BIM技術在工程建設過程中的幾點體會

■ 范穎偉 FAN Yingwei

0 引言

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，基于3D幾何模型，同時集合了建筑工程項目的各項相關信息數據作為基礎，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，實現建設項目物理和功能特性的數字化表達，最終變成共享的知識資源，為建筑從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供了可靠的依據[1,2,3]。

BIM的提出和發展，除了在技術上對建筑行業行為進行改革和創新外，更是對傳統的行業行為模式和管理方式的挑戰。BIM技術的完備性、關聯性和一致性，能夠有效提高工程的可實施性和可控制性，提高設計質量，減少過程返工，能夠提升建設管理水平和生產效率。

1 BIM的應用策劃

BIM作為一門新興的技術管理手段，事前策劃的完備和科學是其應用成功的前提。以上海中心大廈項目建設為例，項目建設過程中合計委托了二十多家咨詢公司，對于這樣一項跨專業、跨領域、跨流程、多方參與的BIM策劃工作，與傳統策劃步驟基本相同，其關注點仍為人、財、物、量、質、期以及配套的權限職責流程等要素。第一，確定團隊組織機構和各方關聯人，明確承擔的角色和定位，責權利分解到部門，落實到崗位人員；第二，需要設計出一套切合應用范圍和實際業務需求的總體流程圖，把握好工程的進度；第三，核定BIM實施所需的所有資源、培訓，確定溝通交換共享成果的方式和頻率等作為實施的保障；第四，確定BIM的行為基準和項目目標，通過共享的專業技術數據協同集成化應用，有效提升項目基準線。以上各點是前期項目策劃必備的過程。

2 BIM技術在不同階段的應用范圍和應用亮點

2.1 BIM技術在不同階段的應用范圍

首先，在項目方案規劃階段，對于BIM模型的精度要求比較簡單，更多體現的是項目的概念設計，對應可行性研究和方案論證階段的設計深度進行現狀建模和場地分析，幫助業主進行直觀的方案評審和決策，也可以根據模型中的數據對項目建設造價指數進行估算、概算，為后續設計階段提供數據基礎和指導性依據。

其次，在項目設計階段，此時即可全面鋪開基于BIM技術的各專業的協同工作。此階段，進行模型的集成，規范檢查、碰撞檢查、標準檢查和單構件驗證，并出具相應檢驗的報告。檢驗完畢，完成基于BIM模型的能耗分析、結構分析、采光分析、機電分析、LEED評估等，通過一模多用的快捷檢查手段，設計質量可得到了提升和保障。

最后，進入招標和施工階段，重點是按照工序搭接關系，對模型進行深化，實現動態模擬和管線綜合等精細化管理目標；項目竣工驗收完成以后，根據交付的數據模型，可以直接生成設備設施的維修維護管理檔案，可以實地通過二維碼掃描進行可視化管理，同時監控能耗狀況，并且對于空間管理、防火管理和應急管理均能實現數字化、信息化的全過程在線監控管理。

2.2 BIM技術應用亮點

BIM技術作為一種新興的管理模式，在建設過程中應用亮點主要體現在對傳統管理模式的變革。

2.2.1 進度管理

將模型進行4D合成，原理是利用Project或P6軟件程序中WBS編制程序文件，將結果直接導入到BIM技術的進度管理軟件中去，這就意味著進度管理工作站在了行業巨人的肩膀上，進行再升級和再創造，能夠實現人、材、機等資源的有效配置，也能同時關聯集成安全管控信息和流程，并且及時對前置任務和滯后任務進行分析，對施工進度、沖突和偏差進行預測、協調和控制，能夠輔助各方決策人員及時調整進度計劃和資源配置，實現進度管理的及時調整修正和安全管理的可控在控。

如圖1所示為優化后BIM3D模型進行4D施工模擬。對優化后BIM3D模型進行施工模擬，比選施工方案，指定施工進度，以此指導實際施工，盡早發現施工中的問題，確保實際進度與計劃進度相匹配。

如圖2所示為2018年9月10日現場拍攝的照片及2018年10月10日現場拍攝的照片。圖片表明，截至9月10日，現場實際進度四層已經澆筑完成，對比原定計劃超前3d。10月10日現場拍攝的照片表明現場在砌筑第2層建筑墻。

如圖3所示，運用BIM4D技術對項目整體施工流程進行推演，通過BIM模型和進度計劃的關聯，反應出項目實施過程中的進展情況及現場資源情況，在項目實施過程中指導各個專業協同施工，當施工進度出現問題的時候，直接預警項目的整體施工流程，方便項目管理者調配生產資源，以保障對業主的工期承諾。

2.2.2 質量管理

在質量管理方面，主要是將BIM融入到動態樣板引路中，通過在施工現場布置若干個觸摸式顯示屏，根據不同的項目進度和質量控制計劃，將施工樣板做法、質量控制要點、施工模擬動畫、現場平面布置等進行動態展示，為現場質量控制提供可視化服務。通過移動通信APP與BIM應用平臺軟件進行互聯互通，同時與3D激光掃描設備集成應用，實現“實測實量”和質量管理的閉合工作。

如圖4所示，在BIM5DPC端將構件與跟蹤事件關聯，并指定跟蹤人員對構件進行檢查，確保構件符合項目要求，從而保證工程質量。使用二維碼技術生成全景三維模型，可隨時隨地進行模型查詢。

2.2.3 成本管理

圖1 BIM4D施工模擬圖

BIM技術應用的最大收益體現在5D集成，成本管理方面的效益尤其突出[4]。與之配套的行業公司如廣聯達、魯班軟件等，都形成了成熟的BIM成本管理程序體系。5D模型不僅能統計工程量，還能動態模擬施工變化過程，實現對工程成本的實時監控功能，完成計量支付的不超付、不欠付的精準管控狀態。

造價軟件集成BIM信息以后，可以快速地對各種已知數據信息的構件進行統計分析，通過加載計算規則的自動化算量，將造價人員從繁瑣的機械勞動中解放出來，將更多的時間和精力用于更有價值的商務工作。除了計算更有效率，計算結果也更加準確。只要基于BIM技術算量軟件內置的算法、規則、定額和材料價格信息庫相同，就徹底打破了預算界的一個不成文的魔咒：“天下沒有兩份一模一樣的預算”。

基于模型的算量，每一個構件的信息和位置都能精確記錄，對構件交叉重疊部位的扣減和異形構件計算更科學。最大限度地減少了算量過程中的重復、漏項和缺項問題。這種貫徹全過程的信息統合數據庫和成本管理手段，解決了階段割裂和專業割裂的問題，避免了環節脫節、變更頻繁、結算扯皮等問題，保證了多維度成本分析的高效性和精準性，以及成本控制的有效性和針對性。

如圖5所示，實際成本細化到BIM 模型的構件級，周期性地進行實際成本與預算成本的比較分析，找出成本控制的薄弱環節，有效實現動態成本控制和成本風險控制。

如圖6所示，BIM5D平臺的應用，將原有的BIM 3D模型加入4D（時間）和5D（成本）兩個維度之后，可以形成一個與工程關聯度極為敏感的BIM 5D模型，能夠快速匯總不同時段、不同工作面與不同構件的工程量信息，從而實現工程量的動態統計，再利用BIM5D的造價軟件進行分析，最終得到整個項目的成本預算數據庫，作為施工成本基準。

圖2 綜合樓航拍全景圖

圖3 生產進度看板圖

圖4 二維碼交互平臺圖

圖5 BIM5D資金曲線模擬圖

圖6 BIM5D一鍵報量審核圖

3 BIM技術應用推廣過程中的問題和建議

首先，我國工程建設管理現狀和BIM技術協作高效發展的需求還不能完全匹配。目前現狀是除了實力雄厚的央企、國企等大型管理公司以外，我國項目管理組織仍然呈現散落性、小規模、臨時性的系統組織狀態。具體表現為人員流動性強、組織機構不穩定、制度流程不健全，此現狀決定了無法在廣泛領域內，大規模地形成有始有終、有組織、有傳承、有創新的以及完善的BIM技術推廣應用機制[5]。針對這一現狀，我國工程建設管理行業有關部門出臺了一系列政策法規及方案條例，比如，近期利用社保聯網開展的清理資質掛靠工作，優化了行業從業環境，能夠匹配確實有能力、有資質的人才到工程實際建設中去，禁止了名不副實的空殼施工管理亂象。隨著市場清理整頓工作的深入開展，工程管理行業必將會呈現出規范完善的管理模式。

其次，我國相關從業人員的專業技術水平參差不齊，暫時還無法滿足BIM技術應用的全方位、全行業的推廣需求。我國項目管理從業人員大多專業分工比較細，土建專業的對于機電水暖了解甚少，做設計的大多不懂施工，對于跨行業、跨專業的學習通常缺乏熱情開放的心態、創新并蓄的意識和實踐挑戰的勇氣。而要想把BIM技術的應用優勢發揮到極致，就要求業主單位、咨詢單位、設計單位、施工單位、監理單位、運維單位，對于BIM模型進行全方位、全過程的共享、交互和協作，以實現模型效益最大化。任何一個環節的薄弱都是一種系統性缺憾。針對這一現狀，相關部門適時推出一系列BIM工程師培訓、取證工作，這樣培養的BIM人才比較迅速，但是缺少規范性，因此也需要各高校重視起來，培養BIM方向的優秀人才。

除此之外，BIM技術應用相關的軟硬件要求較高，在以北上廣深為代表的大型城市，發展得較為迅速，因其不僅擁有得天獨厚的人才集聚優勢，并且物聯網和移動應用等客戶端的技術也在迅速普及與飛快發展，依托于云計算和大數據等服務端的技術，滿足了BIM技術數據信息的實時采集、高效分析、及時共享和隨時獲取，實現了真正的云端協同應用[6]。而對于我國欠發達的地區，技術知識更新的速度遲緩，管理手段和方法還停留在傳統模式，因此，政府相關配套政策也亟待出臺，來激勵BIM技術的發展和推廣應用。

4 結語

綜上所述，BIM技術在項目建設過程中，不同環節、不同專業的信息共享和無縫銜接，能夠提前規避和彌補傳統管理模式下易出現的管理漏洞和缺陷，減少由于信息孤島引起的項目返工和 失誤，實現了項目建設質量、進度、投資、安全目標的高標準移交，從而提高了項目的經濟效益和社會效益。所以，全生命周期、全方位協同作業的BIM技術的應用是現代化項目管理的必然趨勢，符合國家宏觀政策的價值導向，也是市場的高效先進性選擇和技術進步的內在驅動需求，發展國際通行的全過程BIM技術應用，既是適應行業發展的需要，也是我國發展“一帶一路”建設的必要手段之一。BIM共享技術的推廣和應用，雖任重道遠，但必將繼往開來遍地開花。