BIM技術在工程質量管理中的應用分析

胡文言 余濤 張瑩

摘要：隨著機電工程的快速發展社會對工程質量管理的要求越來越高，BIM技術作為工程質量管理的變革工具之一，其應用越來越廣泛。本文以某工程質量管理中BIM技術的應用為研究對象，通過閱讀大量文獻資料，采用定性比較法和案例分析法分析工程質量管理中存在的問題和BIM技術理論，系統探討BIM技術在工程質量管理中應用的手段，并探討了該技術在工程事前、事中、事后質量管理中的應用，得出BIM技術可提高工程質量管理的水平、效率的結論。

Abstract： With the rapid development of mechatronics engineering， society has higher and higher requirements for project quality management. BIM technology is one of the revolutionary tools of engineering quality management and its application is more and more extensive. This article takes the application of BIM technology in a project quality management as the research object. Through reading a large number of documents， this paper uses qualitative analysis and case analysis methods to analyze the problems existing in the project quality management and BIM technology theory， and systematically explores the application methods of BIM technology in project quality management， and discusses the application of this technology in pre-project， in-project and post-project quality management， and concludes that BIM technology can improve the level and efficiency of project quality management.

關鍵詞：BIM技術；工程質量管理；施工

Key words： BIM technology；project quality management；construction

中圖分類號：TU17 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）27-0021-03

1 工程質量管理中存在的問題

1.1 工程質量管理簡介

工程施工質量管理主要包括事前控制、事中控制、事后控制三部分，事前控制又包括設計交底與圖紙會審、施工組織設計的會審、質量計劃的會審和質量生產要素配置會審，事中控制主要包括技術作業交底、施工工序質量控制、中間產品質量控制、分部和分項工程質量控制以及工程變更的審查五大部分。事后控制主要包括四大部分，分別是單位工程和單項工程的審查、竣工質量驗收、工程質量評定和技術質量文檔審核。前一環節的工程質量會影響下一環節的工程質量，各環節之間相互獨立又相互關聯。圖1是工程施工質量管理過程。

1.2 工程質量管理中存在的問題

1.2.1 施工人員專業技能和素質不足

我國機電工程中一線施工人員的專業技能和責任心對工程質量、進度起著決定性的作用，工程質量管理人員應高度重視一線施工人員的管理，嚴格把控工程施工人員的施工質量。我國機電工程的從業人員隊伍大多是農民工組成，農民工因學歷低沒有相應經驗，缺乏施工質量意識和和專業知識，不按照我國相關標準或者設計圖紙要求施工，擅自違規操作影響工程施工質量。而工程的質量管理人員和技術人員因缺乏專業教育培訓，管理技能、施工技術和自身素質參差不齊，在工程質量管理中又偏重表面質量、工程造價和職責分工，輕視安全質量隱患、質量管理制度的約束，不重視工程整體質量，導致工程質量管理水平低、效果差。

1.2.2 缺乏材料質量管理和規范施工的意識

工程的施工原材料是保證施工質量的基礎，若施工原材料質量有問題即便施工技術再好、質量管理水平再高都不能有效控制工程質量。我國部分工程單位為了降低工程造價，通常喜歡選擇價格便宜、質量低劣的材料，或者選擇營業執照、手續不齊全的經銷商，導致不合格施工原材料混入工程中，影響工程施工質量。不同的人對同一件事情有不同的見解，因此我國工程施工不同的技術人員對施工設計圖紙和相關規范的理解不同，很多技術人員習慣按照自己的經驗和主觀見解施工和管理，無視施工設計圖紙要求和相關管理規范，嚴重影響工程施工質量。

1.2.3 不同工種相互影響

一般工程的規模比較大、施工周期比較長，在施工現場會應用不同專業的知識、技術和不同的設備。比如：機電安裝的電氣配管、母線橋架安裝、管道安裝、風管安裝、動力設備安裝等需要不同工種共同施工，施工時需要用到不同的安裝設備，這會導致不同工種、設備之間相互影響、相互制約，最終會影響工程施工質量和工期。

2 BIM技術理論分析

BIM技術是一種建筑信息模型，它利用數字化仿真技術將建筑工程中各施工環節的相關信息模擬出真實信息，在工程施工質量管理過程中進行策劃、維護和運行的信息共享、傳遞。我國的BIM技術的應用規范尚未編制出來，本文引用美國規范簡單介紹BIM技術。BIM技術主要由三部分組成，第一部分是BIM技術是建筑工程的物理、功能特性的數字表達，第二部分是BIM技術是一個共享資源庫，它可將工程施工中的各種信息分享、傳達給工程的相關技術人員。在工程施工過程中各部門、各利益單位可通過插入信息、提取信息、更改和優化信息實現各部門、各利益方的協同作業，減少施工過程中不同部門、不同利益方的爭執，減少施工現場不同工種、不同機械、不同設備之間的相互影響，避免施工技術人員對施工設計圖紙和規范產生誤解。工程質量管理可利用BIM的3D數字化信息技術構建工程質量管理的決策平臺和信息共享平臺，組建工程質量管理的3D模型信息資源庫，使工程各部門和利益方能夠通過BIM平臺和資源庫了解工程的整體情況，利用決策平臺和共享平臺管理工程質量，提高工程施工質量和效率。

3 BIM技術在工程質量管理中的應用手段

3.1 信息互用

BIM技術的核心是建筑工程3D或者多D信息模型，工程管理單位可以通過BIM技術構建的信息共享平臺控制工程施工質量，獲取工程各環節各施工階段的情況，提高工程質量管理部門的工作效率和工作質量。BIM技術在工程質量管理中運用的核心價值是信息互用，它是指工程施工過程中不同部門、各利益方和不同系統之間信息的共享。因為工程施工項目信息量比較大、種類比較多且繁雜、信息來源比較廣、信息系統不相互兼容共享，這導致工程各參與方之間信息交流困難，阻礙工程進度和工程質量管理。而且工程質量管理信息在交換、交流的過程中容易流失，使工程施工單位不得不反復重復一個工作，影響施工質量管理的效率。

BIM技術構建的信息共享功能統一工程數據交換的格式，工程所有參與方和信息系統統一采用IFC格式，實現了工程各軟件、各信息系統之間的兼容、共享。工程技術人員、質量管理人員等可在該BIM構建的信息系統中快速搜索需要的信息，且搜索到的信息真實、客觀、全面。根據BIM系統平臺共享的信息保質保量完成工作后，工程各參與人員可在BIM共享系統中更新信息，輸入施工環節相關信息，向其它成員真實、客觀、全面反映該環節施工的具體情況，這徹底解決了信息交換流失的問題，避免工程施工中出現重復施工的情況，提高了工程施工效率和工程質量管理效率。

3.2 多D信息模型

目前我國BIM技術建立的多D模型主要有3D、4D、5D、6D，其中3D和4D應用較為廣泛，5D和6D相對比較常見。BIM多D信息模型的建立主要是由專業工程師或者工程參與方利用BIM核心軟件建立多D信息模型，并整合工程各項目、各階段的模型形成工程質量管理的信息基礎以及相關功能運用基礎。BIM技術建立的多D信息模型與傳統模型相比，它為工程各項目、各階段預留較大空間，可方便工程后期的修改、更新。它統一各項目、各階段的信息交換格式，可以實現信息共享，為工程各項目、各階段質量管理的信息交流提供方便，且它不僅僅是具有靜態的物理屬性，它可實現工程質量管理信息的實時監督、更新、修改、提取，是一個動態管理系統。BIM將工程各階段、各項目建立的模型有機結合在一起形成整體模型，各模型系統相互兼容共享，具有同步、關聯、協調、可視、模擬、優化、可出圖等多種優點。如果工程其中一個階段的信息進行了修改、更新，其它與之相關的階段也會相應變更。

2D模型是只有長和寬的坐標，3D模型在2D的基礎上增加了高的坐標，4D是在3D的基礎上加上時間，5D是在4D的基礎上增加成本維度，6D是在5D的基礎上增加質量維度。

3.3 BIM技術在工程質量管理中的應用手段

BIM技術在工程質量管理中的應用手段主要有可視化、深化設計、碰撞檢查、虛擬施工、4D-5D施工資源動態質量管理、協調管理運行機制、三維激光掃描等方面，其中可視化應用手段主要是對BIM瀏覽器的應用，通過可視化現場進行工程施工管控、協調，確保工程施工質量。利用BIM收集的各環節信息結合BIM可視化技術、仿真技術對施工現場進行虛擬現場布置，方便工程施工真實現場的布置。BIM深化設計具有精確定位、布局合理等多種優點，經BIM技術設計的圖紙可仿真模擬工程真實模型，工程竣工后幾乎和模擬圖相同。

此外將BIM技術與三維激光掃射技術有機結合，可精確分析工程施工存在質量問題的變形走向，能夠整體或者部分測量工程施工質量情況。在施工過程中質量管理人員只需用三維激光掃描兩次或者兩次以上便可得到工程相關數據，將數據輸入BIM系統中便可生成工程整體或局部變形情況。兩種技術結合后明顯提高了工程質量管理的效率和水平，全面推動工程質量管理走向精細化。

4 BIM技術在工程全過程中的質量控制的應用

工程事前質量控制是指對工程施工前準備階段的質量控制，應用BIM技術控制準備階段的質量的工藝流程是先建立BIM信息模型，打好BIM技術在工程質量管理中應用的技術基礎。在BIM技術信息模型中應包括工程的幾何形狀、構件的類型和作用、構件原材料的信息等，建立好模型之后可利用其可視化、仿真模擬的功能共享給相關人員瀏覽，給施工人員進行小規模培訓。然后利用BIM技術的虛擬施工、虛擬漫游等制作施工組織方案等。事中控制運用BIM技術的工藝流程如圖2所示。

事后控制主要是對已經發生的質量問題采取補救措施，利用BIM技術對工程質量控制中存在問題的改善如表1所示。

5 結束語

在我國工程施工過程中最常見的問題是施工人員專業技能和素質不足，對原材料的質量管理不規范，施工技術人員誤解設計圖紙影響施工質量，現場不同工種會相互影響等。BIM技術的可視化、深化設計、碰撞檢查、虛擬施工、4D-5D施工資源動態質量管理、協調管理運行機制、三維激光掃描等手段可有效解決以上問題，將BIM技術應用在工程事前、事中、事后質量控制中，可明顯提高工程質量管理的效率和水平。

參考文獻：

[1]肖夢琪，莫世聰，熊峰，等.基于BIM的清單式施工質量控制方法[J].項目管理技術，2014，12（7）：63-67.

[2]呂書斌.基于BIM技術的建筑全生命周期的成本管理與應用[J].建筑技術與應用，2014：63-64.

[3]劉群.基于BIM技術的工程項目進度精細化管理[J].山西建筑，2015（32）.