信息化技術在工程建設中的應用

周 娜

（中鐵十六局集團鐵運工程有限公司 內蒙古鄂爾多斯市 017000）

1 引言

建筑業信息化是建筑業發展戰略的重要組成部分，也是建筑業轉變發展方式、提質增效、節能減排的必然要求，對建筑業綠色發展、提高人民生活品質具有重要意義。

2006年中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《2006—2020年國家信息化發展戰略》提出大力推進信息化，是國家發展現代化建設的全局性戰略舉措[1-5]。建筑業是我國支柱型產業，建筑業的信息化建設至關重要。建筑業的信息化是指運用信息化技術，改造建筑業生產方式，提升建筑業的核心競爭力，提高建筑業管理部門的決策水平、管理和服務水平。我國建筑業體量大但信息化水平低，存在較大提升空間。中國產業發展研究網針對2017年中國的建筑信息化發展趨勢做了統計和分析，近年來建筑業的產值一直保持著良好的增長態勢，始終保持 6%以上的比重占據國內 GDP的領先一席，2016 年我國建筑業總產值達到 19.36 萬億元，其中建筑業增加值達到 4.95 萬億元，超越美國位居全球第一。但與此相對的是，我國以0.03%的建筑業信息化率遠遠落后于平均水平為0.3%的國際建筑業信息化率，差距高達 10 倍左右。基于我國建筑業現有的龐大體量測算，信息化率每提升 0.1%個百分點，市場的增量將近200億元，未來提升的空間巨大。

2 信息化技術在工程建設中的應用現狀

目前我國的建筑行業雖然已經開始重視信息化技術的應用，但是在工程建設中信息技術的推進還是比較緩慢的。首先，工程建設中的管理者對信息化技術的重視不夠，沒有深刻意識到信息化給工程建設創造的巨大利潤和價值，普及度比較低。由于管理者對工程項目的規范工作流程和項目的實時調度與監控不了解，沒有將信息化技術應用到工程建設的全生命周期中，只停留在部門級的應用，大部分環節采用的還是傳統的管理模式；其次，國內信息化技術人才比較匱乏，尤其是高級信息技術人才，建筑工程管理人員和技術人員雖然具有豐富的工程建設經驗和建筑專業知識，但是缺乏信息技術方面的知識；再次，國內的信息技術軟件只是停留在工程建設的階段性應用和局部應用上，相關軟件也比較少。國外軟件以英文版較多，功能上并不能完美契合國內企業，而且費用都比較昂貴，軟件的維護和升級具有一定的困難，因此只有一小部分企業采用了信息化技術，大多數工程在建設中信息化推進工作都停留在形象工程，沒有真正落地，嚴重影響了國內信息化技術在工程建設中的推進。

3 BIM技術引領建筑信息化最前沿

2016 年9月住建部印發《2016-2020 年建筑業信息化發展綱要》（簡稱《綱要》），“十三五”時期，提出全面提高建筑業信息化水平，著力增強BIM、云計算、大數據、智能化、物聯網等信息技術在工程中的集成應用能力，積極探索“互聯網+”形勢下管理、生產的新模式，深入研究BIM、物聯網等技術的創新應用，創新商業模式，增強核心競爭力，實現跨越式發展。《綱要》對“十三五”時期建筑業信息化進展做出全盤規劃，BIM[6-10]是十三五建筑業信息化技術發展的重要內容。

2018年BIM技術迅速在國內各個企業進行推進，建筑行業將借助 BIM技術再次實現數量級的生產效率提升。BIM 技術覆蓋建筑全生命周期的特性將徹底改變整個行業固有的信息孤島問題，用更高程度的數字化及信息整合對包括設計、招投標、施工和運維在內的建筑全產業鏈進行優化。據中國建筑研究院統計，使用 BIM 技術對項目效益的提升效果極其顯著：在項目準備階段，能夠將工程造價估算精確度控制在 3%范圍內，同時估算耗時縮短 80%，并能夠通過及時發現和解決潛在的問題將合同價格降低 10%；在項目實施階段，能夠消除 40%預算外變更，縮短 7%的項目工期，加快投資回報的速度。

4 BIM技術在工程建設中的應用

4.1 工程建設方案可行性研究階段

工程建設方案的可行性研究主要包括技術可行性與經濟可行性研究，傳統的工作模式是組織相關專家進行討論、研究與計算，需要花費大量的精力、時間、金錢去做這項工作。BIM技術可以為甲方或者業主提供項目的概要模型，可以用來進行各種方案的推演、模擬、計算與分析，通過模型中的數據可以快速的進行分析與計算，節省大量的時間與人力勞動，尤其是幫助業主分析哪個方案的景觀好、朝向好、建筑空間面積最大等，從而實現建筑面積最大和高租售價格。此外BIM技術還能幫助業主提前了解建筑的風格、造型以及真實情況下的信息，比如，可以幫助業主對建筑物的日照、采光、通風、取暖等能耗進行模擬與計算，在保證建筑物功能滿足業主需求的同時，以工程項目的全生命周期為出發點，考慮建造成本和能耗成本，在技術和經濟可行性論證方面為業主提供了幫助。

4.2 工程建設方案設計階段

首先，BIM共享平臺使得三維協同設計成為可能，建筑、結構、給排水、暖通、電氣等各個專業可以基于同一個模型進行工作，各個專業設計自己的模型，其它專業不需要等待提資，就可以立刻看到其他人的修改，并能直觀的看到設計中的問題，及時溝通解決，從而在真正意義上實現三維集成協同設計。其次，設計師可以通過三維模型進行綜合管線的碰撞檢查，通過碰撞檢查分析，提前對項目中不同專業（結構、暖通、消防、給排水、電氣橋架等）在空間上的碰撞沖突進行預警，優化設計施工圖，減少施工現場的變更和返工，縮短工期，節約造價。再次，利用BIM模型的三維數據對空間進行凈高分析，可視化的得出設計時凈高的瓶頸位，可以優化設計方案，滿足業主對凈高空間的要求。

4.3 工程建設招投標階段

在招標控制環節，項目招標單位或者建設單位向投標人提供的準確而全面的工程量清單是招標文件的關鍵組成部分，工程量清單的導出與計算是招投標階段耗費人力和時間最多的工作。BIM模型中富含大量的、真實的工程數據，利用BIM模型可以方便地提取建筑構件的各種信息進行統計分析，快速地形成工程量清單，從而顛覆傳統的工作模式，大大減少因人工操作帶來的潛在錯誤，提高了效率和準確性。BIM技術可以根據模型中提取的工程量清單結合定額計價計算出項目的總概算；隨著設計的逐步深化，項目在結構、規模方面可能會發生變更，經過BIM模型導出的工程概預算可以為項目各個參與方提供決策和依據，以便簽訂最終的招投標合同。經過實踐證明，BIM能夠將造價估算控制在3%精確度范圍內，同時估算耗時縮短 80%。

4.4 工程建設實施階段

（1）場地布置

為了保障工程施工的順利進行，必須合理安排和規劃施工場地。現在越來越多的工程項目都面臨施工作業面大、距離周邊建筑物距離近、綠色施工和文明安全施工要求高等問題，利用BIM技術可以分別創建工程周邊地形模型、施工場地模型、建筑物模型、施工設備模型、資源模型等，然后利用這些模型進行現場布置模擬，結合工程施工進度計劃，可以直觀形象地模擬施工各個階段的現場布置情況，以更加科學的方式合理、高效的布置現場。

（2）三維技術交底

施工過程中利用BIM模型對工程關鍵、復雜節點及部分施工工藝的進行虛擬建造過程演示，優化施工方案。如利用BIM模型局部模擬高支模的腳手架搭設，用于施工班組技術交底。BIM技術不僅能直觀的對三維模型進行瀏覽與審視，還能精確的統計出如鋼筋、模板、腳手架等復雜分部工程的工程量，為進度控制、質量控制、成本控制等提供可靠依據。

（3）4D施工模擬、優化施工方案

通過4D施工模擬軟件，將BIM模型與施工進度計劃相結合，以動態的三維效果模擬整個施工過程，提前發現施工中可能出現的問題，為項目合理制定施工計劃、精確掌握施工進度、優化使用施工資源、高效地布施工置場地提供了依據。同時，通過4D施工模擬，可以模擬起重機、腳手架、塔吊等臨時性設備的調度時間，為優化整體進度安排、節約成本、縮短工期提供了幫助。

（4）基于BIM的物資管理

BIM模型是一個豐富的數據庫，除了包含建筑構件的幾何信息外，還包括各種材料信息、成本信息、時間信息等，施工過程中通過時間信息可提取施工各階段材料的需用用量，跟蹤材料的采購與物流過程、庫存消耗等物資管理應用。

（5）深化設計

通過BIM三維可視化功能，利用科學的手段對復雜的技術節點進行深化，使得整個技術節點具備可操作、可協調、可溝通性，如鋼結構深化設計、砌體深化設計、幕墻深化設計、管線綜合布局深化設計。

4.5 工程建設運維階段

工程的運營維護一般是指通過竣工圖紙，再配合 Excel表格對建筑中各個系統、設備等相關數據進行了解，這樣既缺乏時效性，也不夠直觀性。工程運維人員利用BIM模型可以快速的了解并熟悉建筑物的結構情況，建筑物內部各種設備參數、各專業管道的布局和走向，可以快速定位出問題的設備和管線，及時維護建筑及其內部運行的系統。例如，當物業的運維人員發現管線滲漏問題，可以通過BIM系統中的模型和數據檢查有嫌疑的設備，并獲得相關設備的規格、零件號碼、維修時間、更換時間和其它信息，快速找到問題并及時維護，而不是在整棟建筑內進行查找問題源。

5 結語

BIM技術為工程建設中信息化技術的應用提供了新方法和新手段，是建筑工程進行信息化建設的重要內容，BIM技術能夠應用在工程建設的各個階段，包括規劃、設計、施工、運維等階段，提高了管理的效率，增強了建筑工程的質量。BIM+是建筑工程信息化發展的未來趨勢，隨著建筑信息模型及其他技術的發展，利用“BIM+GIS+物聯網”聯合云計算、 3D打印、虛擬現實、數字化加工、智能測量等技術形成BIM+，實現建筑項目的全生命周期管理，進行智慧城市的建設，是建筑業信息化發展的必然趨勢，必將成為建筑業的又一次革命。