基于BIM的工程材料采購管理

陳婧 CHEN Jing；賀成龍 HE Cheng-long；張柱 ZHANG Zhu；甘雪怡 GAN Xue-yi；何磊 HE Lei；張藍文 ZHANG Lan-wen

（嘉興學院建筑工程學院，嘉興 314001）

0 引言

現階段工程材料采購管理一般采用的都是傳統采購模式，在傳統采購模式下，業主必須按照設計-招標-建造的順序進行，只有在上一工作內容完成以后才能夠進行下一階段的工作，這是傳統采購模式最大的特點。在這種模式下，首先很容易導致整個的建設周期變長，成本的可控性變差，且由于參與項目的三方信息交流難度大，各方都難以協調，很容易導致設計的“可施工性”差，設計變更十分頻繁。其次使用人工方式對材料進行整體管理的傳統滯后的采購管理方式，對材料的及時需求不夠準確，并難以避免采購工作的疏漏與失誤。最后在材料采購過程中承包商與供應商的信息不對稱也是現階段的主要問題，材料供需雙方之間信息交流與溝通出現障礙，結果帶來交易成本提高，風險增加的結果。綜上所述，這些問題的存在使得材料的采購工作難以進行或需浪費大量的人力物力財力。在此基礎上，整個項目的質量、成本和進度在一定程度上都會受到影響，業主的利益也難以得到保障。

建筑信息模型技術（Building Information Modeling，BIM）是建筑的物理和功能特性的多維可視化數字集成，集成該建筑從概念、設計、建造、運維乃至拆除全壽命周期的信息，將BIM技術應用于建設工程項目中，可將其中相關設施的物理與功能，利用數字信息化的方式予以表達。在采購管理過程中，BIM技術能將進度信息、成本信息、質量信息集成在建筑信息模型里，構建三維立體模型，作為一個直觀有效的載體，進一步確定材料的采購需求，通過準確的采購需求所制定的采購計劃直接提高了采購的效率。BIM信息的集中和采購模型的搭建，為選擇供應商提供了參考。而追蹤、驗收過程中，BIM技術和物聯網技術的結合運用，將材料的流動管理實現遠程可視化，各方可以借助BIM進行信息共享，準確掌握物資去向，加快工程材料驗收的進度。在采購管理的整個過程中，通過BIM技術實現成本控制、進度控制以及質量保證，優化采購管理，提高采購效率。

1 基于BIM工程材料采購管理的應用流程

通過BIM技術與設計方提供的項目圖紙，并基于BIM技術的優勢，建立采購模型，并通過相關軟件進行精確算量。從而得到項目所需材料的采購需求，通過BIM信息平臺將采購材料需求進行同步建檔，根據施工進度計劃實時編制采購計劃。基于BIM模型篩選合適的供應商，便于材料的采購，對后續擬定采購合同奠定基礎。在材料追蹤和驗收階段以BIM模型為基礎，與物聯網技術相結合，保證材料交付的準確。其具體應用流程見圖1。

圖1 基于BIM的工程材料采購管理應用流程

1.1 確定采購需求

BIM技術可根據圖紙在Revit等軟件構建三維實體模型，該模型能將建筑工程項目設計的具體結構呈現出來，并且能在三維視圖中實現結構中不同構件的直觀展示。利用Revit等軟件建模時輸入項目總體信息與細節信息，包括樓層數、鋼筋級數、混凝土等級、抗震等級等。在完成信息輸入、建立好軸網之后，可以進行構件的布置，完成項目簡易建模。還可以通過BIM進行模型的碰撞檢查，對圖紙設計有矛盾的地方及時與設計方溝通與改正，保障圖紙的可施工性，從而進一步確定相關材料的數量。同時可以針對復雜節點進行單獨建模，提高建模的準確性，便于對后期材料用量采購成本的控制。以某幼兒園教學樓遷建項目為例，進行BIM建模，如圖2所示。

圖2 三維實體模型

用廣聯達GTJ軟件進行BIM土建和鋼筋算量建模，最后可以系統的生成項目工程量，方便提取使用。直觀的展示出項目所需要的構建材料的數量，對于一些特殊構件也能清楚展示出來，能更加精準指導后續采購材料。如該項目的混凝土、門窗的匯總工程量分別如表1、表2所示。

表1 混凝土工程量匯總表

表2 門窗工程量匯總表

根據BIM模型，也可以很方便的得到某一樓層、某一構件的工程量，比如二層矩形梁的工程量，如表3所示。

表3 二層矩形梁的工程量

傳統算量的過程是基于圖紙進行手工計算，而BIM算量軟件是基于三維模型，能更直觀的表達各類構件的位置關系，實現了立體空間體的三維扣減，扣減計算較繁雜的三維體時誤差較小，保證了構件工程量的準確性，高效性。相比于人工計算操作更為簡單，提高了工作效率及有效性。相較于傳統算量，借助BIM技術的軟件計算工程量更加精準，但是通過比較分析，Revit軟件和廣聯達GTJ軟件算量存在減扣規則不統一、繪圖方式不一致的問題，造成了兩個軟件繪制出來的建筑物整體三維模型一致，而單個構件可能產生區別導致最終算量結果產生較大誤差。

綜上，根據設計方提供的項目圖紙通過BIM技術建立三維實體模型，并通過相關軟件進行精確算量。基于BIM模型和導出的算量模型，初步確定了材料的種類、數量、尺寸、質量規范等。確定好工程所需材料，通過軟件生成材料需求計劃表并進行分類，保證工程采購中材料適配的精準性，為后續材料采買提供了依據。

1.2 編制采購計劃

基于BIM技術對建筑相關構件建模與精準算量，自動生成工程采購清單。在此基礎上通過BIM技術計算所需成本，精準控制材料的成本與用量。同時將采購材料進行同步建檔，以BIM 5D模型中的數據信息和結合工作分解結構（WBS）進行材料采購總計劃的制定，并根據所確定的施工進度計劃實時編制階段性采購計劃，配合實際工程的施工進度，采購適量的工程材料，盡量減少材料的庫存費用與材料管理費用，也降低材料的損耗，保證材料的質量。同時通過BIM技術的信息共享功能，在選擇完材料供應商后，對于供應商來說，也可以結合BIM模型展現的有關信息與施工方的采購計劃清單進行全方面的分析對比，判斷當時所處時間段的需求方向與需求量，提高采購效率。

1.3 后續采購工作

在供應商的選擇方面，基于BIM的工程材料采購管理供應商的選擇就更加快捷，并且材料采購的質量和采購的效率也相應提高。為了解決建筑施工企業和供應商信息不對等的問題，可以通過BIM技術搭建一個信息平臺，將工程相關信息錄入，建立相關工程的BIM模型，將工程相關信息共享?；谶@個模型，施工方可以將供應商的信息錄入，通過直觀對比篩選，判斷合適的供應商，降低合作方的交易風險。還可以通過BIM模型顯示特殊配件，通過BIM中的信息篩選較好的特殊材料構件的供應商，便于特殊材料構件的采購。BIM可以長時間保存供應商信息，同時也可以利用物聯網技術，對供應商的基本信息進行收集和記錄，及時更新BIM搭建的供應商信息數據庫，使BIM的信息庫能更好的為供應商的選擇提供參考。確定好供應商后，便可通過雙方協議，簽訂采購合同。

在材料追蹤階段，在BIM模型的基礎上，利用BIM模型的交互作用可實現買賣雙方進行物資的查詢和材料管理，同時以物聯網智能定位對材料進行定點管理，上傳至管理平臺后可隨時隨地對物料進行查詢和跟蹤，對材料的追蹤與管理實現全程透明可視化。在整個工程材料采購管理階段，實現了BIM模型和物聯網技術的融合應用，為各方提供及時、精準的反饋信息，大大提高了工程材料采購管理的準確性和智慧化程度，在一定程度上降低了材料采購成本、提高了材料質量與采購效率。

材料驗收階段存在驗收不符合相關規定、材料驗收數量與采購數量不符、驗收質量與采購計劃質量不符、材料采購價格失真、結算不符合有關規定等風險。利用BIM技術可以建立采購驗收信息化平臺，可以更加立體、多渠道的實現對材料驗收的管理，而且可以利用物聯網技術通過軟件標記驗收存在差異的地方，實施重點監督檢查，可實現材料最終交付的準確性和規范性，提高采購效率與管理。

2 結論

通過對建筑業工程材料采購管理現狀的分析以及現階段所面臨的問題，BIM作為數據載體，BIM技術的運用在采購方面凸顯出了很大的價值，首先可以幫助解決傳統模式下的信息不對稱，打通施工方、供應商等不同參與方的信息壁壘，打通設計、采購、施工與運維各階段的相應業務，解決數據無法共享的問題。其次BIM技術的信息集成優勢，則可以準確地獲得相關工程信息數據，對整個工程所需材料的信息，通過精確的建模，從而得到精確的采購需求，采購管理人員可以根據這些信息準確編制采購計劃，有效降低傳統管理模式中應項目信息獲取不夠準確而造成的難以控制的風險，同時減小對大庫存的依賴，降低庫存成本。

利用BIM技術，通過對項目進行建模和量化，為制定合理的材料采購計劃提高信息技術支撐，提高采購的效率。在之后的采購管理中，選擇供應商，采購合同的擬定，最后進行材料的追蹤與驗收，每一階段的流程都基于BIM技術或附加物聯網等信息技術實現，從不同程度的控制整個工程的成本，保障材料的質量，提高工程進行的效率。