BIM技術(shù)在施工階段應(yīng)用面臨的問題探討

閆 晶，王 莉

(常熟理工學(xué)院，江蘇 常熟 215500)

1 緒論

BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型,是在建設(shè)工程及設(shè)施全生命期內(nèi)，對其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并依此設(shè)計、施工、運(yùn)營的過程和結(jié)果的總稱。BIM能夠有效的輔助建筑工程領(lǐng)域的信息集成、交互及協(xié)同工作，是實現(xiàn)建筑生命期管理的關(guān)鍵。

BIM技術(shù)已經(jīng)受到西方發(fā)達(dá)國家的重視，成為衡量一個建筑企業(yè)信息化能力的重要標(biāo)志。2010年，英國和法國BIM應(yīng)用率已達(dá)35%，2012年，美國BIM應(yīng)用率已達(dá)71%。而2005年，BIM的概念才逐步在國內(nèi)被認(rèn)知。2008年在上海中心項目首次應(yīng)用BIM技術(shù)。2011年，中國出現(xiàn)第一個BIM研究中心。2012年開始，政府部門逐步開始接觸并推廣BIM。2016年，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》。

《關(guān)于改革和完善房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施工程招標(biāo)投標(biāo)制度的實施意見》(自 2017年10月1日起施行)及《江蘇省房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施工程施工招標(biāo)評標(biāo)辦法》指出“招標(biāo)人應(yīng)根據(jù)招標(biāo)項目實際情況，在招標(biāo)文件施工組織設(shè)計中增加BIM等信息技術(shù)的內(nèi)容”。由此可以看出BIM技術(shù)正在成為施工企業(yè)獲取承包項目乃至施工過程中降低施工成本、提高施工質(zhì)量、縮短工期的重要依托。

雖然國家政策加大了對BIM技術(shù)的推廣力度，但是BIM應(yīng)用的深度和廣度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，尤其在施工階段的應(yīng)用還存在不少問題。

2 BIM在施工階段的主要應(yīng)用方向

2.1 深化設(shè)計

在施工階段，應(yīng)用BIM能夠完成現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝工程等的深化設(shè)計，輸出二維圖、三維模型、工程量統(tǒng)計清單、碰撞檢查分析報告等。現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化設(shè)計內(nèi)容包括二次結(jié)構(gòu)設(shè)計、預(yù)留孔洞設(shè)計、節(jié)點設(shè)計、預(yù)埋件設(shè)計等；預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計內(nèi)容包括構(gòu)件平面布置、拆分、設(shè)計，以及節(jié)點設(shè)計等；鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計內(nèi)容包括節(jié)點設(shè)計、預(yù)留孔洞、預(yù)埋件設(shè)計、專業(yè)協(xié)調(diào)、焊縫和螺栓連接驗算等；機(jī)電安裝工程深化設(shè)計包括給水排水、暖通空調(diào)、建筑電氣等系統(tǒng)，詳細(xì)內(nèi)容包括設(shè)備選型、設(shè)備布置及管理、專業(yè)協(xié)調(diào)、管線綜合、凈空控制、參數(shù)復(fù)核、支吊架設(shè)計及荷載驗算、機(jī)電末端和預(yù)留預(yù)埋定位等。

2.2 施工模擬

工程項目施工模擬包括施工組織模擬和施工工藝模擬，均可應(yīng)用BIM完成。

應(yīng)用BIM進(jìn)行施工組織模擬時，可將工序安排、資源配置、平面布置、進(jìn)度計劃等與BIM模型關(guān)聯(lián)，按施工組織流程進(jìn)行模擬。其中工序安排模擬可根據(jù)施工內(nèi)容、工藝選擇及配套資源等，明確工序間的搭接、穿插等關(guān)系，優(yōu)化項目工序安排；資源配置模擬可根據(jù)施工進(jìn)度計劃、合同信息以及各施工工藝對資源的需求等，優(yōu)化資源配置計劃等。

應(yīng)用BIM進(jìn)行施工模擬的主要內(nèi)容包括土方工程、大型設(shè)備及構(gòu)件安裝、腳手架工程等。其中土方工程施工工藝模擬可根據(jù)開挖量、開挖順序、開挖機(jī)械數(shù)量、土方運(yùn)輸車輛運(yùn)輸能力、基坑支護(hù)類型等因素優(yōu)化土方工程施工工藝；大型設(shè)備及構(gòu)件安裝工藝模擬應(yīng)綜合分析柱梁板墻、障礙物等因素，優(yōu)化大型設(shè)備及構(gòu)件進(jìn)場時間點、吊裝運(yùn)輸路徑和預(yù)留孔洞等；腳手架施工工藝模擬可綜合分析腳手架組合形式、搭設(shè)順序、安全網(wǎng)架設(shè)、連墻桿搭設(shè)、卸料平臺與腳手架關(guān)系等因素，優(yōu)化腳手架方案。

2.3 項目管理

應(yīng)用BIM進(jìn)行項目管理包括進(jìn)度管理、成本管理、質(zhì)量管理等。BIM可完成工作分解結(jié)構(gòu)創(chuàng)建、計劃編制、與進(jìn)度相對應(yīng)的工程量計算、資源配置、進(jìn)度計劃優(yōu)化、進(jìn)度計劃審查、形象進(jìn)度可視化等，并將實際進(jìn)度和計劃進(jìn)度跟蹤對比分析進(jìn)行進(jìn)度預(yù)警、進(jìn)度偏差分析、進(jìn)度計劃調(diào)整等。

應(yīng)用BIM進(jìn)行成本管理時，可根據(jù)項目特點或成本控制需求，編制不同層次、不同周期及不同參與方的成本計劃，并根據(jù)實際情況進(jìn)行三算對比、成本核算、成本分析等。

應(yīng)用BIM進(jìn)行質(zhì)量管理時，可根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況和工作計劃，對質(zhì)量控制點和危險源進(jìn)行動態(tài)管理，進(jìn)行質(zhì)量問題處理、質(zhì)量驗收、質(zhì)量問題分析等。

3 BIM在施工階段應(yīng)用存在的主要問題

雖然BIM技術(shù)能夠滿足施工階段各種管理工作的需要，并且能夠提高管理效率及工程質(zhì)量。但從目前的實際情況看，大型施工企業(yè)的BIM應(yīng)用率相對較高，而中等規(guī)模以下的施工企業(yè)的BIM應(yīng)用率很低。其原因表現(xiàn)為多個方面，最主要的是企業(yè)重視程度不夠、專業(yè)技術(shù)人才資源不足以及軟件本身功能尚不完善。

3.1 企業(yè)重視程度不夠

自古以來，建設(shè)工程施工的機(jī)械化程度都不高，決定了建筑行業(yè)屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，每一棟建筑產(chǎn)品都依靠大量的瓦工、木工、鋼筋工、腳手架工等的勞動付出完成。建筑產(chǎn)品的精細(xì)化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他工業(yè)行業(yè)。對施工過程的粗放式管理思想已經(jīng)根植于施工企業(yè)的管理者頭腦中。而BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠使施工過程的成本管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安全管理等更精細(xì)化，但這種精細(xì)化需要企業(yè)做出一系列的變革，包括調(diào)整相應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)、管理職能，購買一系列BIM軟件，培養(yǎng)懂得軟件操作的管理人員等。而目前大多數(shù)施工企業(yè)尚未認(rèn)識到BIM的作用，機(jī)構(gòu)調(diào)整又可能影響企業(yè)的人力安排，軟件購買則會增加企業(yè)的成本，這一系列因素都影響了BIM在施工階段的應(yīng)用率。

3.2 BIM相關(guān)人才資源不足

施工階段各企業(yè)崗位劃分很細(xì)，通常由技術(shù)員、施工員、質(zhì)量員、安全員、資料員、造價員等完成相應(yīng)的施工管理工作，每個崗位各司其職，分管一攤工作。而BIM的特點和優(yōu)勢之一是協(xié)同性，除了指建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位等之間的協(xié)同性之外，亦指某個階段各項工作的協(xié)同性。這就要求BIM工程師需要了解多階段、多崗位的需求，并統(tǒng)合應(yīng)用到BIM系統(tǒng)中。而傳統(tǒng)的崗位劃分對這種協(xié)同性作用的發(fā)揮帶來了巨大的負(fù)面影響，影響了BIM在施工階段的效益。而且，上述各個崗位以往的施工管理工作基本屬于粗放式管理。其中只有造價員、資料員兩個崗位的工作會一定程度上借助于計算機(jī)完成，其余大部分管理人員在工作過程中基本不接觸計算機(jī)，尤其是部分年齡較大的安全員、質(zhì)量員等甚至不懂計算機(jī)操作。而BIM技術(shù)是高度依賴于計算機(jī)，并通過多種軟件共同實現(xiàn)其高效管理的功能，因此原有施工企業(yè)的管理人員應(yīng)用BIM的基礎(chǔ)非常薄弱。且造價員和資料員一般也只會應(yīng)用造價軟件或資料管理軟件，若未經(jīng)過專門的自我學(xué)習(xí)或培訓(xùn)，根本無法掌握BIM技術(shù)所需要的深化設(shè)計及項目管理等能力。由此可看出，若想在施工階段推廣應(yīng)用BIM技術(shù)，現(xiàn)有施工企業(yè)存在嚴(yán)重的人才資源短缺現(xiàn)象。

另外，剛剛進(jìn)入施工企業(yè)的應(yīng)屆畢業(yè)生也難以滿足用人單位進(jìn)行BIM技術(shù)應(yīng)用的需求。其主要原因是BIM屬近幾年新興事物，我國高校建筑工程、工程管理、土木工程等相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)計劃一般在招生前即已確定，期間一般不允許隨意修改。即2018年的畢業(yè)生在大學(xué)期間能學(xué)習(xí)哪些課程于2014年左右即已確定，而當(dāng)時BIM還沒有被充分認(rèn)知。即使有的學(xué)校計劃開設(shè)相關(guān)課程，但由于師資力量、實驗條件等教學(xué)資源的限制，使學(xué)生的應(yīng)用能力無法滿足企業(yè)的需要。

3.3 軟件功能尚不完善

BIM技術(shù)的應(yīng)用需要依托一系列相關(guān)軟件來實現(xiàn)。其中最重要的基礎(chǔ)是BIM模型創(chuàng)建軟件。目前市場上應(yīng)用的BIM模型創(chuàng)建軟件主要是Autodesk Revit系列、Gehry Technologies、 Digital Project等。其中在國內(nèi)應(yīng)用最廣、知名度最高的是Revit系列軟件。除了上述模型創(chuàng)建軟件之外，還有Lumion、Navisworks、Tekla Structure、探索者、廣聯(lián)達(dá)、魯班等軟件與模型創(chuàng)建軟件配合使用才能完成深化設(shè)計、碰撞檢查、工程量計算、進(jìn)度管理等工作。這些軟件自身的功能以及彼此之間的接口與兼容性決定了BIM技術(shù)應(yīng)用的效率與效果。

上述軟件當(dāng)中大部分是國外開發(fā)的軟件。其中建模軟件的操作本身比較復(fù)雜，另外由于國情、政策、法規(guī)、工程量計算規(guī)則等的不同，導(dǎo)致國外開發(fā)的軟件在某些方面無法滿足企業(yè)的需要。這就需要國內(nèi)開發(fā)的軟件與之對接，或者由專業(yè)人員對軟件進(jìn)行二次開發(fā)，以滿足企業(yè)的管理需要。例如使用Revit軟件建模后，不能直接輸出符合我國工程量計算規(guī)則的工程量，而需導(dǎo)入到廣聯(lián)達(dá)或魯班等算量軟件后，再導(dǎo)出的工程量清單才是準(zhǔn)確的。但在導(dǎo)入國內(nèi)相關(guān)軟件過程中，由于軟件接口等問題，同樣容易出現(xiàn)錯誤。對施工企業(yè)原有的技術(shù)管理人員來講，由于專業(yè)的限制，想對軟件進(jìn)行二次開發(fā)是根本無法實現(xiàn)的。要完成這一工作，企業(yè)必須招聘專門的軟件開發(fā)人員，這對企業(yè)管理同樣帶來了問題。

4 解決對策

BIM技術(shù)在施工管理過程中的運(yùn)用及推廣不可避免會存在一定難度，但BIM技術(shù)的應(yīng)用和推廣能夠促進(jìn)建筑信息化的快速發(fā)展，因此建設(shè)單位及施工單位等相關(guān)主體應(yīng)該積極探索有效途徑，解決BIM技術(shù)應(yīng)用過程中存在的一系列問題。

4.1 以建設(shè)單位為主體引導(dǎo)BIM技術(shù)的應(yīng)用

基于BIM進(jìn)行工程項目建設(shè)管理的最大受益方是建設(shè)單位，因為BIM技術(shù)的應(yīng)用能更好地體現(xiàn)建設(shè)意圖，建設(shè)單位能夠更好地參與項目設(shè)計、施工管理，能夠降低建設(shè)成本，為BIM的全過程應(yīng)用提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐。因此建設(shè)單位要成為BIM技術(shù)在施工階段應(yīng)用的堅決擁護(hù)者，積極參與、推動BIM技術(shù)的推廣與應(yīng)用，促進(jìn)BIM技術(shù)價值的真正發(fā)揮。而施工企業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)能夠獲得的效益雖然也是顯而易見的，但因為前面所說的應(yīng)用BIM技術(shù)需要對企業(yè)組織架構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，同時會增加企業(yè)的成本，而且其效益的實現(xiàn)需要經(jīng)歷一個漸進(jìn)的過程，由此可看出施工企業(yè)很少會積極主動地去應(yīng)用BIM技術(shù)。此時建設(shè)單位應(yīng)采取具體措施積極促進(jìn)BIM技術(shù)在項目建設(shè)全過程中的應(yīng)用，例如在設(shè)計階段即開始應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計和分析，在招投標(biāo)階段要求投標(biāo)單位應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行報價及方案編制，在施工階段要求施工單位應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行項目管理，在運(yùn)維階段要求物業(yè)單位應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行運(yùn)維管理。設(shè)計階段完成的設(shè)計模型可以提供給投標(biāo)單位及施工單位使用，施工單位完成的竣工模型可以提供給運(yùn)維單位使用，而不需要每個階段的主體重復(fù)建模，浪費(fèi)人力、物力及時間等資源，能夠更好地促進(jìn)BIM技術(shù)在項目全生命周期的應(yīng)用。

施工單位等各項目參與方都要盡快轉(zhuǎn)變觀念，接受BIM理念并盡快采用BIM技術(shù)。要根據(jù)需要調(diào)整組織架構(gòu)(比如設(shè)立BIM中心或在相關(guān)部門設(shè)立BIM崗位)，購買施工過程需要應(yīng)用的相關(guān)BIM軟件，并做好應(yīng)用BIM技術(shù)的人員準(zhǔn)備。

4.2 多管齊下加快BIM專業(yè)人才的培養(yǎng)

BIM技術(shù)能夠盡快得到推廣和應(yīng)用，其關(guān)鍵在于要有一批懂得BIM技術(shù)的專業(yè)人才隊伍。對于施工企業(yè)來講，BIM專業(yè)人才是嚴(yán)重缺乏的。為了盡快滿足BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以采取如下措施：

(1)施工企業(yè)做好BIM人才的內(nèi)部培養(yǎng)。從企業(yè)現(xiàn)有技術(shù)管理崗位中挑選計算機(jī)基礎(chǔ)扎實、并對BIM技術(shù)有濃厚興趣的員工做為BIM專業(yè)人才的培養(yǎng)對象。培養(yǎng)方式包括請進(jìn)來和走出去兩種，即邀請專業(yè)的BIM培訓(xùn)師到企業(yè)對其進(jìn)行集中培訓(xùn)，或者派員工參加行業(yè)或其它機(jī)構(gòu)組織的培訓(xùn)。

(2)招聘有基礎(chǔ)或有經(jīng)驗的BIM人才。BIM技術(shù)的應(yīng)用雖然才剛剛開始，但仍不乏部分人員出于興趣或捕捉到了社會發(fā)展的方向，而提前掌握了BIM相關(guān)技術(shù)。這些人所掌握的BIM技術(shù)雖然未必與施工企業(yè)的需要完全一致，但因為他們比第1種情況選拔出來的員工有更好的基礎(chǔ)，因此經(jīng)過較短的轉(zhuǎn)型培訓(xùn)即能夠滿足企業(yè)需要。

(3)校企合作培養(yǎng)BIM專業(yè)人才。雖然崗前的培訓(xùn)是必不可少的，但高校應(yīng)充分發(fā)揮為企業(yè)輸送BIM人才的作用。高校應(yīng)積極調(diào)整建筑相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，增加BIM相關(guān)課程，尤其是實踐類課程。學(xué)生在校期間掌握了BIM建模、深化設(shè)計、項目管理等技術(shù)，畢業(yè)后能夠直接應(yīng)用BIM技術(shù)參與建設(shè)項目的管理。大型施工企業(yè)也可以直接與高校聯(lián)合，設(shè)立校企業(yè)合作班，提前介入學(xué)生培養(yǎng)過程，使學(xué)生的培養(yǎng)更滿足企業(yè)的需求。

4.3 加快滿足我國國情需要的BIM相關(guān)軟件的開發(fā)

軟件開發(fā)企業(yè)應(yīng)結(jié)合我國相關(guān)法律、法規(guī)及建設(shè)工程的實際情況開發(fā)施工階段進(jìn)行深化設(shè)計、項目管理等的專業(yè)軟件，使這些軟件真正成為提高企業(yè)管理效益、提高工程質(zhì)量、降低成本的便捷工具。政府應(yīng)出臺相關(guān)政策引導(dǎo)軟件開發(fā)企業(yè)做好軟件之間的接口功能，改進(jìn)軟件的兼容性，使某一階段、某一企業(yè)的BIM產(chǎn)品能夠在應(yīng)用不同品牌、功能的軟件時能夠無縫對接，而無需重復(fù)勞動，以免增加企業(yè)成本，降低BIM技術(shù)的應(yīng)用效率。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用包括深化設(shè)計、碰撞檢查、虛擬施工，有效協(xié)同、成本管理、進(jìn)度管理等，可以集成工程資源、進(jìn)度、成本等信息，提高施工組織協(xié)調(diào)的有效性，實現(xiàn)對建設(shè)項目的有效管理、降低風(fēng)險、提高質(zhì)量，提高施工企業(yè)的綜合實力。

現(xiàn)階段，我國雖然處于BIM技術(shù)從設(shè)計階段向施工階段過渡的時期，存在施工企業(yè)對BIM技術(shù)應(yīng)用不夠重視、專業(yè)人才缺乏、軟件功能不完善等問題，但是基于行業(yè)發(fā)展的大方向以及BIM的種種優(yōu)點，BIM技術(shù)將會成為我國建筑業(yè)發(fā)展的主流方向，相關(guān)主體應(yīng)該著力尋找有效措施促進(jìn)BIM技術(shù)的推廣與應(yīng)用。