BIM技術在高校基建項目管理中的應用研究

尤 元 寶

(江蘇師范大學基建處，江蘇 徐州 221116)

0 引言

當前高校基建由規模擴張向高質量發展轉變，為高水平大學建設和內涵建設提供基礎保障。高校基建管理與投資開發商項目管理不同，具有非營利性、部門協調多，專業人員少，決策程序復雜等特點。然而當前高校基建普遍存在投資控制難、工期不可控、管理效率低、結算周期長和后期維保扯皮事項多等現狀。同時設計市場競爭非常激烈，任務非常重。受控于甲方的工期催促，各專業按照本行業規范獨立設計完成后，基本沒有時間再認真核對專業圖紙間的問題。這樣就會給后期施工帶來大量的變更。結合高校內控制度建設、工程項目管理審計及廉潔要求，高校推廣應用BIM信息技術管理，對應對復雜的高校基建工作起著非常重要的作用，特別是對大體量群體工程，效果更加明顯，比如新校區建設等，同時也為高校基建建立新型技術管理模式。當前高校基建應用BIM技術主要意義在于其具有可視化溝通的界面、能夠加強設計協同管理，減少工程變更，優化工期進度，設備資產的管理、精準計算工程量及工程造價等現實意義。應用BIM使項目全壽命期內的參與方能夠信息共享。協同工作，解決行業內的信息孤島問題，提高建設工程質量與效率。同時，當前新技術、新工藝、新材料的不斷涌現，新規范標準的不斷提高及使用方的個性化需求，讓建筑本身集中了更豐富的信息點，BIM就因時而生。

1 BIM相關概念及國內外研究現狀、水平和發展趨勢

1.1 BIM相關概念

關于建筑信息模型，相關部門及組織有幾種定義：

住建部GB/T 51212—2016建筑信息模型應用統一標準中術語建筑信息模型定義表述為：建筑信息模型(Building Information Modeling，Building Information Model，BIM)：在建設工程及設施全生命期內，對其物理和功能特性進行數字化表達，并以此設計、施工、運營的過程和結果的總稱，簡稱模型。

教育部出臺的《建筑信息模型(BIM)職業技能等級標準》中術語建筑信息模型定義表述為：建筑信息模型(Building Information Model,Building Information Modeling,Building Information Management,BIM)：是指在建設工程及設施的規劃、設計、施工及運營維護階段全壽命周期創建和管理建筑信息的過程，全過程應用三維、實時、動態的模型涵蓋了幾何信息、空間信息、地理信息、各種建筑組件的性質信息及工料信息。

國際智慧建造組織(building SMART Internation,bSI)也是從三個層次對BIM進行了定義即Building Information Model(建筑信息模型)，Building Information Modeling(建筑信息模型應用)和Building Information Management(建筑信息管理)。以上三個層次是逐漸遞進的關系，有了模型和應用，建筑信息化管理才會真正落到實處。

1.2 國內外研究現狀、水平和發展趨勢

1.2.1 國外BIM發展

美國的BIM研究與應用都走在世界前列，其中美國總務署、美國陸軍工程兵團和智慧建造聯盟(bSa)等三大機構對BIM的發展推廣起到較大的作用[1]。2004年，美國就開始基于IFC編制國家BIM標準，2007年，美國第一部具有指導性和規范性的BIM標準問世——NBIMS(VER1)[2,3]。2009年英國發布了《AEC(UK)BIM Standard》這一推薦性行業標準，由項目執行標準、協同工作標準、模型標準、出圖標準等五部分組成。信息技術產業是韓國的傳統強項，2010年1月由韓國國土海洋部發布BIM應用指南——《Architectural BIM Guideline of Korea》,該指南分為業務指南、技術指南、管理指南和應用指南。系統說明了BIM的業務步驟、業務標準、BIM軟件、BIM數據、交付物管理、責任和權限、應用案例和方法等。2007年芬蘭Senate Properties公布BIM Requirements2007標準，該標準闡述了BIM架構，共9卷，明確了各階段的建模要求[4,5]。

1.2.2 國內BIM發展

BIM技術的發展，首先政策先行，從國家層面、部分省市及相關學者三個方面闡述：

1)國家層面:

2011年，住建部在發布的《2011—2015年建筑業信息化發展綱要》中明確指出，在“十二五”期間加快建筑信息模型(BIM)、基于網絡的協同工作等新技術在工程中的應用。2015年6月住房和城鄉建設部發布了《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》，明確提出了BIM在建筑業的發展目標和各參與方的重要工作。2017年7月1日實施的GB/T 51212—2016建筑統一模型應用標準,是我國第一部建筑信息模型應用的工程建設標準，提出了建筑信息模型應用的基本要求，是建筑信息模型應用的基礎標準，可作為我國建筑信息模型應用及相關標準研究和編制的依據。2018年1月1日起實施的GB/T 51235—2017建筑信息模型施工應用標準，《標準》是我國第一部建筑工程施工領域的BIM應用標準，填補了我國BIM技術應用標準的空白，與行業BIM技術政策(《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》(建質函[2015]159號)和《2016—2020年建筑業信息化發展綱要》(建質函[2016]183號)等)相呼應。2019年1月24日國務院發布關于印發《國家職業教育改革實施方案》的通知，方案中提到從2019年開始，在職業院校、應用型本科高校啟動“學歷證書+若干職業技能等級證書”制度試點(以下稱1+X證書制度試點)工作。3月25日教育部職業技術教育中心研究所發布《關于參與1+X證書制度試點的首批職業教育培訓評價組織及職業技能等級證書公示公告》，確定了首批參與1+X證書制度試點工作的5家職業 教育培訓評價組織及其開發的職業技能等級證書和標準，其中包含建筑信息模型(BIM)職業技能等級證書。

2)部分代表省市出臺建筑信息模型規范性文件：

北京市：2014年9月1日實施的北京市地方標準DB 11/1063—2014民用建筑信息模型設計標準是我國第一部BIM應用標準。

湖南省：2018年11月19日湖南省住建廳發布《關于進一步推動我省裝配式建筑發展有關工作的通知》，明確高校基建項目應采用裝配式建筑，強調工程設計應集建筑、結構、機電、裝修于一體化的集成設計，并推廣應用BIM正向軟件，提高設計質量和效率。2019年2月27日，該廳組織了湖南省BIM報建審批平臺建設方案技術論證會，有利于推動BIM技術在工程建設項目全生命周期的集成應用，而且還可為全國工程建設項目行政審批制度改革提供有益探索。

3)學者研究：

國內學者對BIM的研究在實踐中的應用主要有：劉占省等將BIM技術應用在徐州奧體中心體育場施工項目，為大跨度預應力結構建模、模擬提供了參考價值[6]；張建平等在邢汾高速公路工程應用BIM技術，開發了基于BIM的邢汾高速公路4D建設管理系統[7]；龍騰研究了BIM在武漢某高架橋工程施工中的應用[8]；鐘煒等研究BIM在高校工程管理教學中的應用[9]；張德海等研究了在BIM環境下如何實現高效的建筑協同設計，指出了參數化設計出圖與傳統出圖效率、視覺協同和碰撞協調比傳統協同方式的效率都有極大的提高[10]。同時在軌道交通、裝配式、綜合管網、建筑節能、綠色建筑、施工模擬、工程造價、建筑設備可視化管理、建筑性能分析、全壽命周期管理等方面都有研究。截至2020年10月初通過知網平臺，查詢了目前國內對BIM研究的相關論文成果已達44 000余篇。而高校涉及BIM的研究僅有900余篇。主要在課程教學中，在工程項目中應用研究的較少。

綜合上述，BIM的發展目前也基本在各個領域都有所涉及，但其推廣應用還有很長一段路要走。這里面涉及政府、設計院、建設單位、施工方及材料供應商等單位，但是回歸項目建設的目的是使建設項目增值，應用BIM最大的受益者是建設單位。學者李恒等就提出建設單位驅動的BIM應用模式的建議。但是目前高校建設單位自主應用BIM技術在工程實踐中案例較少，基于此，本文對高校基本建設管理中應用BIM進行深入研究，以期為高校基建管理創新提供新的模式，并為高校基建同行提供參考。

2 BIM技術在高校基建工程中的應用價值

2.1 方案優化，工作匯報，科學決策

可視化的三維模型及前期施工模擬，給高校基建管理者匯報工作提出了一個全新的思路。從主體結構到裝飾裝修，再到后期運營的設備家具等。都通過色彩渲染，實務虛擬等提前感受效果。對房地產開發者宣傳來說，也是非常好的途徑。需要多方案比選時，將各種方案分別建立模型，增強可視性，便于匯報并盡早做出決策，彌補高校基建管理團隊專業技術人員不足的缺陷。

2.2 過程管理

項目的施工組織是項目成敗的關鍵，主要是依據現場情況，進行施工部署、擬定施工總進度計劃、施工準備與主要資源配置計劃、確定主要施工方法及施工方案與現場總平面圖布置。應用BIM技術，就是提前對施工平面布置、施工方案等進行模擬，提前預判項目實施過程中可能存在的問題，做好可視化施工交底，達到優化工程工序、合理調配資源及優化工期的目的。

1)采用BIM技術的施工總平面布置。

施工總平面布置的好壞，對項目后期實施意義深遠。依據現場地形狀況布置總平面圖時，應堅持以下原則：平面布置科學合理，場地占用少；合理組織運輸，減少二次搬運；施工區域的劃分應減少相互干擾；臨時設施應方便生產生活，辦公區、生活區和生產區宜分離設置；滿足節能、環保和消防等要求。BIM技術為現場平面布置提供了較好的平臺，通過建立場地模型、建筑模型后，添加現場機械設備、結合工程周邊環境實際情況對現場進行布置模擬，極大地減少因布置不合理造成后期施工困難及成本增加。

2)結合project軟件，形成4D模型，進行施工模擬，優化施工。

建設工程工序較多且復雜，如何通過最優布置，達到優化施工的目的。同時對加強施工現場安全管理也起到重要的作用，通過危險因素識別、危險區域劃分、施工空間沖突管理，制定安全措施，實時安全監控及基于BIM安全培訓。建設單位可以進行有效的進度管理，改變傳統以施工方進度管理帶來的信息閉塞、滯后及不合理問題。

2.3 固定資產管理及后期維保

通過信息模型，進行國有資產管理工作。將設備型號、廠家、采購時間、價格、設備存放位置、使用單位及使用人錄用信息系統，進行國產資產統計與管理工作。利用竣工的BIM模型，物業可以更加直觀地查看室內外綜合管網的布置情況，便于維修處理。

2.4 工程結算

在目前工程量清單計價模式下，運用BIM技術可快速準確計算工程量，能夠輸出工程量清單,減少清單工程量偏差與漏項。與咨詢單位編制結果進行對比分析，進一步保證清單的準確性與完整性，這大大提高了建設單位在招標投標階段甲方項目管理的效率與成本。

通過前期的深化設計與復核，盡可能將問題解決在施工前。施工過程中，如遇功能變更或項目增減，建設單位將依據設計變更圖紙或工程聯系單補充完善模型，做到時刻更新模型。目前建筑行業，普遍存在結算周期長，扯皮多等事項。原因不外乎在于對于工程量，隱蔽工程等存在爭議，而算量工作一般耗費時間長，投入精力大，造成拖欠工程款問題突出，進而引發群體事件及社會穩定。通過BIM的5D模型，可以有效地解決上述問題，給建筑業的健康發展帶來了生機。

2.5 廉政風險

高校基建工程管理是高校廉政風險排查與防控的重點領域。項目決策不夠深入、設計深度不足，導致過程變更頻繁、信息不對稱、過程難追溯等是高校基建領域廉政風險防控的主要方面。2015年教育部發布的《教育部直屬高校和直屬單位基本建設廉政風險防控手冊》中，按照基本建設工作流程，列出142個廉政風險點，并提出105條防控措施，促進高校基本建設高效、安全、廉潔運行。應用BIM使其信息透明化，決策有痕，可追溯。更加規范權力運行，按照“投資，建設，監管，使用”四權分離的原則，加強腐敗源頭治理。

3 BIM技術如何在高校基建項目中發揮效能

3.1 充分發揮建設單位的主導及驅動應用

應用BIM最大受益者是建設單位。受益于BIM使得項目決策，招標，施工，驗收，結算，運維等各個階段都清清楚楚。要充分重視前期設計，給予設計合理的工期時間；在設計費用方面給予考慮；同時要同行業協會及政府主管部門的聯動作用，在項目評優過程中給予考慮。

3.2 BIM技術過程中三大控制

通過Autodesk revit系列軟件進行三維建模；結合microsoft project軟件編制的進度計劃甘特圖，利用navisworks軟件，形成4D模型，并進行施工模擬及漫游；再增加費用維度，通過魯班或廣聯達軟件，形成5D模型。與建筑工程的實際應用相結合，以工程的建設過程為線索，分為事前控制、事中控制、事后控制三大模塊(如圖1所示)。

1)事前控制。

相關資料表明：設計階段的費用只占工程全部費用不到1%，但在項目決策正確的前提下，它對工程造價影響程度高達75%以上[11]。設計過程中，利用Autodesk revit軟件和navisworks軟件，將建筑、結構、給排水、電氣、暖通、智能化等各專業圖紙進行整合，建立3D模型，檢查管線等碰撞問題，優化設計，避免在施工過程中出現不必要的變更；清單編制過程中，在3D模型的基礎上，通過廣聯達軟件，增加費用維度，將工程量清單與施工圖紙對比，檢查清單漏項或與圖紙不符的內容，便于后期施工管理。

2)事中控制。

利用project軟件，進行施工模擬，提前計算各種材料用量與尺寸，優化資源配置，節省造價；通過Autodesk revit系列軟件三維建模；結合microsoft project軟件編制的進度計劃甘特圖，對施工進度進行實時控制，對進度計劃及時修正，保證工期；實時監控施工現場，對于現場出現的質量問題及時解決，保證施工質量；精準計算已完成工程量，為工程款支付提供依據，控制造價；工程資料數字化，解決紙質版資料易損毀的缺陷。

3)事后控制。

工程竣工后，由于各種管線已經隱蔽，在后期維修過程中容易損壞管線，為防止類似事件發生，將各專業竣工圖，利用Autodesk revit系列軟件建立模型，各種管線位置及走向一目了然，防止在維修過程中損壞管線。

4 結語

BIM為建筑信息化發展提供必要的數據支撐。通過其可視化的溝通界面、設計協同為項目方案優化和科學決策提供依據，促進建筑業提質增效；通過三維碰撞檢查、施工模擬，減少過程中的簽證變更，優化了工序及工期；同時在固定資產管理、工程造價及后期運維等方面也有較大的應用價值。為使高校建設項目的高質量發展，基建工程精細化管理更近一步，切實做到將“三控、三管，一協調”落到實處，推廣應用BIM技術是當前的必然選擇。