BIM技術在施工階段四大控制中的應用探討

朱偉

摘要：施工過程控制目標主要為成本、安全、質量和工期的控制，做好這“四大控制”，可以提升建造業的日常生產效率和市場經濟效益，實現節約型生產。本文介紹了“四大控制”要素之間的關系，并闡述了BIM在每個控制流程中的應用。

關鍵詞：BIM技術;施工階段;四大控制;應用

在市場經濟發展中，企業早已達成向管理要效益的共識，而施工管理在我國建筑施工領域也已經走過了將近30年的歷程，并且逐漸向現代施工管理過渡，但在市場經濟體制逐步完善、社會經濟轉型加快的情況下，建筑企業為適應大環境，就必然要努力探索，形成更加精益、集約的施工管理方式。建筑信息建模（Building Information Modeling，BIM）是基于數字技術和建筑工程信息建立的一種虛擬仿真模型，不僅涵蓋了二維圖紙展示的結構與構件，而且還囊括了施工進度、施工環境等大量非幾何信息，并以其可出圖性、可視化和協調性、模擬性等功能特點，使建筑施工管理更加智能化。因此，將BIM技術用于施工過程，是當代建筑企業的必然選擇。

1施工過程中的“四大控制”

施工過程當中的“四大控制”是指對安全、成本、工期和質量的控制，整個控制過程屬于PDCA（Plan＼DO＼Check＼Action）循環過程，本質上就是希望通過全面質量管理來提升生產效益。在施工過程中，質量、安全及投資等四項控制要點間的存在對立統一的關系，比如：工程施工進度與投資之間正相關，加快進度就意味著要增加投資，并采取趕工措施實現及早竣工，工期越短，建設投資所發揮的經濟效益就越大;進度與質量、安全之間負相關，加快進度就意味著工人與機械設備需要超強工作，往往會造成人員疲勞、原料供應緊張以及設備維修等問題，從而影響到施工安全與工程質量;質量與其他控制目標之間正相關，通過安全控制避免或減少施工階段的不規范行為或不安全狀態，可以使進度、質量以及投資成本都得到保障。所以對于施工管理來說，四大控制目標都是其職能重點，不可以說哪個最重要，為建筑施工企業的生存與生產著想，就必須同時平衡工期、成本、工程質量和施工安全等多個方面的關系。

2BIM在施工過程的“四大控制”中的應用

2.1成本控制

隨著建造業的飛速發展，施工過程中逐漸暴露出很多問題，比如施工效率低、資源浪費嚴重等，都成為建造業向集約方向和效益方向發展的羈絆。據統計，施工階段的成本在建筑工程總造價中要占到90%以上，對于整個工程造價管理的成敗能起到決定性作用，所以成本控制才會成為工程管理的重點。

但基于2D圖紙的施工成本控制卻仍停留在階段性管理階段，往往只注重于事后的施工成本核算，反而忽略了事前、事中階段的成本管理，不能統籌全局，有很嚴重的被動性，難以應對巨大而復雜的成本計算問題。BIM作為數據共享技術，它能建立建筑工程的三維仿真模型，然后再借助BIM瀏覽器和BIM自動算量使一個建筑模型和算量結果能為多個部門所共享和多次利用，最終使成本降低。BIM技術聯合4D（在三維模型中融入時間進度信息）管理數據庫能夠更為精確和快速地完成框圖出價和直接計算匯總，實現對施工成本的動態控制。

2.2安全控制

基于2D圖紙的施工安全控制辦法無法進行可視化的安全效果演示，關于施工安全控制的注意事項以及相應的標準規范都只能在企業的安全工作會議或施工交底流程講解，沒有充分考慮到現場實際工況，而BIM技術憑借其可視化等功能特點，具有以下優勢：

（1）識別危險因素

BIM是以施工環節的項目信息為基礎構建的三維模型，所以其系統不僅涵蓋了施工過程中的投資計劃和進度計劃，而且還涵蓋了施工過程中涉及到的各種構件以及結構等其他所有信息，所以有準確識別出施工階段各種不安全因素的功能。

（2）劃分施工階段危險區域

在BIM系統完成對施工危險因素的識別以及信息總結之后，其可視化模型便能劃分施工中的危險元素，以不同顏色標注好建造過程中的每個空間位置，準確展現出施工中的安全位置和危險位置，然后對危險區域及其影響程度進行評估，用不同顏色標明其危險程度，做到提前控制，明確施工階段應當禁止的行為。

（3）空間沖突管理

在施工過程中，BIM技術既能使施工安全的靜態檢查產生設計沖突，又能動態仿真模擬不同進度下各個工序的邊界范圍以及具體的空間需求，能做到施工空間沖突管控，避免機械傷害或物體打擊類事故的發生。

（4）施工安全措施的確定

BIM系統能自動提出適用于現場實況的施工安全應急預案，使施工活動免于已識別危害的影響。

（5）安全評價

結合虛擬施工中已辨別的危險因素、危險區域以及已制定的安全控制措施，對虛擬施工模型進行調整，重新進入施工安全評價環節，直至達到安全要求為止。

（6）安全監控

利用視頻智能監控技術和BIM施工模型實現可視化的施工安全管理與監控。

2.3質量控制

建造業的施工質量控制實際上就是遵循PDCA循環原理和全面質量管理思想逐步展開質量控制。在傳統施工中常以事前召開質量控制方案討論會議、做好事前準備工作、事中現場跟蹤管理為質量控制方法。BIM技術是通過虛擬模型來預測施工過程中的重點部位，然后再應用虛擬模型完成事中質量管理，便于事后排除檢查。BIM實際上并沒有直接改進施工質量的功能，工程質量管理始終都在于對人的管理，從本質上來說，BIM僅僅是一項輔助人控制施工質量的技術手段。截止到當下，BIM主導型的質量控制大都是從技術層面出發，通過互聯網和新開發的BIM軟件功能來傳遞施工信息的，其主要優勢是能做到在事前控制以及事中控制，以4D施工模擬技術為工具，提前反復多次演示施工過程，可以查出施工階段存在的質量問題，繼而及時調整改善。另外，BIM技術能標注出已經產生質量問題的施工部位，采取事后補救措施，做到事后控制。

2.4進度控制

施工進度是一個涉及到投資成本、施工安全和生產效率的問題，所以進度控制才會成為“四大控制”的目標之～。進度控制一般是在與其它三大控制目標協調，并科學制定資源供應計劃、規范編制進度計劃和合理確定進度目標的基礎上，以施工任務委托合同為準則實現工期目標的。施工階段的進度控制往往是工期目標明確，但資源相對有限，并且還存在較多的干擾因素和各種各樣的不確定因素。通過在3D虛擬模型中添加空間要素和時間要素，可以實現BIM技術與工期進度管理的有機結合，最終做到4D虛擬施工。而采用基于BIM開發的4D模擬技術能實現對實際施工進度的精確掌握，并與進度計劃相對比，這樣能幫助人員排除未知因素，及時糾偏，優化使用有限的施工資源，科學布置場地，保證按照進度計劃實現預定工期目標。

3結束語

總之，BIM已經成為新常態背景下施工管理的重要革新技術，使用BIM技術，能輔助人員對施工階段的投資成本、安全質量、工期進度和工程質量進行科學控制，進一步優化施工資源的使用，充分利用投資費用，減少施工危害，保證進度計劃能夠有效實施，由此可見，BIM技術的前景十分廣闊，在建造行業有著極大的應用和發展空間。