建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型下基于BI M技術(shù)的EPC項(xiàng)目協(xié)同管理研究

方銘

（杭州市安居集團(tuán)有限公司，杭州310000）

1 引言

近年來隨著城市化的推進(jìn)，建筑行業(yè)也得到了大力發(fā)展，此時更需要先進(jìn)科學(xué)的技術(shù)手段輔助大規(guī)模的建筑施工及后續(xù)的管理，因此，將建筑工程建設(shè)管理同計算機(jī)相關(guān)技術(shù)結(jié)合成為建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢[1]。但目前數(shù)字化轉(zhuǎn)型的建筑工程管理中存在一些重要問題，需要使用現(xiàn)代化的信息技術(shù)進(jìn)行應(yīng)對。例如，如何在保證基礎(chǔ)的安全與質(zhì)量的前提下，最大限度地降低成本，減少污染，提升施工進(jìn)程以及后期維護(hù)管理的效率。

目前，建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)展勢不可擋。 本文從建設(shè)業(yè)主方面著手，探究BIM 技術(shù)在方案設(shè)計、施工以及運(yùn)營階段協(xié)同管理中的應(yīng)用，以期高效準(zhǔn)確地管理建筑EPC 工程項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)各參與方的協(xié)同管理，最終實(shí)現(xiàn)參建各方的管理目標(biāo)。

2 BI M技術(shù)與協(xié)同管理的理論分析

2.1 BI M技術(shù)的概述與分析

BIM 技術(shù)能為建筑工程項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)程中的決策提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，進(jìn)而更好地體現(xiàn)自身的價值。BIM 技術(shù)具體的關(guān)系流動情況如圖1 所示。

圖1 BI M技術(shù)具體的關(guān)系流動情況

在圖1 中，具體的BIM 技術(shù)關(guān)系流動如下：通過BIM 技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建數(shù)字模型支持建筑EPC 工程項(xiàng)目全過程的管理、進(jìn)程優(yōu)化以及建造質(zhì)量，最后應(yīng)用在實(shí)際中。 BIM 技術(shù)能通過數(shù)字化方式表現(xiàn)建筑實(shí)體， 得到實(shí)際施工過程中的各種信息，以得到可視化結(jié)果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息共享，提升工程項(xiàng)目的施工效率，優(yōu)化施工質(zhì)量，是建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中極其重要的輔助手段。

BIM 技術(shù)的優(yōu)勢有以下3 點(diǎn)：（1）結(jié)果的三維實(shí)體可視化呈現(xiàn)，可以將設(shè)計方案立體化地呈現(xiàn)出來，與建筑實(shí)體視覺差別變得更小[2]。 此外，在EPC 項(xiàng)目的全局進(jìn)程中，BIM 技術(shù)可通過可視化結(jié)果同相關(guān)人員建立更加高效的聯(lián)系與溝通。 （2）可協(xié)調(diào)性，施工前期，設(shè)計師的方案與后續(xù)的施工建設(shè)可能缺乏交流，在前期容易出現(xiàn)各種專業(yè)問題，頻繁變更設(shè)計也會影響后續(xù)的項(xiàng)目進(jìn)程，BIM 技術(shù)的應(yīng)用便于不同專業(yè)的設(shè)計人員在前期進(jìn)行共同討論，以避免上述問題。 （3）可優(yōu)化性，BIM技術(shù)能通過信息的匯總為項(xiàng)目的優(yōu)化提供更好的決策方案。

2.2 協(xié)同理念的概述與分析

協(xié)同理念是針對變化產(chǎn)生新的有序結(jié)構(gòu)， 反映系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)作與轉(zhuǎn)變帶來的影響，通過系統(tǒng)內(nèi)部的子系統(tǒng)重排與重組，進(jìn)而形成一種競爭—合作—協(xié)同的能力，實(shí)現(xiàn)1+1＞2 效果的理念。 根據(jù)該理念可以創(chuàng)造協(xié)調(diào)合作的機(jī)會，完善相關(guān)體系，建立統(tǒng)一目標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)利益的最大化。 目前，建筑工程項(xiàng)目協(xié)同管理中，應(yīng)用較為廣泛的有業(yè)主聘請管理承包商模式，具體分為EPC 交鑰匙模式等，該模式下建筑業(yè)主的風(fēng)險會轉(zhuǎn)移到承包商，造成承保風(fēng)險增加，因此，總包單位必須制定各種策略避免各項(xiàng)風(fēng)險的影響。 隨著經(jīng)濟(jì)全球化的迅速擴(kuò)展，信息一體化建設(shè)與建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型逐漸向協(xié)同管理與信息共享發(fā)展，協(xié)同共享理念逐漸成為建筑行業(yè)的重要組成部分。

3 BI M技術(shù)在EPC項(xiàng)目全階段協(xié)同管理中的應(yīng)用

3.1 BI M技術(shù)在設(shè)計、方案階段的協(xié)同管理應(yīng)用

BIM 技術(shù)在EPC 項(xiàng)目全生命周期各階段的應(yīng)用中，需要以建設(shè)業(yè)主為著眼點(diǎn)，規(guī)劃不同階段的協(xié)同管理應(yīng)用，如圖2 所示。

圖2 BI M技術(shù)在EPC項(xiàng)目全生命周期協(xié)同管理中的應(yīng)用

3.1.1 BIM 可視化技術(shù)在方案設(shè)計階段中的應(yīng)用

基于BIM 可視化技術(shù)，可利用Revit 建模和相關(guān)軟件進(jìn)行三維空間建模。 Revit 軟件中包含EPC 項(xiàng)目中需要的全部數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，這樣不僅可以直接提取或修改模型的相關(guān)參數(shù)，還能基于此進(jìn)行三維虛擬漫游設(shè)置，直觀展示項(xiàng)目整體。此外，通過可視化功能，項(xiàng)目不同專業(yè)的負(fù)責(zé)人可以通過模型判斷設(shè)計方案是否合理，并可直接調(diào)整方案，確定最優(yōu)設(shè)計方案。

3.1.2 基于BIM 技術(shù)的在方案設(shè)計優(yōu)化

確定設(shè)計方案后， 為了避免管線等構(gòu)件因位置交叉而出現(xiàn)碰撞，需要應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查。 BIM 技術(shù)中的碰撞檢查包括可視化分析與BIM 技術(shù)碰撞檢查和優(yōu)化。通過可視化分析檢測綜合管線的分布并出具檢測報告，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計。

3.1.3 BIM 的深化設(shè)計

三維施工圖深化設(shè)計， 包括各專業(yè)深化設(shè)計、 多方案比較、設(shè)備機(jī)房深化、綜合支吊架設(shè)計等。 直接根據(jù)BIM 模型對各專業(yè)深化設(shè)計成果進(jìn)行集成、協(xié)調(diào)、修訂與校核，根據(jù)不同專業(yè)的不同性質(zhì)、不同功能和不同施工要求，結(jié)合建筑整體要求進(jìn)行統(tǒng)籌深化設(shè)計，解決各專業(yè)、系統(tǒng)的碰撞，優(yōu)化設(shè)計方案，為設(shè)備、管線、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻預(yù)留合理的安裝及操作空間，減少占用及使用空間。 在深化設(shè)計完成后，出具相應(yīng)的模型和圖紙，指導(dǎo)現(xiàn)場的材料采購、加工和施工，能夠顯著提高工作效率以及深化設(shè)計工作的效率和質(zhì)量。

3.1.4 BIM 技術(shù)在建筑性能分析中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)可以提供便捷的建筑性能分析，比如，建筑日照分析、建筑能耗分析、室內(nèi)外環(huán)境分析、環(huán)境光污染分析、環(huán)境噪聲分析、建筑溫度分析、垂直模擬交通分析、應(yīng)急模擬分析等。

在建筑項(xiàng)目設(shè)計，BIM 模型中包含的大量建筑信息為建筑性能分析提供了便利的條件。比如，BIM 模型中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱信息可以直接用來模擬分析建筑的能耗， 玻璃透過率等信息可以用來分析室內(nèi)的自然采光，提高了能耗分析的效率。再根據(jù)模擬結(jié)果改進(jìn)建筑及設(shè)備系統(tǒng)分析， 達(dá)到方案的綜合最優(yōu)。 將BIM 模型直接輸入節(jié)能分析軟件中，可以根據(jù)BIM模型中的信息預(yù)測建筑全年的能耗， 再根據(jù)能耗調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的各個參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最終的節(jié)能目標(biāo)。

3.2 BI M技術(shù)在施工階段的協(xié)同管理應(yīng)用

BIM 技術(shù)在施工階段協(xié)同管理中的應(yīng)用主要包括場地布置管理、施工方案模擬、進(jìn)度管理、成本管理、安全管理與質(zhì)量管理等。

3.2.1 BIM 技術(shù)在EPC 項(xiàng)目施工中應(yīng)用的優(yōu)勢

BIM 技術(shù)可以將施工現(xiàn)場的平面元素三維可視化， 幫助施工管理人員更直觀地規(guī)劃各個階段的場地布局， 綜合考慮各個階段的場地轉(zhuǎn)換，結(jié)合綠色施工中節(jié)約用地、永臨結(jié)合的理念對場地進(jìn)行優(yōu)化，避免重復(fù)布局，在節(jié)能環(huán)保的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。 根據(jù)高程網(wǎng)格及地形，提前規(guī)劃全場道路系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、塔吊、施工電梯、加工場等臨時設(shè)施的位置，制訂最優(yōu)的布局方案，提高場地利用效率，降低二次規(guī)劃搬運(yùn)成本，在不同施工階段對場地布局進(jìn)行提前規(guī)劃和轉(zhuǎn)換。 同時利用軟件統(tǒng)計功能自動生成臨時工程量，減少計算工作量。

3.2.2 基于BIM 技術(shù)的施工方案指導(dǎo)與選擇

在工程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，重難點(diǎn)部位及危大工程施工前，可運(yùn)用BIM 三維模型進(jìn)行虛擬施工指導(dǎo)，展示工藝流程和操作方法，為施工技術(shù)人員、管理人員、操作人員進(jìn)行可視化的三維模型技術(shù)交底。 BIM 技術(shù)還可以對多個施工方案進(jìn)行模擬比較，為施工方案的選擇提供決策依據(jù)。

3.2.3 基于BIM 模型的EPC 項(xiàng)目施工進(jìn)度管理

根據(jù)資源限制和總工期要求，把工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，綜合施工方案、施工工藝及流水段劃分，編制項(xiàng)目基于層、段、組合類型的施工進(jìn)度計劃，對接BIM 模型，建立可視化施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)整體施工進(jìn)度模擬。 同時基于BIM 技術(shù)的進(jìn)度協(xié)同管理將BIM 模型同EPC 項(xiàng)目進(jìn)度相結(jié)合， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息整合，使相關(guān)人員高效直觀地掌握實(shí)時工程進(jìn)度， 并根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際施工情況進(jìn)行靈活調(diào)整， 最后將BIM 模型與Project 軟件關(guān)聯(lián)，實(shí)時反映施工的進(jìn)度。

3.2.4 基于BIM 平臺的成本管理

成本管理需要在前期建模與集成的過程中， 將不同專業(yè)間的碰撞與不合規(guī)的問題搜尋出來， 以便從根本上解決后期設(shè)計的頻繁變更，減少變更成本。 并且可根據(jù)區(qū)域、限額領(lǐng)料等方法進(jìn)行支付審核以及管理資金的使用。 同時導(dǎo)入清單價格到BIM 平臺，通過實(shí)際完成的工程量可實(shí)時得到目前階段已經(jīng)完成工程羨慕的費(fèi)用，然后同初始目標(biāo)成本進(jìn)行對比，不僅能從成本角度控制施工進(jìn)程，還能有效防止成本的疏漏。

3.2.5 基于BIM 模型與VR 設(shè)備的施工安全保障

安全管理人員通過BIM 模型可提前識別臨邊洞口，更高效地進(jìn)行安全風(fēng)險評估和措施制定， 提前在模型中進(jìn)行安全防護(hù)，并將防護(hù)布置完善。 對項(xiàng)目的重點(diǎn)安全部位，如深基坑工程、腳手架工程、高大模板支撐工程等，利用BIM 模型及VR 設(shè)備進(jìn)行安全施工模擬、安全操作交底，以保障施工安全。

3.2.6 基于BIM 技術(shù)的質(zhì)量管理

質(zhì)量管理是針對EPC 項(xiàng)目在施工中存在的質(zhì)量問題，在此過程中質(zhì)量跟蹤較為困難，可使用BIM 技術(shù)進(jìn)行多方協(xié)同管理，使用軟件進(jìn)行現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的收集與上傳，以此實(shí)現(xiàn)各方的遠(yuǎn)程監(jiān)控與遠(yuǎn)程管理[3]。 通過AR 技術(shù)輔助施工檢查的實(shí)際應(yīng)用（見圖3）。 由此保障項(xiàng)目的施工質(zhì)量。

圖3 AR技術(shù)輔助施工檢查的實(shí)際應(yīng)用

3.3 BI M技術(shù)在運(yùn)營階段的協(xié)同管理應(yīng)用

BIM 技術(shù)在EPC 項(xiàng)目運(yùn)營階段的協(xié)同管理應(yīng)用，主要包含空間管理、設(shè)備維護(hù)管理與資產(chǎn)管理3 部分。 空間管理中，BIM 技術(shù)可根據(jù)該模型的空間信息進(jìn)行后續(xù)管理、 展示與分析，如物業(yè)管理、遇到突發(fā)情況時逃生路線的模擬等。 維護(hù)管理中，通過設(shè)計與施工階段累計的構(gòu)建信息，可實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控等方面的管理。 同時BIM 模型和消防等智能子系統(tǒng)的對接，可實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)備的監(jiān)控與集成管理。 資產(chǎn)管理中，BIM模型結(jié)合重要資產(chǎn)上的RFID 標(biāo)簽， 可在模型中查詢相關(guān)參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位以及建筑的資產(chǎn)管理。

4 結(jié)語

目前，建筑業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)的支撐產(chǎn)業(yè)，在推動國民經(jīng)濟(jì)增長與社會長久健康發(fā)展方面具有重要的促進(jìn)作用。為了擴(kuò)展BIM 技術(shù)在實(shí)際EPC 工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，研究以建筑業(yè)為著眼點(diǎn)，融入?yún)f(xié)同理念，將BIM 技術(shù)應(yīng)用在建筑工程建設(shè)的全過程，切實(shí)有效地解決了現(xiàn)階段實(shí)際存在的工程問題，全面系統(tǒng)性地對EPC 項(xiàng)目進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)間的流暢銜接，減少了對后期施工質(zhì)量帶來的損失，完成最終進(jìn)度最優(yōu)。