BIM技術在建筑工程管理中的運用策略研究

曾瑩 ，黃新

(1.華藍集團股份公司，廣西 南寧 530029；2.華藍設計(集團)有限公司，廣西 南寧 530011)

建筑工程管理是一個復雜而龐大的系統工程，需要涉及到多個專業和環節，傳統的管理方法已經無法滿足快速變化的需求。BIM技術作為一種集成的信息化平臺，可以有效解決建筑工程管理中的協作、溝通和信息共享等問題。本文旨在研究BIM技術在建筑工程管理中的運用策略，以期為行業提供指導和參考，推動建筑工程管理的現代化和智能化。

1 BIM技術的發展背景和基本概念

BIM(Building Information Modeling)是一種基于數字化技術和信息管理的建筑信息模型技術。它以三維建模為核心，集成了建筑設計、施工、運營等全過程的各種信息，并通過共享和協同工作的方式，提供了一個統一的數據環境，使得建筑項目的設計、施工和運維各方能夠更高效地進行合作[1]。BIM技術的發展背景可以追溯到上世紀80年代，在計算機輔助設計(CAD)技術的基礎上逐步發展而來。傳統的建筑設計過程中，各專業之間的信息交流通常是以紙質或電子文檔的形式進行，這導致了信息傳遞不準確、重復工作多、協同效率低下等問題[2]。BIM技術的出現，通過將各種信息整合到一個三維建模環境中，并提供強大的數據管理和協同功能，顯著改善了傳統建筑設計的局限性。BIM技術的基本概念包括以下幾個方面：1)三維建模(如圖1所示)：BIM技術的核心是建立建筑物的三維數字模型，包括各個構件、系統和設備等。這種三維模型不僅具備幾何形狀的信息，還包含了與之相關的屬性和參數；2)數據整合：BIM技術將各種信息整合到一個共享的數據環境中，包括建筑結構、材料、設備規格、施工進度等。通過統一的數據格式和標準，實現了各專業之間的信息共享和協同工作；3)多學科協同：BIM技術實現了各專業之間的協同設計和協同工作。不同專業的設計師可以在同一個模型中進行設計，實時查看和修改模型，避免了傳統設計過程中的信息孤島和重復工作；4)可視化和仿真：通過BIM技術，可以對建筑物進行可視化展示和仿真分析。可以實時查看建筑物的外觀、結構、系統等，以及進行能耗、照明、通風等方面的仿真分析，幫助設計師更好地理解和評估設計方案。BIM技術的發展背景可以追溯到計算機輔助設計技術的發展，并通過三維建模、數據整合、多學科協同和可視化仿真等方式，提供了一種全新的建筑設計和管理方法，以提高建筑項目的效率和質量。

圖1 BIM技術建模

2 BIM在建筑工程管理各個階段的應用策略

BIM在建筑工程管理各個階段(如圖2所示)的應用策略可以根據具體需求和項目情況進行靈活調整，但總體上可包括以下方面：1)前期規劃階段：利用BIM技術進行場地勘測和數據收集，獲取準確的地形、地貌、地質等信息。建立基礎設施模型，包括道路、排水系統、電力供應等，以幫助規劃決策和評估設計方案的可行性；2)設計階段：使用BIM軟件進行三維建模和設計，實現多學科協同設計，例如結構、機電、給排水等。在BIM模型中添加屬性和參數信息，如材料規格、設備參數等，以幫助物料清單和成本估算。進行可視化和仿真分析，例如能耗分析、照明仿真、室內空氣流動分析等，以優化設計方案[3]；3)施工階段：基于BIM模型生成施工圖紙和工程量清單，減少傳統二維圖紙的制作工作量，提高施工效率。利用BIM模型進行施工進度管理和資源調配，實現可視化的施工模擬，幫助規劃施工流程。進行沖突檢測和碰撞分析，避免不同系統之間的沖突，減少施工過程中的錯誤和重復工作；4)運營與維護階段：將BIM模型作為建筑物的數字孿生體，用于設備管理、預防性維護和能源監測等方面。將設計和施工的信息納入BIM模型，提供后續維護的參考，便于保養和更新。利用BIM模型進行樓宇管理和空間利用優化，提供更好的用戶體驗和運營效率[4]。需要注意的是，不同項目的具體應用策略可能會有所不同，根據項目需求和實際情況進行調整。同時，相關各方應密切合作，確保BIM技術在建筑工程管理的各個階段得到有效的應用，并充分發揮其協同、可視化和信息管理的優勢。

圖2 BIM技術建模

3 BIM技術在建筑工程管理中的運用策略

3.1 建立全生命周期的數字化模型

利用BIM技術，創建一個綜合的數字化建模，包括設計、施工和維護等各個階段。通過整合各種信息，實現信息共享和協同工作。具體來說，建立全生命周期的數字化模型可以通過以下方式實現：1)設計階段：在設計階段，利用BIM技術創建建筑物的數字化模型。該模型應包含建筑的幾何形狀、材料、結構、設備等信息。設計團隊可以共享模型，進行協同設計和沖突檢測，確保設計的一致性和可行性；2)施工階段：在施工階段，將設計階段的數字化模型作為基礎，進一步完善并集成施工相關的信息。例如，可以加入施工序列、工程量清單、進度計劃、施工工藝等。這樣可以幫助施工團隊進行施工協調、資源調配和施工過程的可視化管理；3)維護階段：在建筑物投入使用后，可以將BIM模型與設備管理系統或維護管理系統相連接，實現設備和維護信息的關聯。這樣可以實現設備的智能化管理、故障維修和預防性維護，提高建筑物的可靠性和維護效率[5]。此外，為了實現全生命周期的數字化模型，還需要做到以下幾點：① 數據標準化：建立統一的數據標準和分類體系，確保各個階段的數據能夠相互銜接和交流；②信息共享與協同工作：建立信息共享平臺或使用云端技術，使得設計人員、施工人員和維護人員可以隨時隨地訪問和共享BIM模型和相關信息，實現協同工作；③ 整合其他系統：將BIM模型與其他建筑管理系統(如ERP、設備管理系統等)進行整合，實現數據的無縫對接和信息的一體化管理；④ 模型更新與維護：隨著工程的變化和迭代，需要及時更新和維護BIM模型，確保模型的準確性和實用性。通過建立全生命周期的數字化模型，可以實現設計、施工和維護各個階段的信息集成和協同工作。這將提高建筑工程管理的效率，降低成本，并確保項目的質量和可持續發展。

3.2 3D可視化與沖突檢測

BIM技術可以生成建筑物的三維模型，可以幫助項目團隊更好地可視化設計方案，并進行沖突檢測。可以通過以下具體步驟實現：1)建立3D模型：利用BIM軟件，將建筑設計轉化為三維數字化模型。該模型包括建筑物的幾何形狀、構件、設備、管線等信息；2)可視化設計方案：通過在三維模型中渲染材料、光照和景觀等元素，可視化地呈現設計方案。這有助于團隊成員更好地理解設計意圖，并提供給業主和相關利益方參考；3)沖突檢測：利用BIM軟件進行沖突檢測，即在模型中自動或手動檢測各個組成部分之間的沖突。例如，管道與結構構件的沖突、設備與管線的沖突等。系統會自動標記出沖突點并生成沖突報告；4)解決沖突：一旦沖突被檢測到，項目團隊可以針對沖突進行討論，并提出解決方案。這可能涉及重新設計、調整組件位置或改變施工順序等。通過及時解決沖突，可以避免施工過程中的錯誤和重復工作，節省成本和時間；5)更新模型：在解決沖突后，更新BIM模型以反映最新的設計和解決方案。這可以確保所有團隊成員獲取到最新的信息，并減少不同版本之間的差異和誤解。通過3D可視化和沖突檢測，BIM技術提供了一種直觀和高效的方式來檢查和改善設計方案。它不僅可以幫助發現并解決潛在的沖突問題，還可以提前預測施工過程中可能出現的困難，從而提高項目質量、減少風險和成本。

3.3 工序協調與優化

BIM技術可以幫助工程管理人員規劃和優化施工工序。可以通過以下具體方式實現：1)工序規劃：利用BIM技術，將建筑模型轉換成施工可視化模型。在模型中，可以標識出不同構件和設備的位置、尺寸、數量等信息，以及各個工序的執行次序和關聯關系；2)工序時間安排：結合施工進度計劃和構件安裝順序，利用BIM技術進行工序時間安排和時序分析。通過模擬施工過程，確定每個工序的開始和結束時間，以及資源的占用情況；3)工序沖突檢測：利用BIM軟件進行工序沖突檢測，即在模型中自動或手動檢測各個工序之間的沖突。例如，多個工序同時需要使用同一個空間或共享同一部分設備等。通過及時發現和解決沖突，避免了施工過程的延誤和資源浪費；4)資源優化：基于BIM模型和工序時間安排，可以進行資源優化分析。通過模擬和評估不同資源配置方案，找到最優的資源利用方式。例如，確定最佳的施工人員配備、設備投入和材料供應策略，以提高施工效率和降低成本；5)工序可視化管理：利用BIM模型的動態展示功能，實時顯示施工工序的進行情況和進度。通過可視化管理，工程管理人員可以更好地了解不同部分之間的關系和時間安排，及時發現問題并采取措施加以解決。通過工序協調與優化，BIM技術提供了一種系統化的方法來規劃、管理和優化施工過程。它可以幫助工程管理人員更好地理解項目的施工需求和資源約束，從而制定合理的工序計劃和資源配置策略，提高施工效率、減少浪費，并確保項目按時、按質完成。

3.4 工程量與成本控制

在建筑工程管理中，BIM技術在工程量與成本控制方面的應用可以通過以下具體方式實現：1)工程量自動生成：利用BIM模型，可以自動生成準確的工程量清單。BIM軟件可以根據模型中的構件信息和屬性，自動提取相關數量和規格參數，避免了傳統手工編制工程量清單的繁瑣和容易出錯的問題；2)成本估算與控制：結合工程量清單和相應的價格數據庫，可以進行成本估算和控制。BIM技術可以將構件的數量和規格與價格數據進行關聯，快速計算出各個構件和整個項目的成本。工程管理人員可以隨時監控項目的成本情況，并進行成本比較和分析；3)變更管理：BIM技術可以幫助追蹤和管理設計變更對工程量和成本的影響。當設計變更發生時，BIM模型可以自動更新工程量清單和相關的成本信息，及時提供變更后的成本估算。這樣，工程管理人員可以根據變更情況及時進行成本調整和控制；4)可視化成本展示：通過BIM模型的可視化功能，可以直觀地展示每個構件和工序的成本信息。工程管理人員可以在模型中查看不同部位、設備或材料的成本分布情況，對比不同方案的成本，找出成本較高的部分，并進行優化和調整；5)實時協作與決策支持：BIM技術可以實現多方實時協作，有助于工程管理人員與設計師、承包商等各方共享和討論成本信息。通過BIM模型的可視化展示和數據交互功能，可以進行成本分析和決策支持，制定合理的成本控制策略。通過工程量與成本控制的BIM應用，工程管理人員可以更準確地了解項目的成本情況，及時進行成本控制和調整。這有助于提高預算的精度和可靠性，降低項目的風險，確保項目按計劃、按質、按預算完成。

3.5 協同設計與信息共享

BIM技術使設計團隊能夠協同工作，共享設計數據和信息。在建筑工程管理中，BIM技術在協同設計與信息共享方面的應用可以通過以下具體方式實現：1)統一設計平臺：BIM技術提供了一個統一的設計平臺，使設計團隊可以在同一個模型上共同協作。設計團隊成員可以同時進行設計工作，實時更新和查看設計變更，并進行碰撞檢測和沖突解決。這樣可以提高設計團隊之間的溝通與協調效率，減少設計錯誤和沖突；2)設計數據共享：BIM模型可以存儲和共享各種設計數據，如平面圖、立面圖、剖面圖、構造圖、設備布置圖等。設計團隊成員可以通過BIM軟件訪問和查看這些數據，輕松共享和交流設計意圖和信息。這樣可以避免信息傳遞中的錯誤和丟失，提高設計的準確性和一致性；3)參數化建模：BIM技術支持參數化建模，即在模型中設定和調整各種參數，如尺寸、材料、屬性等。設計團隊成員可以根據需要對參數進行修改，模型會自動更新相關的設計圖紙和數據。這樣可以快速響應設計變更，減少設計修訂的時間和成本；4)沖突檢測與解決：BIM技術可以進行碰撞檢測和沖突解決，幫助設計團隊發現并解決不同構件、設備或系統之間的沖突。設計團隊成員可以利用BIM軟件進行沖突檢測，及早發現問題，并通過協同設計的方式共同解決沖突。這樣可以減少施工階段的錯誤和返工，提高施工效率和質量；5)文檔管理與協作：BIM模型可以與項目文檔進行集成，實現文檔的統一管理和協作。設計團隊成員可以將設計文檔與BIM模型關聯起來，例如技術規范、設計說明書、材料清單等。這樣可以方便設計團隊成員查找和訪問相關文檔，并進行實時的協作和更新。通過協同設計與信息共享的BIM應用，設計團隊可以實現更緊密的合作，共享設計數據和信息，提高設計的質量和效率。這有助于減少傳統設計過程中信息傳遞的障礙，降低錯誤和延誤的風險，最終提供更優質的建筑設計。

3.6 設備管理與維護

BIM技術可以用于設備管理和維護。BIM技術在設備管理與維護方面的運用可以通過以下具體方式實現：1)設備建模與標記：使用BIM軟件，可以將各種設備(如暖通空調系統、電氣設備、消防設備等)建模并在建筑模型中進行標記。通過為設備添加詳細的屬性信息，如型號、品牌、安裝日期、維修記錄等，可以建立設備的數字化檔案；2)設備定位與布局：將設備在建筑模型中的位置與實際位置相對應，可以更準確地定位和布置設備。這有助于預防沖突和碰撞，提前發現設備布局上的問題，并進行調整；3)設備信息管理：將設備相關信息與BIM模型相連，可以實現設備信息的集中管理。通過BIM軟件，可以查看和更新設備的詳細信息，包括維修記錄、保養計劃、操作手冊等。這樣可以方便管理人員快速獲取設備信息，做出維修和保養決策；4)維護計劃與預測：基于設備的歷史數據和實時傳感器信息，可以建立設備的維護計劃和預測模型。通過分析設備的工作狀態和性能指標，可以提前預測設備的故障和維修需求。這有助于制定科學合理的維護計劃，減少設備停機時間，并提高設備的可靠性和使用壽命；5)故障檢測與報警：結合BIM模型和傳感器技術，可以實時監測設備的工作狀態。一旦設備出現異常或故障，系統可以自動檢測并發送報警信息給相關人員。這樣可以快速響應故障情況，減少停機時間，并及時進行維修和處理。通過設備管理與維護的BIM應用，可以實現設備信息的集中管理、智能化維護計劃和故障預測，提高設備的可靠性和維修效率。這有助于優化建筑設備運行狀態，延長設備的使用壽命，降低維修成本。

4 建筑工程管理BIM技術發展趨勢

建筑工程管理中的BIM技術正在不斷發展和演進，未來的趨勢可能包括以下幾個方面：1)整合數字化技術：BIM技術將與其他數字化技術(如物聯網、人工智能、大數據分析等)進行更深入的整合。通過結合這些技術，可以實現更高級別的自動化和智能化，提供更全面的建筑信息管理和決策支持；2)建模精度與可視化效果提升：隨著計算能力的提高和軟件工具的發展，BIM模型的建模精度和可視化效果將進一步提升。建筑師、設計師和項目利益相關者將能夠更準確地預測和評估建筑項目的各個方面，包括外觀、結構、材料選擇、能源效率等；3)數據驅動決策：BIM技術將繼續向數據驅動的決策過程邁進。通過收集、整理和分析各種數據(如生產成本、施工進度、能源使用情況等)，決策者可以基于事實和指標進行更明智的決策，提高項目的效率和質量；4)移動應用與云端協作：隨著移動技術的普及和云計算的成熟，BIM應用將越來越多地向移動設備和云平臺遷移。設計師、工程師和其他相關方可以通過移動設備實時訪問和編輯BIM模型，并通過云端協作實現更高效的團隊合作；5)可視化與虛擬現實(VR)技術：虛擬現實技術將與BIM技術結合，為設計師、建筑師和業主提供更直觀、沉浸式的體驗。通過使用VR頭盔或其他交互設備，可以在虛擬環境中漫游、檢查設計細節，并及早發現潛在問題；6)數據集成與分析：BIM技術不僅可以生成建筑模型，還可以收集和整合各種數據，如成本、進度、能源消耗等。未來的發展趨勢是將BIM技術與大數據分析相結合，通過數據挖掘和預測分析來提供更全面的工程管理決策支持；7)可持續發展：在建筑行業越來越重視可持續發展的背景下，BIM技術也將應用于可持續設計和綠色建筑管理。通過BIM技術，可以進行能源模擬和評估，優化建筑設計以實現節能減排和環境保護。總的來說，BIM技術在建筑工程管理中的發展趨勢是朝著數字化、智能化、協作化和可持續發展方向發展。

5 結語

本文通過對BIM技術在建筑工程管理中的運用策略進行研究，揭示了其在優化管理流程、提高工作效率以及降低成本風險等方面的重要作用。隨著BIM技術在建筑行業的廣泛應用，未來還將涌現更多的創新和發展。然而，BIM技術的推廣和應用仍面臨一些挑戰，包括技術標準、人員培訓和數據安全等問題。因此，需要政府、企業和學術界共同努力，形成合力，加強標準制定、人才培養和知識分享，進一步推動BIM技術在建筑工程管理中的廣泛應用，實現行業的升級和轉型。