BIM技術在數字化項目管理中的應用

吳京戎，熊能超，姜金延

（湖北工業大學，湖北武漢 430068）

1 BIM數字化項目管理體系概述

1.1 BIM相關概念

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），結合BIM的幾大特性：協調性、可視化、模擬性、優化性和可出圖性［1］，把三維數字技術作為基礎，使建筑工程項目上的各種相關信息進行數據模型集成表達。將BIM數字化技術最直接地應用到建筑工程中，有利于解決在現實中無法準確描述的問題，使相關設計人員和工程技術人員對各種建筑信息做出最正確的應對，為項目管理協同工作起到重要的指導作用［2］。

1.2 BIM數字化項目管理

建筑信息模型是一種管理、設計、建造和運維的數字化方法，支持建筑工程的信息集成管理工作，為提升建筑工程項目全過程質量和降低工程風險做出了卓越的貢獻。由于BIM技術需要支持工程項目的全生命周期的信息集成管理，因此BIM作為一種復合結構模型，不僅包含了給予幾何圖形及數據有關的數據模型，也包含了與管理行為有關的行為模型，這兩者相互結合關聯為數據賦予新的意義，因此可以模擬真實世界的活動行為，例如施工現場模擬、構件吊裝模擬和日照模擬等，為項目管理活動帶來了極大的便捷性和科學性［3-4］。

為了進一步協助建設項目的建設與優化，促進數字化項目管理體系的建立，加強各方面的系統管理和各層次的協調，確保BIM技術在項目中更高效地落地和實施。以BIM技術的可視化、仿真模擬為基礎搭建項目管理體系，解決工程建設過程中遇到的重點和難點。如項目機電系統中的管線綜合碰撞檢查與優化設計、施工現場模擬等。將傳統的工程項目管理數字化和標準化，進而將線下的工程項目管理工作轉移到線上。建筑行業的組織管理需要采用數字技術來實現建筑信息模型，而BIM技術正好提供了這樣的契機，為數字化項目管理打下了堅實的基礎。

2 工程概況及項目運用BIM技術的優勢

2.1 工程概況

深圳裕璟幸福家園項目位于深圳市坪山區深圳監獄北側，共3棟塔樓（1號、2號、3號），建筑高度分別為92.8 m（1號樓、2號樓）、95.9 m（3號樓），總建筑面積64 050 m2，項目總造價1.97億元。該項目結構形式為裝配整體式剪力墻結構，由中國建筑股份有限公司、中建科技有限公司EPC總承包。

2.2 BIM技術在本EPC總承包項目的應用優勢分析

2.2.1 項目協同設計管理

在項目設計階段運用BIM技術進行協同設計管理，可以把施工和生產階段的問題提前到設計階段，使設計階段和施工階段更好地聯系起來，信息交互，更好地發揮協同設計管理的作用。項目協同設計管理主要過程分為3個層級：第一層級異步協同，基于對象建模；第二層級同步協同，基于模型協同；第三層級同步協同，基于網絡集成。以設計階段為主導，把設計、生產和施工有機協同，實現BIM數字化項目協同設計管理，如圖1所示。

2.2.2 項目管理系統化

圖1 協同設計框管理框架

把項目管理和BIM數字化技術結合起來，加強了在EPC模式下項目的BIM數字化技術應用實施。以BIM數字化技術作為基礎，從工程管理模式的視角，提出適合的管理模式構建思路為本項目進行服務，而BIM數字化技術可以實現EPC項目設計、生產、施工、運維的全生命周期的信息化管理，達到整合全產業鏈，節省時間，減少設計的誤差，優化設計，降低工程造價的效果，從而在最大程度上發揮出本項目的經濟效益［5］。

2.2.3 實現工程建設的高度組織化

EPC項目的總承包商需要將各方協調的主要應用點集中編制在實施流程中，利用BIM數字化技術對項目的整體工作部署進行實時管控，明確各個部分工作的銜接性。其他的項目參與方也需要以項目的整體目標為中心，制定基于BIM技術的項目組織計劃，劃分組織結構，進而實現工程項目建設的高度組織化。

3 項目組織及管理

3.1 BIM策劃管理

本項目基于EPC總承包的管理理念，運用BIM數字信息化技術對項目的設計、生產、施工及運維進行統籌管理，最終實現全員、全專業、全過程的“三全”BIM應用［6］，如圖2所示。把數字化項目管理，智慧管理和智能建造運用在設計、生產、施工各個階段，可以更好地實現信息模型的綜合應用。本項目發揮了EPC總承包管理的優勢，將生產施工過程中可能遇到的問題都提前到設計階段進行解決，實現信息的累積疊加而不是重建，提高信息利用效率［7］。本項目通過建立BIM全過程協同管理體系，在設計、生產、施工和運維4個階段運用BIM信息數字化技術，對各EPC參與單位的工作內容進行輔助協調。其中，設計部門負責設計階段的BIM應用，提前將生產和施工的信息需求進行結合，創建各專業的模型，進行整合并且利用BIM軟件做碰撞檢測，得到碰撞檢測報告后實現BIM模型深化要求，優化設計方案［8］。生產和施工部門負責生產和施工階段的BIM技術應用，創建BIM數字化管理信息平臺，隨時隨地查看PC構配件的生產情況，判斷是否影響施工的進度，還需提前進行施工現場的施工模擬，三維場布，提前了解施工機械的排布、機械出入的道路、PC構配件吊裝、人員安排等信息，為后續的真實現場的施工提供了指導的意義。施工項目完成后建立竣工信息模型提交給運維方，并配合運維階段實現BIM模型的交付使用。

3.2 BIM在各階段應用及創新

本項目在3D建模的基礎上不斷發掘創新應用點，力求擴大BIM技術在整個項目的優化影響力，如3D階段的優化設計，4D階段的進度，質量安全管理，5D階段的成本控制，通過全過程BIM管控為后期運行維護6D應用打下堅實的基礎。除6D應用目標外，項目同時建立了VR仿真模型，以輔助項目后期的裝飾裝修，如圖3所示。通過精細化算量級模型輔助成品支吊架及機房預制的設計及加工。

（1）項目在設計階段主要是以設計建模、工程量統計、碰撞檢查、預制構件深化設計、專有的族庫建立等為主要應用點。設計建模是重要的基礎工作，本項目用于施工中的最終信息模型大小為：4.37 G，如圖4所示。

（2）本項目高層主要用于居住，在最初整體框架設計時，利用BIM技術將構件進行標準化拆分模型。標準化戶型分別有35 m2，50 m2，65 m2用于基礎模型建設，對構件進行標準化處理。119塊預制外墻共16種，26塊預制內墻共8種，8塊預制樓梯共2種，172塊預制疊合樓板共18種，可用于以后類似項目的使用，如圖5和圖6所示。

圖2 各階段主要工作點

圖3 應用亮點

圖4 建筑信息模型與實景效果

圖5 1#/2#樓標準化構件

（3）項目通過精細化建模及管線綜合共發現240多個圖紙問題，63 000多個碰撞問題，包含項目全專業（建筑結構、安裝全專業、幕墻、智能化、園林、地下標識、燃氣、室外管線、泛光照明、精裝修、擦窗機等）圖紙問題。機電系統的管線綜合的碰撞問題主要是管線之間的碰撞問題、凈空問題、與土建專業之間碰撞問題、施工空間不足等問題。根據管線的排布規則、管線的材質、相關人員的現場施工經驗，利用BIM技術進行管線綜合優化設計，從而達到施工的標準，如圖7所示。

（4）項目借助BIM技術在項目組進場施工前規劃并模擬場地布置，并進行了三維場布及動畫演示體驗，如圖8所示，從而使各專業人員提前感受施工的過程，有利于指導現場布置，為文明施工提供了科學的數據參考和可操作性方案，實現了節地、節材、節能、節水及環保的目標。

（5）在施工過程前利用BIM技術，對項目使用的大型機械設備、預制構件裝配、鋁模板拼裝進行施工工藝模擬，將施工過程中可能遇到的問題進行前置預演并討論解決方案，進行預制構件的現場可視化交底，可以避免施工過程中發生質量安全等事故，達到管控工期、成本的目的。對大型垂直運輸設備的安拆及爬升和現澆部分的模板支護進行流程模擬［9-10］，如圖9所示，可以提前熟知工程中的重點難點部位，為后續的實際施工提供重要的指導意義。

3.3 基于BIM的建設工程全生命周期監管系統管理

在 BIM、大數據、GIS、互聯網+物聯網、云計算新一代信息技術蓬勃發展的時代，需要人們利用有限的資源以及新興信息技術，創新監管模式和手段，提升監管效率，以解決傳統建筑行業的弊端。本文從源頭引入BIM，打通各監管環節，實現BIM監管數據共享，在建設工程全生命周期監管平臺基礎上，建立了基于BIM的建設工程全生命周期監管系統，從規劃到項目的建成，把全過程積累的建筑BIM模型數據應用于物業管理，從而實現了房屋安全管理等建筑運維管理［11-12］，如圖10所示。

3.4 BIM數字化技術優點

本項目充分利用了BIM數字化技術，在設計階段通過精細化建模，進行碰撞檢查，優化設計，避免后續返工，節約了大量的時間，提升了項目的經濟效益。借助BIM數字化技術模擬施工，并結合VR仿真技術，提前進行現場模擬，做到心中有數，消除后期在實際施工過程中出現的一些隱蔽部位的施工。基于BIM的全生命周期系統管理可以實現監管數據共享和后期的運營維護。真正做到發揮項目管理人員在項目管理工作中的主觀性和BIM技術作為輔助性工具帶來的便捷性。

4 結語

圖6 項目預制構件庫

圖7 管線綜合設計優化

圖8 三維場布和動畫模擬

圖9 預制構件的吊裝模擬

圖10 基于BIM的建設工程全生命周期監管系統

從整體的項目管理和實施來講，深圳裕璟幸福家園項目運用BIM信息數字化技術對項目全過程進行統籌管理，對項目的精益建造進行保駕護航，沖破了傳統項目管理的壁壘。總承包商大力推進BIM數字化技術的實施，為項目帶來了創新可靠的管理理念，事實證明，項目取得了可觀的經濟效益和全過程管理方面的創新突破。BIM技術就是一個數字化和數據化相結合的過程，現在市場BIM應用以數字化為核心，且多以應用單位自身和階段的利益為目的，往往偏離項目利益和業主價值，隨著國家EPC和全過程咨詢服務模式的推行，一體化的管理需求則會倒逼BIM的一體化，讓數字化與數據化融合為管理服務。