BIM 技術在建筑工程施工動態管理中的應用

徐 洪 哲

（葫蘆島市中原裝飾工程有限公司，遼寧 葫蘆島 125000）

0 引言

現階段，關于施工進度管理的研究大多存在于理論層面，研究的重點也是對相關問題的防范，導致其在實際的建筑工程施工管理中的應用效果并不理想。這一問題的主要原因是整個建筑施工計劃的制定存在需要提升的空間，對于可參考的圖紙、工藝說明、合同文件等資料的利用程度不高[1-3]；其次，建筑施工是一項機動化的項目，其在實際執行期間會受到多方面因素的共同影響，要實現對施工的有效管理，應充分考慮這些動態因素帶來的影響，結合實際情況對施工做出合理的規劃。BIM 技術借助計算機的強大運算能力，可以實現對多樣化基礎數據的有效整合，并模擬出建筑施工完成后的整體模型。結合實際施工的進度信息，可以更具針對性地對施工現場的資源進行調度分配，確保施工方案合理進行[4]。

1 BIM 技術的應用

1.1 施工現場信息采集

本文建立了以工程設計圖紙為基礎的BIM 模型。強調在信息采集階段要結合施工項目管理單位、設計單位、建筑周圍住戶、材料供應商等不同環節對項目的相關要求及能夠給予的支持，以此為基礎最大限度對可能存在影響項目施工的因素進行總結。對于施工現場信息的采集，不僅要對施工位置的基本地質、環境信息進行準確勘查，還要具體分析施工相關的計量信息、施工材料及項目的階段性劃分結果；完成對上述信息的采集后，可利用BIM 技術對其進行組織，通過將設計信息輸入到BIM 頁面中，輸出最終的建筑實體圖[5]。在完成對模型的建立后，為了確保動態管理的合理性，需要對建筑的具體細節進行補充，本文通過對BIM 輸出模型的各部位構件進行RFID 編碼，將具有相同屬性的建筑構件賦予相同的編碼，即可得到該類構件的全部信息，包括施工面積、材料需求種類和總量及對應的工期。再通過RFID 標簽對材料的采購計劃進行設計。需要注意的是，材料的采購不僅要考慮實際施工進度的需求，還要充分結合施工現場的實際空間大小，這就要求對施工現場的數據采集更加全面。按照可利用空間將材料儲備周期設置為3 d～10 d。為了使實際施工進度與BIM 模型之間形成關聯關系，本文在BIM 軟件中創建了一個新的RFID參數，其中包括能夠獲取的一切施工數據，將它與BIM 模型中自帶參數進行匹配，由此，可以通過采集到的實際施工數據對RFID 參數進行更新，對比其與施工動態管理規劃之間的差異，作出更具針對性的調整。

1.2 基于BIM 技術的建筑工程施工動態管理

在上述基礎上，首先要按照預期的工期對不同時間段內的施工進度進行劃分，對反饋的實際施工進度進行校對，對于出現實際施工超前的情況，應分析其原因，判斷是否存在異常施工的情況，該問題可以通過對施工原料的儲備信息進行核對，當確定施工進度與施工材料之間存在匹配關系時，則將BIM 模型中的進度規劃結果按照實際進度進行調整，并對之后的進度作出修改。需要注意的是，按照施工合同的規定，結合對施工期限的約定，如果長期出現施工進度超標情況，可以適當減少施工人員的配置數量，每次按照1 人～2 人減少，直至實際施工進度與BIM 的規劃結果一致。對于出現施工進度滯后的情況，應分析材料儲備情況，分析是否存在原料不足影響施工進度的問題；還應對施工現場的設備配置情況進行分析，當設備的運轉負荷超過其最大值的80%時，則需要增加該設備的投入量。如果材料和設備均未出現異常，就需要對施工人員的配置情況作出調整，在施工進度出現滯后的初期，可以適當增加1 人～2 人。此時，如果滯后情況未得到緩解，可以再次追加施工人員數量。通過這樣的方式，最大限度降低由于人員配置過量導致的人均產能過低問題，保證施工進度與成本投入之間的最佳比例關系。

2 BIM 技術在建筑施工動態管理實例應用分析

2.1 應用案例描述

為了測試本文管理方法的有效性，以某小區的1 所幼兒園作為實際應用案例。該幼兒園的基本工程概況如下：幼兒園所處的小區中共包含18 棟基礎建筑，設計幼兒園位于15 號～16 號建筑之間。幼兒園的構造設計為3 層結構，具體高度為10.60 m。建筑的承重構架是由不同密度和材質的鋼筋混凝土澆筑而成的，因此在框架結構上要結合實際承重需求加以區分，建筑的地基是通過人工挖孔的方式修建的，以建筑的最大承載能力為目標設計挖孔的直徑，并在其中灌注混凝土，為了避免由于地質運動及地下水流對土層穩定性的影響，在挖孔的底部鋪設厚度為20 cm 的卵石層，以此提高地基持力層的承載力。預期幼兒園的使用年限為60 年，在對其進行分類時，按照實際環境及應用需求，將其劃分為多層公共建筑，因此要求建筑對應的耐火等級應滿足二級要求，結構安全等級應滿足二級要求，地基基礎及樁基設計應滿足丙級要求，建筑地面的粗糙程度不低于C 類，砌體砌筑質量等級不得低于B級。考慮到建筑所在位置的地質環境數據信息具有較高的穩定性。在此基礎上，對施工小區的環境類別進行評定，最終定義為II 類。建筑施工的具體環境如圖1 所示。

由圖1 可以看出，施工可以利用的范圍相對較小，且周邊與住宅樓的距離較近，因此施工對居民生活的影響較大，故而將施工期限規定為100 d。以此為基礎，利用BIM 技術對該項目的施工進行管理，以期在目標施工期限內保質保量地完成對建筑的施工。

圖1 施工環境現場

2.2 BIM 技術的應用過程

根據BIM 的動態資源管理機制對建筑的總體架構預期施工進程進行規劃，并結合最終的規劃結果以動態的形式對施工資源進行批次化管理，以確保在施工的各個階段應用的材料都可以得到有效供應，同時又不會造成資源堆積過度導致的施工場地被過分占用，影響施工開展的問題。為此，本文以天為單位獲取施工信息，其中包括工程進度，構件消耗進度及資源儲備情況。將采集到的結果數據與施工初期BIM 規劃的結果進行對比，當出現施工進度滯后情況時，要及時補充施工人數，加快施工進程，并分析施工進程與材料消耗、材料儲備之間的關系是否合理，如果出現異常，要對施工現場的歷史信息進行調取，確定異常是由于實際施工出現錯誤引起的，還是由于材料監管不力引起的，并根據最終的結果制定相應的解決措施。對于由于施工錯誤引起的異常，要及時對當天的施工數據進行核對，拆除重建存在問題的結構，對于由于材料監管引起的異常，要將責任落實到個人，并實施相應的處罰措施，按照BIM 中的數據將實際材料的數量進行補充。通過以上方式確保施工進度和施工質量的可靠性。

2.3 應用效果分析

在上述基礎上，本文統計了在幼兒園建筑施工的整個周期內，施工現場的動態數據變化情況，其結果見表1。

由表1 中可以看出，在BIM 技術的加持下，施工現場的材料儲備及相關資源的配置處于相對動態的調節機制下，且資源儲備量并未出現供應不足或供應過量的情況，基本保持每2 d～3 d 采購1 次的頻率，從施工人數看，整個施工過程中經歷了6次人員調整，基礎施工人員為16 人，按照施工進度與BIM 規劃進度之間的差異，人員配置的變化范圍為1 人～3 人。最終建筑在預期工期100 d 內竣工。未出現超期的問題。

表1 施工現場動態數據

3 結語

建筑工程作為一項系統性的施工項目，需要多部門的共同協調配合。施工材料、施工設備、施工人員的配置都直接關系到最終的施工進度和施工效果。由于施工本身參與的因素較多，因此會對其造成影響的因素也是多種多樣的。為此，如何應對人為及非人為條件對施工帶來的影響，實現有效的施工管理成為了相關建筑企業重點關注的問題。考慮到建筑施工本身是一個動態的過程，因此相應的管理機制也應具有動態屬性。本文提出BIM 技術在建筑項目施工動態管理中的應用研究，通過本文的研究，實現了對施工現場資源儲備、分配，以及對施工進度的有效管控，以期為同類施工管理工作的開展提供有價值的參考。