BIM技術在某工程施工管理中的應用

張彥坤（東營金宇建安有限責任公司，山東 東營 257000）

盡管我國在建筑領域取得了巨大的發(fā)展，無論是建筑規(guī)模還是投資強度，但是，不可否認的是在建筑施工管理方面，仍盛行經驗主義，存在混亂無序、主觀意識等現(xiàn)象，粗放的管模式給建筑業(yè)帶來極大的傷害，表現(xiàn)為資源浪費、建設工期拖沓、勞動力資源損耗、環(huán)境不友好、投資收益低下等。隨著我國建筑業(yè)向高質量發(fā)展階段的時代背景，信息化、智能化、數字化建設成為智慧化城市建設、基礎設施建設轉型升級大勢所趨[1]。作為建筑信息化的載體，BIM技術受到了高度重視，甚至政府層面也在推動其普及應用。但目前BIM技術介入工程項目尚處于初級階段，局限于工程設計階段，而非項目全生命周期[2-3]。因此，作為設計、施工、運維多專業(yè)信息集成平臺的BIM，其技術所帶來的行業(yè)發(fā)展紅利還沒有得到充分開發(fā)[4]。

1 BIM技術應用于施工管理的優(yōu)點

近年來，隨著國家政策的導向，綠色建造和智能建造是建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。由于BIM技術在建設過程中與綠色施工、信息化施工、裝配化施工相關聯(lián)，因此能夠發(fā)揮其極大的優(yōu)勢，進而資源節(jié)約，發(fā)揮資源的精細化調配，同時又能夠滿足建筑的高質量發(fā)展。BIM技術在發(fā)展理念上與國家提出的可持續(xù)發(fā)展，既要金山銀山又要綠水青山的理念是相符合的。因此，BIM技術在現(xiàn)實工程中能夠極大地推動建筑業(yè)的良性發(fā)展，做到高質量、環(huán)境友好、人工智能等，實現(xiàn)建筑工程項目全生命周期的信息共享。與傳統(tǒng)的二維圖紙或者線性管理思維相比，BIM技術在工程施工管理中的應用優(yōu)勢具體表現(xiàn)為以下幾個方面。

（1）三維屬性提供管理的可視化能力。與傳統(tǒng)的CAD圖紙相比，BIM模型具有三維可視化效果，管理者可以通過瀏覽、查詢或者訪問模型中任意構件的屬性，也可以采用動態(tài)瀏覽的方式觀看施工建造過程，為管理者理解復雜的建造過程提供一個通俗易懂的途徑。

（2）多管理部門的信息聯(lián)動能力。BIM技術可以將BIM模型、現(xiàn)場建造實際、管理流程信息進行集成，形成BIM管理平臺，各個建設參與方均可將信息進行上傳，在BIM管理平臺上實現(xiàn)實時更新。管理人員在權限范圍內可對BIM模型的信息進行查詢和訪問，并借助管理平臺實現(xiàn)上下層級之間、部門之間的相互溝通交流，提高工作效率，降低溝通成本，節(jié)約時間。

（3）BIM模型的參數化和施工模擬。BIM模型具有強大的族庫，通過對構件的參數化可以對構件的屬性進行修改以適應建造過程不同材質、不同尺寸的材料和構件，減少由于管理不當造成的資源浪費[5]。另一方面，BIM技術可以實現(xiàn)工程進度、施工成本、設備進出場安排等各個復雜施工流程的模擬，管理人員可以通過施工模擬對施工錯誤糾偏，以保障工程施工的高效高質量。

（4）目標管理的動態(tài)化。BIM技術可以克服傳統(tǒng)管理模式中單一的、機械的任務傳遞缺點，實現(xiàn)動態(tài)上傳建造質量、施工進度以及工程成本信息，讓管理者能夠動態(tài)瀏覽相關數據信息，掌握偏差趨勢，對每周、每月和每季度建設情況進行的精細化管理，可以進行多方比對和方案的選擇，規(guī)避建設過程中各種潛在的風險，從而實現(xiàn)決策的合理、高效。

2 BIM技術在施工管理中的應用

2.1 施工進度管理

傳統(tǒng)的施工管理模式中，工程管理者通過編制現(xiàn)場施作任務書，并給施工人員做出施工交底后，依賴現(xiàn)場進度記錄進行施工情況的掌握，數據成果的表現(xiàn)形式也為二維，各種工序的調配、協(xié)調以及人員的安排上屬于事前控制行為，缺乏跨部門的協(xié)調溝通機制，對施工進度造成延誤[6]。

基于BIM的施工進度管理可以實現(xiàn)項目的三維可視化全方位動態(tài)圖模擬，實現(xiàn)精細化的施工進程控制，在參數的記錄、跟蹤和分析方面可以做到多部門、跨專業(yè)的聯(lián)動和協(xié)同，如圖1所示，實現(xiàn)信息共享與進度修正，真正達到事前、事中和事后全流程進度控制，進而縮短工期，高效率地推進項目建造。

圖1 工程項目跨部門管理

2.2 施工質量管理

大量工程建設經驗表明，工程質量的風險措施費用在總造價中占有相當大的比例，這相當一部分是由于管理方面不足造成的。傳統(tǒng)的施工質量管理中，一般采用會議、圖紙會審、技術交底的方式作為質量控制的溝通渠道，信息的準確性和即時性難于保證，因此給管理人員和技術人員都帶來沉重的管理負擔。

基于BIM技術的施工質量管理，能夠以BIM集成平臺為基礎，實現(xiàn)虛擬數據與實際建造的相融合，每個構件的參數化、標準化以及與現(xiàn)場的相互對應，能夠良好地實現(xiàn)質量管理的即時溝通，上級傳達的質量管理指令能夠以可視化的數值模擬，在現(xiàn)場的施工人員出現(xiàn)質量問題時，能夠在BIM集成平臺上跟蹤質量信息。

2.3 施工成本控制

在施工成本控制方面，傳統(tǒng)的管理方式一般是依靠成本測算和編制成本計劃來實現(xiàn)，然而工程項目的單一性以及不可復制性，導致編制的成本測算大都是依賴造價人員的工程經驗，沒有技術上的可推廣性，同時，由于統(tǒng)計數據大，成本管理在數據收集和分析過程中極易產生數據信息缺失，不利于成本的精細化管理。

基于BIM技術的施工成本控制，可利用其集成平臺強大的協(xié)同功能，對成本造價信息的存儲、調用進行全過程監(jiān)控，實現(xiàn)數據的完整、實時和準確，參建各方單位都可以看到工程成本與建造進度的實時對比，有利于各方協(xié)同信息、協(xié)調資源，展開成本偏差分析，達到動態(tài)控制成本的目的。

3 工程案例

山東省某市安置房項目位于城區(qū)東北角區(qū)域核心商圈范圍，附近已有配套公用設施，交通便利。項目包含4棟住宅樓，均為混凝土框架結構。以9#為例，地上建設15層，地下建設1層地下車庫，采用筏板加淺基礎的基礎形式，建立BIM模型如圖2所示。建筑總面積為18000m2，工期為38個月。

圖2 工程項目BIM模型效果圖

項目借助AutodeskRevit三維BIM軟件，對建筑結構各個分部分項工程進行三維實體建模，在模型族庫中可定義材料的屬性、尺寸以及功能等，并提供跨站接口關聯(lián)項目的機電工程、工程進度，采用廣聯(lián)達BIM-5D軟件對項目的成本信息進行創(chuàng)建，進而接到BIM集成平臺，實現(xiàn)項目工程質量、進度和成本的多目標、信息化管理。

3.1 施工進度管理對比

一般而言，現(xiàn)場施工設置在施工圖設計階段之后，設計和施工之間的環(huán)節(jié)相互割離，信息溝通不暢。基于傳統(tǒng)二維圖紙的局限性，施工人員在施工前需要花費大量時間在熟悉圖紙上，導致在施工進度編排上出現(xiàn)偏差，項目進度跟蹤能力差，導致出現(xiàn)偏差后修改工期困難，增加工程進度管理協(xié)調的會議頻次，決策效率低下。施工進度管理始終是一個動態(tài)的過程，在復雜的工程材料、設備、人員的安排上，獲取準確的施工進程相關信息后，由于進度數據的數量巨大，工程進度的分析結果與管理者的工程經驗和管理水平具有很大的關系，在編排和調整進度計劃過程中，如果對施工流程中的節(jié)點沒有考慮周全，極有可能引起施工節(jié)奏混亂，施工成本增加，同時導致工期延誤。

因此，在引入BIM技術應用于工程施工管理后，可以實現(xiàn)施工、設計、監(jiān)理、供應商、建設單位等各個參建方之間的溝通協(xié)調，達到并行開展，共同推進施工進度的目的。與傳統(tǒng)的施工進度管理方法不同（甘特圖和網絡圖），BIM技術中可以借助施工動態(tài)模擬（如圖3所示），對施工過程和施工流水進行預先模擬，可視化地解決和分析關鍵線路，對不利施工節(jié)點進行調整和修正，在四維空間上對施工的邏輯關系進行核實，分析施工方案的可行性，進度計劃的可實現(xiàn)性。

圖3 基于BIM技術的工程項目施工進度模擬

3.2 施工質量管理對比

由于建筑工程項目涉及的專業(yè)眾多，工藝流程復雜、施工節(jié)拍強、交叉專業(yè)的碰撞問題多等，施工質量管理就顯得尤為重要。本項目管理在引入BIM技術前，管理人員、設計人員和施工技術人員間的溝通主要是基于CAD圖紙、紙質資料和會議紀要，圖紙中的錯、缺、漏等問題無法得到可視化解決，導致復雜施工節(jié)點的施工交底難度大，或者交底深度不足，引起施工質量缺陷。在施工過程中的質量管控上，由于建筑工程涉及隱蔽工程如基礎、基坑，也涉及地上結構的危大工程如模板工程、混凝土結構等，這些施工質量的控制主要由質量負責人確定、現(xiàn)場施工人員施作、現(xiàn)場監(jiān)理進行過程監(jiān)督，最后由質檢人員檢驗檢測，并驗收歸檔。因此在管理流程和管理界面上具有相互交叉以及混亂現(xiàn)象，導致質量管理成本增加。

項目管理引進BIM技術后，施工質量控制得到高效和高質量地提高。在相同的施工條件下，對施工質量問題進行統(tǒng)計，分析表明出現(xiàn)質量問題的可能性和頻次得到大幅度的降低。

表1為項目管理引進BIM技術前后的施工節(jié)點問題對比。可以看出，本工程在實際質量問題次數統(tǒng)計總數為76次，而采用BIM技術引入后可以得到大大降低，總數為15，下降幅度為80%。

表1 項目管理引進BIM技術前后的施工節(jié)點問題對比

3.3 施工成本控制對比

項目的成本控制涉及投入物資和投入成本，統(tǒng)計和分析施工中的物資消耗，是一項費事費力的工程管理事項。為了節(jié)省材料，同時滿足資源配置優(yōu)化的目的，施工前需要對各個環(huán)節(jié)的物資需求進行編制，然后才能安排物資部門進行采購，而在輸出端，則需要建限額領料制度，嚴格控制領料的質量關，提高材料利用率，減少材料損耗。項目的成本管理過程往往關系到眾多管理部門，部門之間的指令和信息傳達都需要關聯(lián)著進度與成本、質量與成本。

本建筑工程項目采用BIM技術應用于項目的工程成本管理后，實現(xiàn)了項目成本的精細化管理。借助BIM三維集成平臺，將BIM三維模型與進度信息和成本信息相關聯(lián)，依據模型的建設內容進行物資需求制定和編排物資采購計劃，在資源用量上與清單文件實現(xiàn)過程控制、成本核算，也可以充分利用平臺的高效協(xié)作能力，實現(xiàn)清單的數字化、可視化，為管理人員瀏覽和對比預算成本與實際發(fā)生成本提供有效途徑。

表2為項目管理引進BIM技術前后的成本控制對比。可以看出，本工程采用BIM技術引入后可以對項目的鋼筋和混凝土用量實現(xiàn)精細化控制。以C40混凝土為例，在BIM引入前的用量為2184m3，而實際發(fā)生量為2178m3，損耗率控制小于1%，大大提高了材料的利用率，創(chuàng)造了工程價值。

表2 項目管理引進BIM技術前后的成本控制對比表

4 結語

近年來，隨著國家政策的導向，綠色建造和智能建造是建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。由于BIM技術在建設過程中與綠色施工、信息化施工、裝配化施工相關聯(lián)，因此能夠發(fā)揮極大的優(yōu)勢，進而資源節(jié)約，發(fā)揮資源的精細化調配，同時又能夠滿足建筑的高質量發(fā)展。BIM技術在發(fā)展理念上與國家提出的可持續(xù)發(fā)展，既要金山銀山又要綠水青山的理念是相符合的。因此，BIM技術在現(xiàn)實工程中能夠極大地推動建筑業(yè)的良性發(fā)展，做到高質量、環(huán)境友好、人工智能等，實現(xiàn)建筑工程項目全生命周期的信息共享。本文以某建筑工程為例，基于BIM技術對方案進行優(yōu)化，實現(xiàn)了工程質量的控制，保障了施工安全，讓項目的各個環(huán)節(jié)和參與各方的信息交流更加暢通，達到了命令的方便快捷傳遞，促進了整個項目的管理提升。