng)對優(yōu)化后的土木建筑工程管理模型的適應性與傳統(tǒng)的土木建筑工程管理模型的適應性進行對比測試,分析BIM技術(shù)優(yōu)化后的施工管理模型的優(yōu)勢,為土木建筑工程業(yè)的發(fā)展提供相應理論支持。

1 BIM技術(shù)在土木建筑工程管理中應用的優(yōu)勢

BIM技術(shù)包含幾何信息、技術(shù)信息及產(chǎn)品信息,這3類信息在土木建筑工程中主要體現(xiàn)出3種核心應用價值[2]：①構(gòu)建涵蓋土木建筑工程數(shù)據(jù)的三維信息庫,可作為施工單位與設(shè)計單位協(xié)同工作的基礎(chǔ),縮小土木建筑業(yè)與制造業(yè)之間的距離,實現(xiàn)土木建筑工程信息的連續(xù)性和一致性,保障土木建筑工程施工的有序開展。②提供綜合的協(xié)同管理平臺,整合管理復雜的數(shù)據(jù)信息,將不規(guī)則的信息處理成直觀、可視化且有條理的信息,保證各參與方在項目實施過程中方便快捷地獲取相關(guān)信息,精準把握項目進展,及時處理實際的工程問題。③根據(jù)土木建筑模型的數(shù)據(jù)信息,結(jié)合施工進度計劃模擬施工過程,有效實現(xiàn)工程的全生命周期管理[3]。

傳統(tǒng)的項目管理活動大多以手動形式完成,相關(guān)軟件的流程控制功能比較簡單。項目部經(jīng)理負責收集、更新及發(fā)布信息,項目參與方獨立完成項目工作,系統(tǒng)無法提供全方位支持,導致信息傳遞滯后,影響不同單位之間的項目信息交換。與傳統(tǒng)的土木建筑工程項目管理流程不同,BIM管理流程具有全過程可視化、資源計劃模擬仿真性、多專業(yè)服務協(xié)調(diào)性、構(gòu)件高度關(guān)聯(lián)性及出圖性的特點：①視覺特性是BIM技術(shù)的一個重要特征,其能夠以更加立體、可視化的圖像呈現(xiàn)建筑模型,幫助施工人員對模型形成直觀的認知。②BIM技術(shù)可以提前模擬整個施工過程,指導施工人員的操作步驟,以減少施工次數(shù),提高施工質(zhì)量。項目方可以通過BIM平臺共享信息,提高各參與方溝通的效率。③BIM技術(shù)能夠及時分配和交付土木建筑工程中的各種資源,從全局出發(fā)進行資源的訂購和維護,有助于達到項目資源的最佳利用效果。④BIM模型組件的高度相關(guān)性可統(tǒng)計土木建筑工程項目管理中的工程量。⑤圖紙輸出功能可隨時根據(jù)需要輸出CAD圖紙,保障施工進度。

2 利用BIM技術(shù)提高土木建筑工程施工管理效率的具體方法

引入基于BIM技術(shù)的軟件包保證土木建筑工程項目的透明化,利用三維BIM模型完善項目管理,優(yōu)化和調(diào)整管理方法,充分利用BIM模型信息全面且高度相關(guān)的功能。BIM技術(shù)可用于支持項目的進度管理,將傳統(tǒng)的項目管理理論匯集在一起,實現(xiàn)最佳的項目管理目標?？衫肂IM平臺在不同類型的項目數(shù)據(jù)之間建立相關(guān)性,形成統(tǒng)一的工程數(shù)據(jù)中心,使得所有項目相關(guān)者都能從中獲得管理所需的數(shù)據(jù)和方法支持,以實現(xiàn)項目施工過程管理的集中化、結(jié)構(gòu)化及可視化。在引入BIM技術(shù)的項目進度管理系統(tǒng)中,可以將項目管理理論對項目任務分析結(jié)構(gòu)及對項目進度控制的要求與三維BIM模型相結(jié)合,在初始計劃進度管理的基礎(chǔ)上匯集施工現(xiàn)場管理、資源管理、進度管理及成本管理,實現(xiàn)4D建模預覽并實施進度模擬檢查,使項目進度更加合理化。采集到的實時進度數(shù)據(jù)可用于監(jiān)控項目實施,并向系統(tǒng)提供反饋,實現(xiàn)多次模擬,以便及時靈活地調(diào)整計劃[4]。

3 基于BIM技術(shù)的土木建筑工程管理模型優(yōu)化

3.1 土木建筑工程管理模型優(yōu)化

組建土木建筑工程項目管理模型綜合灰色矩陣,將項目知識管理體系引入管理模型中[5],具體步驟如下：

求信息熵：

(1)

n表示土木建筑工程項目管理的各個階段,rij表示各個階段影響因素帶來的損失。

組建土木建筑工程項目管理指標影響因素的決策矩陣,對其進行標準化處理：

(2)

計算Fij的權(quán)重向量：

(3)

εn表示土木建筑工程項目管理指標體系的影響因素權(quán)重值。

歸納匯總土木建筑工程項目管理指標影響因素的評價矩陣：

(4)

表示第k個專家對二級指標下屬的第j個指標的影響因素評分值。

構(gòu)建基于BIM技術(shù)的土木建筑工程項目管理優(yōu)化模型。以Revit Archijtecture軟件作為建模工具,建立工作集并設(shè)置工作集權(quán)限,根據(jù)綜合灰色矩陣建立土木建筑工程項目的優(yōu)化管理模型：

(5)

(6)

3.2 驗證優(yōu)化后的土木建筑工程項目管理模型

在Visual C系統(tǒng)中對優(yōu)化后的土木建筑工程項目管理模型的適應度(NC值)進行測試,并將優(yōu)化后的模型與傳統(tǒng)模型進行比較,NC值越小表示管理模型越能適應土木建筑工程項目管理,NC值小于1時,適應度較高;NC值在1～3時,能夠簡單適應;NC值大于5時,適應度不高,需對其進行優(yōu)化處理。由表1可知,不論迭代多少次,經(jīng)BIM技術(shù)優(yōu)化后的土木建筑工程項目管理模型的NC值均小于1,而傳統(tǒng)管理模型的NC值在3～5,可見采用BIM技術(shù)優(yōu)化后的管理模型更能適應土木建筑工程管理需要,具有較高的應用價值。

表1 優(yōu)化后的管理模型與傳統(tǒng)管理模型的NC值對比Tab.1 Comparison of NC values of optimized and traditional management model

CAIC值也可反映管理模型在土木建筑工程管理中的適應性,CAIC值越小,適應度越高,反之適應度越低。由表2可知,經(jīng)BIM技術(shù)優(yōu)化后的土木建筑工程項目管理模型的CAIC值遠低于傳統(tǒng)管理模型的CAIC值,可見優(yōu)化后的管理模型能夠更好地適應土木建筑工程的項目管理需要,具有較高的應用價值。

表2 優(yōu)化后的管理模式與傳統(tǒng)管理模型的CAIC值對比Tab.2 Comparison of CAIC values of optimized and traditional management model

4 結(jié)論

基于BIM技術(shù)對土木建筑工程的管理模型進行優(yōu)化,優(yōu)化后的管理模型適應性高于傳統(tǒng)的管理模型,說明經(jīng)BIM技術(shù)優(yōu)化后的土木建筑工程項目管理模型能夠更好地促進土木建筑工程的有效管理。