仿真技術與BIM 技術在施工管理中的應用

曾文俊

（中鐵二十二局集團第五工程有限公司，重慶400711）

1 引言

對于現代建筑工程而言，采用信息化技術進行施工管理，一方面可以使施工全程更具規范性，將責任落實到具體的崗位與人員身上，另一方面可以對施工質量做出保證。近年來，建筑工程的數量與規模在不斷增加，多數建筑工程都存在質量問題，其本質原因便是施工方案與執行缺乏關聯性，并且施工管理工作缺乏信息化技術的融入，因此，本文針對仿真技術與BIM 技術進行研究，從多方面驗證以上技術在施工管理工作中的應用情況。

2 工程概況

本研究以北碚智慧停車樓項目為例（見圖1），該項目由中鐵二十二局集團第五工程有限公司、洛陽市規劃建筑設計研究院有限公司、阿達駐車投資管理有限公司3 方組成的聯合體，共同參加北碚解放路、北碚萬達廣場旁智慧停車樓項目設計施工一體化工作。項目位于重慶市北碚區馮時行路與安禮路交叉路口南側200m 處，周邊配套設施齊全，小區多，周圍商業發達，交通通行量較大，對停車位需量多。目前，項目地塊周邊已經出現了亂停亂放、占道停車等現象，造成局部交通擁堵，降低交通效率。本項目建成后，可提供停車位300 多個，可部分緩解北碚區萬達廣場附近停車難的壓力。

圖1 北碚智慧停車樓BIM 模型

該項目決定采用計算機仿真技術與BIM 模型技術進行施工管理，這樣可以實施可視化交底，多方位、多角度展示各項工序的施工技術要點及注意事項，確保施工安全與質量要求。北碚智慧停車樓BIM 模型如圖1 所示。

3 計算機仿真技術在施工管理中的應用

3.1 應用基本步驟

計算機仿真技術是一種新型技術，通過對數據信息進行采集與分析，并且構建出相應的模型，可以有效解決復雜的系統問題。將仿真技術應用到施工管理中，需要遵循基本操作步驟，具體如下：（1）結合工程項目管理目標對仿真系統的構建對象進行確認，以此來明確仿真目標[1]；（2）在建立數據分析模型后，可以針對工程模型進行抽象化的分析，因此，需要保證數據信息的準確性；（3）在數據采集環節需要基本框架進行確認，從而通過計算與分析得到可信的仿真結果[2]。計算機仿真技術的基本步驟如圖2 所示。

圖2 計算機仿真技術的應用基本步驟

3.2 地理信息系統的應用

使用計算仿真技術時，需要與地理信息系統相結合，也就是在建筑工程模型中代入地理信息坐標，這樣可以有效結合計算機技術與地理空間數據的契合程度。由于此工作屬于空間信息技術范疇，因此，在針對仿真數據參數進行調查分析時，可以適當借用地理空間數據庫，然后對其進行分析、操作、管理，最后保證數據顯示結果的準確性。

3.3 虛擬現實技術的應用

計算機仿真技術中的虛擬現實結合技術（見圖3）具備人機交互、三維空間展現、實時交互等應用優勢。通過對人機交互的優化完善，可以有效拉近計算機模型與現實數據的關聯性。對于建筑施工管理來說，不僅可以及時發現施工過程中的質量問題，而且通過對各方面建筑信息進行匯總分析，對建筑模型進行創建與再現，這樣可以對建筑模型的整體變化規律進行測算，如果施工過程中存在不合理的地方，那么在仿真模型中能夠得到體現，從而避免后期施工中的質量隱患。

圖3 虛擬現實結合技術仿真模型

4 BIM 技術在施工管理中的應用

4.1 設計階段與組織階段

建筑工程的設計與組織階段非常重要，施工方案設計階段需要圍繞工程項目建設要求開展相關工作，而施工組織階段則需要保證實際施工效果與預期方案相同。因此，采用BIM 技術對建筑工程進行建模分析，可以明確各施工階段的資源需求，這樣在后期施工中只要保證上述資源需要，便可以有效提升施工方案的落實效率。同時在BIM 技術中，利用各種編程數據能夠在3D 模型中進行顯示，通過對傳統二維圖面進行補充分析，可以更加全面地找出工程施工中的問題[3]。

4.2 施工方案與工藝模擬

通過使用BIM 技術對建筑工程模型進行構建，可以在項目設計層面對各類缺點與不足進行調整和完善，從而使最終的建筑施工方案更具可行性。采用三維圖形對具體施工環節進行分析，可以對建筑施工管理提供更有力的幫助。并且利用BIM 技術展現出施工全過程中可能面臨的技術難點，這樣可以使技術人員更加直觀地了解整體施工過程，借助工藝模擬的應用優勢，可以對工程項目的建設進度做出保證。

4.3 工程信息集成化管理

隨著建筑工程數量與規模的持續增長，多數工程項目都具有數據信息量巨大的特點。BIM 技術能夠顯著提升工程信息集成辦理效率，BIM 技術也完成了接口的開放，這對于市場上使用的各類軟件也能起到有效的兼容效果。此外，根據不同的施工管理數據信息，可以細化具體施工階段的質量管控效果，為施工管理決策提供信息支持。例如，對具體環節的施工管理工作進行結合，利用BIM 技術的數據資源統一特點，可以對具體施工環節的管理質量與效率進行評定，根據現存問題進行調整優化，使施工管理工作在整體層面更具規范性。

4.4 施工進度管理

在傳統的施工管理工作中，都是借助施工進度圖來進行施工進度管理的。這種管理方案缺乏時效性，由于建筑工程規模較大，施工全程會涉及多個具體環節，因此，施工進度計劃為保證自身的準確性，便要對各類工程項目的執行情況進行匯總分析，但是傳統進度管理無法對數據信息進行匯總。采用BIM 技術對工程項目進行建模分析，通過將各階段的建設信息輸入模型中，可以對施工進度的準確性提供有效論證。但是，為保證BIM 技術在施工管理中的應用效果，一方面要保證施工進度錄入信息的準確性，這樣才能在計算機中觀看到真實的施工進程，為后續施工管理決策提供參考。另一方面要委派BIM 技術人員到施工現場進行跟進，保證施工管理信息可以得到實時更新，這樣才能提升施工進度管理工作的現代化水平。

4.5 施工成本管理

采用BIM 技術針對項目施工開展管理，可以明確具體施工環節的設備、技術以及人員方面的需求，并且可以生成相應的施工成本匯總結果。此外，BIM 技術根據實踐施工條件對建筑模型的管理數據庫進行優化完善，當具體施工階段存在成本超支時，可以及時向技術人員進行反饋與預警，避免造成嚴重的成本損耗。因此，BIM 技術人員在設計建筑模型時，要將工程項目的整體成本與具體環節成本準確輸入模型，這樣模型可以根據要求制定出最優的成本管理方案，這樣在開展施工管理工作時，不僅可以根據建筑模型逐步落實施工質量，還能夠有效控制施工成本，為建筑企業的利潤效益提供保障。

4.6 施工質量管理

隨著人們越來越重視工程項目的建筑質量，我國的建筑企業也不斷引用全新的施工技術，并且針對施工技術構建施工流程與資源保障方案。但是，這種全新的施工模式需要多工序的交叉施工，如果缺乏科學合理的施工控制方案，則十分容易造成各類質量隱患。因此，采用BIM 技術，可以及時向施工管理人員提供影響工程質量的各類因素，可以提前制定各類防治措施。例如，建筑信息模型會提前針對各類交叉施工作業進行推演，制定出合理的施工順序，實現省時、省力的目的。通過對BIM 建筑信息模型中的施工質量進行劃分，可以將項目質量落實到具體的崗位與人員身上，從而起到一定的鞭策作用。

4.7 施工安全管理

施工過程中容易受各類因素的影響，從而無法保證工程整體質量。因此，通過將BIM 技術應用到施工管理中，可以對工程質量做出保證。此外，還可以強化工程項目的安全質量，由于各工序與施工人員可以根據BIM 技術模型的指導開展工作，從而使整體施工流程更具安全性與可靠程度。建筑企業可以委派專門的監督管理人員，根據建筑信息模型中的施工流程進行全程監察，當施工單位的實際作業順序與BIM 建筑信息模型不同時，則非常容易產生質量問題與安全風險。因此，借助BIM 技術的信息管理優勢，可以對施工人員的生命安全提供保障，以此來提升建筑企業的行業名聲與施工安全管理水平。

4.8 施工信息管理

BIM 技術是現代化技術，將其應用到建筑施工管理中，能夠對施工信息管理工作提供有效幫助。例如，BIM 技術可以構建多種模型，多維信息模型主要是以工程施工為基礎，利用BIM 技術構造的多維信息模型能夠為項目留有更加充足的空間，這樣可以及時發現項目設計階段與管理工作中存在的不足。例如，當實際施工資源的使用情況與預期計劃存在差異時，建筑信息模型系統會及時做出相應預警，并且利用自身的數據信息管理優勢，明確顯示出施工資源產生偏差的時間，這樣可以更加準確地開展施工管理問責工作。同時，建筑信息模型還會根據當前的施工資源情況對今后的施工管理數據信息做出重新規劃，促進后續施工管理工作的開展。

5 結語

綜上所述，為保證建筑工程的質量與施工進度，同時為了避免建筑過程中的質量隱患，必須在施工管理中應用BIM 技術與計算機仿真技術，以此來對工程建筑質量做出保證。本文闡述BIM 技術的內涵與特點，指出仿真技術在施工管理中的應用，重點介紹BIM 技術在施工管理中的應用，具體為設計階段與組織階段、施工方案與工藝模擬、工程信息集成化管理、施工進度管理、施工成本管理、施工質量管理、施工安全管理、施工信息管理，這樣才能打造合格的建筑工程，對我國建筑行業的穩定發展提供保障。