基于BIM技術的精益建造工程項目管理研究

杜瑞利

摘 要：新形勢下經濟發展對項目管理要求越來越高，管理模式需要與時俱進，管理手段更需要創新。文章從 BIM 技術和精益建造進行分析，以上海某工程項目為例，通過基于 BIM 技術的精益建造工程項目管理模式的實際應用，分析基于 BIM 技術的精益建造工程項目新管理模式在項目進度、質量管理的可視化、精細化、實時動態跟蹤和協同管理中的可行性和有效性，以期提高施工過程信息化管理水平。

關鍵詞：工程項目;BIM;精益建造;管理模式

中圖分類號：TU17

目前，建筑工程項目呈現出越來越顯著的復雜化、風險化的發展趨勢，使得建設工程項目管理難度越來越大，傳統的建設工程項目管理模式越來越難以滿足新的、要求更高的項目，而這些項目迫切需要與之相符合的新型工程管理模式。隨著近年來精益思想從工業化生產向建筑工程領域發展，以及BIM技術等新興的信息化技術工具的不斷演化發展，基于BIM技術的精益建造工程項目管理模式開始進入項目管理者的視野。理論與實踐表明，基于BIM技術的精益建造工程項目管理模式可有效提高工程項目實施過程中的信息化管理水平和綜合效益。

1 精益建造及 BIM 技術概述

1.1 精益建造理論

精益建造（Lean Construction，LC）思想由丹麥學者于1992年提出，旨在滿足業主需求，消除浪費，并實現以價值流為中心的連續過程，它以項目的協同管理為基礎，是一種全新的項目管理形式。精益建造理論主要由3種生產過程的理論構成，即轉換理論、流程理論和價值理論。精益建造主要應用在顧客滿意度、設計方式、增加可靠度、提升效益、標準化管理、項目實施監控等方面，實施中使用末位計劃員系統、價值工程、準時生產制等技術支撐。精益建造理論體系如圖1所示。

1.2 BIM 技術

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，由G.A.van Nederveen和F.P.Tolman正式命名，其基于三維幾何數據模型，集成了建筑設施其他相關物理信息、功能要求和性能要求等參數化信息，并通過開放式標準實現信息的共享互用，能夠促進技術能力、管理模式和信息化水平的提升，推動了施工項目精細化管理。以BIM模型為核心，與先進的信息化技術集成應用，發揮雙方更大的價值，支持施工項目的精細化管理，實現智慧建造。

2 精益建造與 BIM 技術協同關系

精益建造與BIM技術作為2大新型工程建造管理技術，是建筑業變革性發展的戰略模型和支撐體系。通過精益建造與BIM技術應用，構建兩者交互關系矩陣，如表1所示。

由表1分析得知，精益建造與BIM技術有85項交互關聯，說明兩者在建筑工程項目全生命周期的前期設計、過程監控、標準化管理、進度計劃管理、供應商管理、質量安全控制、運營管理、空間管理、資產管理中有著廣泛協作和深度融合。基于BIM技術提供的協作平臺，可以充分集成精益建造的末位計劃系統、價值工程、全面質量管理、準時生產制度等輔助技術，使得精益建造的任務、價值、流程管理等效率也得到極大改善。通過BIM技術可以完整地管理建筑工程項目價值鏈流動，使得設計、施工、資源配置得到不斷優化，實現價值鏈增值，最終為項目增值。

3 基于 BIM 技術的精益建造管理應用

3.1 管理過程

從設計階段開始以BIM模型為信息載體和傳遞協同工具來進行多參與方的工程項目管理，項目各參與方（建設方、設計方、施工方、監理方、材料供應方）通過不同階段對BIM模型的信息添加、維護管理，對自己任務的完成情況進行反饋，同時通過BIM模型與實際工作完成情況的對比來進行施工作業的確認與驗收。

基于BIM技術的精益建造工程項目質量管理過程是將現實中的信息不斷加入BIM模型，并進行數據加工、管理、行為預測的過程，其中最關鍵的就是對模型數據的管理。根據工程項目特殊確制定項目全生命周期BIM模型的數據深度和內容。構件模型信息以幾何和非幾何屬性的形式存儲在其中，幾何屬性包括構件的尺寸、體積、形狀、高度、位置等信息，非幾何屬性包括系統數據、性能數據、合規性、規格等信息，隨時可以相互碰撞調用。基于BIM技術的精益建造工程項目管理過程如圖2所示。

結合精益建造思想與BIM技術特色對工程項目進行精益建造管理，應做到以下幾點。

（1）客戶需求分析。方案設計階段通過BIM模型的建立，明確客戶需求，做到建筑工程項目的最優設計。

（2）價值識別。工程建造項目中的方案設計、初步設計、施工圖設計、施工方案等，均可通過BIM技術進行識別，提升前后過程協調效果，促使工程項目價值增益。

（3）價值流動及拉動。將工程項目劃分為設計、施工、招采等幾個主要方面，使得工程項目在整個供應鏈上實現價值流動，根據業主需求拉動價值。

3.2 應用效果及建議

3.2.1 應用效果

上海某工程項目施工過程實施基于BIM技術的精益建造管理，其應用效果如下。

（1）根據BIM技術的可視化、精細化、動態模擬的特點，在該工程項目方案設計階段就提供了10余種便捷的方案比選方式，使項目決策者快速的從方案中挑選出了最終方案，與同類項目的方案對比，該項目節省了10天工期。

（2）在該工程項目建造實施階段，基于BIM技術的協同平臺所提供的大量、及時、準確、全面的質量數據，為該工程項目管理者提供決策支持。同時，通過協同平臺對該工程項目各參與方進行內部管理，減少推諉扯皮，大大降低溝通成本，使得發現的問題都能得到快速反饋，效率大大提升，較好地改變了傳統工程項目質量控制信息化程度低、信息共享與協同困難、易形成信息孤島等弊端。

（3）該工程項目的上級管理機構通過BIM技術協同平臺，可以監督項目施工進展情況，上下級獲取信息的能力對等，使得上級管理機構擁有企業級的項目群集中管理和遠程監控能力，為后續BIM技術的企業級推廣應用提供了可能。

（4）利用BIM技術的碰撞檢測、模擬分析、管線綜合、凈高優化等功能模塊，結合精益建造模式下的價值管理，大范圍內避免了因設計或業主變更原因引發的質量問題，從該項目實施至今有2年左右的時間，項目設計變更率為2%，利用BIM技術發現主體樓梯設計不合理5處，地下室主次梁設計錯誤3處，提前布置預留洞口2 421處，管線碰撞問題574處，凈高不足12處，利用協同平臺閉合質量問題650余處，累計核算帶來經濟效益800余萬元。

3.2.2 建議

（1）加強宣傳和培訓，建設人才隊伍。目前，大部分建設工程項目的管理者依照以往的思路對新的更高建設標準的項目進行管理，導致管理難度越來越大，目標控制越來越難以實現。所以需要加大對這類新項目管理模式的宣傳和培訓，讓大部分項目管理人員特別是設計研發、工程管理、造價咨詢人員能夠熟練運用和掌握BIM 相關軟件，使得基于BIM技術的精益建造管理模式被認同。

（2）加大推廣力度，加強政策扶植。國內多地建筑工程行政主管部門提出推廣應用BIM技術，并加強了政府政策引導，督促建設單位、施工單位領導層加大對新技術、新工藝、新模式的支持力度，加強在人力資源、物質資源方面的投入，引導和鼓勵項目應用BIM技術，推進關鍵技術的研究，從而推動新模式的應用落地。

（3）建立健全BIM技術標準。BIM技術在我國的應用和推廣取得了不錯的效果，但其體系標準并不完善，隨著信息技術的不斷發展，以精益建造為指導思想，以BIM技術為手段，交互協調應用在工程項目管理活動中將會是建筑業以后發展的必經之路，建立健全國家統一的BIM技術標準就顯得尤為重要。

4 結束語

精益建造與BIM技術在很大程度上改變了現有建筑工程全過程管理模式，在項目的決策、設計、施工、竣工交付以及運營維護等方面都比傳統建造管理模式具有更多的優勢，是建筑行業先進的建造理念、建造方式，能有效減少浪費、提高勞動生產率，創造價值最大化。隨著信息技術的不斷發展，將BIM技術與精益建造理論的融合應用在工程項目管理活動中將會是建筑工程業以后發展的必然趨勢，兩者集成應用，可輔助解決大型復雜工程中的管理和技術難題，比單獨應用所帶來的價值更大。

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收稿日期 2020-03-04

責任編輯 朱開明