BIM 技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用分析

李繼偉

（貴州建工集團(tuán)第七建筑工程有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000）

0 引言

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑項(xiàng)目規(guī)模日益龐大，結(jié)構(gòu)、工藝的復(fù)雜性也在持續(xù)增加。這給傳統(tǒng)建筑工程管理模式帶來了許多問題和挑戰(zhàn)。例如，依靠人工管理的低效率難以滿足日益復(fù)雜的項(xiàng)目需求；二維圖紙使不同專業(yè)之間信息無法有效共享；工程數(shù)據(jù)隔離造成重復(fù)收集和重新錄入，降低了工作效率。如何實(shí)現(xiàn)建筑工程管理的信息化、數(shù)字化、智能化已成為亟待解決的問題。BIM 作為一種新型的數(shù)字化建筑工程技術(shù)，通過構(gòu)建包含項(xiàng)目全生命周期信息的三維數(shù)字化模型，實(shí)現(xiàn)了建筑工程管理的信息集成[1]。BIM 不僅涵蓋了建筑物的三維幾何信息，還增加了建筑材料、構(gòu)件、設(shè)備以及項(xiàng)目周期的四維信息。各專業(yè)基于統(tǒng)一的信息模型進(jìn)行協(xié)同工作，打通了建筑工程管理各階段的信息孤島。BIM 技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用，對(duì)于提高工作效率、優(yōu)化管理決策、控制項(xiàng)目質(zhì)量和節(jié)約項(xiàng)目成本具有重要意義。

1 BIM 技術(shù)概述

1.1 BIM 技術(shù)的概念

建筑信息模型化（building information modeling,BIM）是依托三維數(shù)字技術(shù)，將建筑物的物理和功能性能模擬成信息化模型，實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目全生命周期信息的集成和優(yōu)化管理的一種技術(shù)。

BIM 技術(shù)的核心在于建立包含建筑物空間、幾何、材質(zhì)、構(gòu)造和功能的三維數(shù)字化模型。這種信息模型是各專業(yè)共享的知識(shí)資源庫，能夠?qū)崿F(xiàn)從建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營到拆除的全過程管理。BIM 技術(shù)打通了建筑工程管理各階段之間的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)的協(xié)同工作和工程信息的深度融合，是建筑工程管理數(shù)字化的關(guān)鍵技術(shù)。

1.2 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)

（1）將建筑工程管理過程可視化。BIM 技術(shù)建立的三維模型直觀展示設(shè)計(jì)方案和施工進(jìn)度，使項(xiàng)目管理者能夠清晰了解項(xiàng)目全景。

（2）實(shí)現(xiàn)建筑工程管理信息的深度融合。BIM 整合了建筑物的空間、外形、材料等多源異構(gòu)信息，實(shí)現(xiàn)了信息的聯(lián)動(dòng)與共享。

（3）支持建筑工程管理過程的協(xié)同工作。基于統(tǒng)一的BIM 模型，各專業(yè)之間實(shí)現(xiàn)信息無縫對(duì)接，管理工作呈現(xiàn)協(xié)同化。

（4）提高建筑工程管理的智能化水平。BIM 技術(shù)與AI、VR 等前沿技術(shù)結(jié)合，賦能智能化的建筑管理與決策。

（5）實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程管理全生命周期的支撐。BIM技術(shù)貫穿建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等全過程，實(shí)現(xiàn)持續(xù)管理。

2 BIM 技術(shù)在建筑工程各方面管理中的應(yīng)用

2.1 建筑設(shè)計(jì)管理

BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)管理中的應(yīng)用如下：①BIM技術(shù)可以將多個(gè)設(shè)計(jì)模型集成在一個(gè)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，確保各專業(yè)設(shè)計(jì)信息的一致性[2]。②基于BIM 技術(shù)進(jìn)行建筑物與場地的三維設(shè)計(jì)，容易發(fā)現(xiàn)問題和碰撞，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。③BIM 的可視化技術(shù)可以快速生成設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行方案評(píng)估和優(yōu)化設(shè)計(jì)決策。④BIM 技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析仿真，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。⑤BIM 技術(shù)精確模擬建筑設(shè)施系統(tǒng)，指導(dǎo)電氣、暖通等專業(yè)設(shè)計(jì)。⑥BIM 技術(shù)進(jìn)行建筑照明分析、能耗分析等，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能優(yōu)化。⑦BIM 技術(shù)輸出圖紙、模型、規(guī)范，生成完整的設(shè)計(jì)文檔。⑧BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)持續(xù)優(yōu)化和自動(dòng)化更新，降低設(shè)計(jì)修改帶來的時(shí)間損失。⑨BIM 技術(shù)運(yùn)用可提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和遺漏，提升設(shè)計(jì)管理水平。

2.2 施工管理

首先，BIM 技術(shù)可以進(jìn)行工程項(xiàng)目的全生命周期管理，通過精確的三維模型指導(dǎo)項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)、施工計(jì)劃、進(jìn)度控制。基于BIM 技術(shù)可以進(jìn)行四維施工模擬，事先梳理工藝流程，發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化施工方案。其次，BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工程信息的高效共享和利用，所有的項(xiàng)目參與方基于統(tǒng)一的BIM 模型開展協(xié)同工作，大大提升了協(xié)調(diào)效率?，F(xiàn)場管理人員可以通過BIM 模型直觀了解各專業(yè)工程的施工進(jìn)度和質(zhì)量情況，對(duì)存在的問題進(jìn)行及時(shí)處理。BIM 技術(shù)還可與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等結(jié)合，建立信息化和智能化的工地管理平臺(tái)，對(duì)工地環(huán)境、材料、設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，確保施工安全[3]。最后，BIM 技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)反映各專業(yè)工程的變更情況，并快速生成工程量計(jì)算書，使項(xiàng)目成本得到有效控制。

2.3 成本管理

首先，在工程設(shè)計(jì)階段，BIM 技術(shù)可以快速生成不同設(shè)計(jì)方案的預(yù)算報(bào)告，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的成本比較和控制。通過BIM 技術(shù)的數(shù)量提取功能，可以自動(dòng)生成建筑材料的預(yù)算量表，大大減少了傳統(tǒng)人工統(tǒng)計(jì)的工作量。其次，在工程施工階段，BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)全生命周期項(xiàng)目成本的動(dòng)態(tài)跟蹤。工程變更實(shí)時(shí)更新到BIM模型，相關(guān)的量表和成本信息會(huì)自動(dòng)重新計(jì)算，確保成本信息的及時(shí)準(zhǔn)確[4]。BIM 技術(shù)還可以與RFID、QR 碼等技術(shù)結(jié)合，實(shí)時(shí)監(jiān)控建材使用與損耗情況，避免資源浪費(fèi)。在工程完成階段，BIM 可快速提取各類資源消耗數(shù)量，生成最終結(jié)算報(bào)告。在設(shè)施運(yùn)營管理階段，通過BIM 進(jìn)行運(yùn)維期成本預(yù)測，制定合理的運(yùn)維預(yù)算方案。BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目全生命周期的成本數(shù)據(jù)管理。不同階段的成本數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在統(tǒng)一的信息平臺(tái)，為項(xiàng)目成本決策提供數(shù)據(jù)支持?？梢蚤_展縱向?qū)Ρ确治觯瑢?shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目成本的全面控制。

2.4 安全管理

BIM 技術(shù)可以為工程項(xiàng)目的安全管理提供有力的支持。

（1）在設(shè)計(jì)階段，BIM 技術(shù)可以進(jìn)行架體構(gòu)造的抗倒穩(wěn)定性分析、疏散和逃生模擬，找出設(shè)計(jì)安全隱患。設(shè)計(jì)人員可以直接在BIM 模型上標(biāo)注安全注意事項(xiàng)，作為施工方的參考。

（2）在施工準(zhǔn)備階段，BIM 技術(shù)進(jìn)行四維建筑施工過程模擬，可以事先找到施工過程中的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，提前采取控制措施?；贐IM 的工地布置規(guī)劃也有助于提高施工作業(yè)的協(xié)調(diào)性和安全性。

（3）在施工過程中，BIM 技術(shù)實(shí)時(shí)更新工程模型和進(jìn)度信息，施工單位可以隨時(shí)掌握工地動(dòng)態(tài)，對(duì)存在安全隱患的區(qū)域進(jìn)行隔離和限制，保障作業(yè)人員的安全。結(jié)合VR 技術(shù)，BIM 可用于對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行安全培訓(xùn)和教育[5]。

（4）在竣工驗(yàn)收階段，BIM 模型上會(huì)包含大量安全相關(guān)數(shù)據(jù)，可以驗(yàn)證建筑設(shè)施是否符合安全運(yùn)行要求，為后期的設(shè)備使用和維護(hù)提供信息支持。

（5）在運(yùn)維階段，基于BIM 的數(shù)字化信息可以對(duì)建筑設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)安全隱患并提示維修保養(yǎng)，確保設(shè)施的長期安全運(yùn)行。

3 案例分析

3.1 A 項(xiàng)目BIM 技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

A 項(xiàng)目位于北京市朝陽區(qū)，是某集團(tuán)建設(shè)的一座智能化寫字樓。該項(xiàng)目從2018 年開始規(guī)劃，到2020 年竣工投入使用，全過程采用BIM 技術(shù)。規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，相關(guān)設(shè)計(jì)單位利用BIM 軟件進(jìn)行建筑方案設(shè)計(jì)比選，并選擇了一個(gè)綜合考慮功能、造價(jià)、節(jié)能的方案。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員使用Midas 軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系，采用了合理的結(jié)構(gòu)布置和截面尺寸。暖通設(shè)計(jì)人員利用BIM 管線設(shè)計(jì)模塊，進(jìn)行暖通水管路的三維設(shè)計(jì)，確保暖通管線合理布置，無交叉干擾。施工準(zhǔn)備階段，BIM 模型導(dǎo)入Navisworks 進(jìn)行四維動(dòng)態(tài)施工仿真，事先檢驗(yàn)施工方案的合理性。并使用BIM 技術(shù)進(jìn)行信息化施工組織設(shè)計(jì)和工地選線規(guī)劃，提高工地作業(yè)效率。施工過程中，項(xiàng)目經(jīng)理每周利用BIM 模型檢查各專業(yè)工程的進(jìn)度，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)指導(dǎo)。造價(jià)人員使用BIM 模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)，及時(shí)進(jìn)行項(xiàng)目成本核算。竣工運(yùn)維階段，BIM 模型中包含空間、設(shè)備、材料等詳細(xì)信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了向業(yè)主的信息化交付。同時(shí)，通過物聯(lián)網(wǎng)和BIM 的深度融合，實(shí)現(xiàn)了建筑能耗和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，為運(yùn)維提供支撐。BIM 技術(shù)隨著A 項(xiàng)目全生命周期的應(yīng)用，確保了工程質(zhì)量、進(jìn)度、投資和運(yùn)維的科學(xué)管理。

3.2 B 項(xiàng)目BIM 技術(shù)應(yīng)用案例

B 項(xiàng)目位于江蘇省南京市，是一座地上30 層，地下2 層的高層住宅樓。總建筑面積為12 萬m2，建筑功能為住宅、商業(yè)設(shè)施及地下車庫。該項(xiàng)目于2021 年開工建設(shè)，2022 年10 月已封頂。在設(shè)計(jì)階段，項(xiàng)目采用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化和評(píng)估。通過建立高精度的三維BIM 模型，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行了建筑方向、戶型設(shè)計(jì)、采光照明等方面的多方案比選分析，最終確定設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，BIM 技術(shù)進(jìn)行了日照、采光、結(jié)構(gòu)等專業(yè)分析，指導(dǎo)設(shè)計(jì)優(yōu)化。在施工準(zhǔn)備階段，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)使用BIM 技術(shù)進(jìn)行了施工方案和進(jìn)度的四維動(dòng)態(tài)模擬。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)部分施工作業(yè)存在時(shí)間沖突及安全隱患，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，確保施工方案的科學(xué)性。BIM 四維模型還用于工地動(dòng)線設(shè)計(jì)，提高施工效率。項(xiàng)目施工過程中，BIM 模型與進(jìn)度信息實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)鏈接，施工單位可以隨時(shí)監(jiān)控工程進(jìn)展情況。BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了材料采購預(yù)測、工程量統(tǒng)計(jì)等功能，為項(xiàng)目成本管理提供支持。B 項(xiàng)目的BIM 應(yīng)用取得了良好效果，縮短了設(shè)計(jì)周期，確保施工安全順利進(jìn)行，提供了精細(xì)化的項(xiàng)目管理手段。

3.3 BIM 技術(shù)應(yīng)用效果

（1）提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)變更。BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了不同專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案可以快速進(jìn)行碰撞檢測和修正，確保設(shè)計(jì)的合理性和一致性。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程相比，BIM 技術(shù)使設(shè)計(jì)沖突大幅減少了80%，設(shè)計(jì)變更次數(shù)減少了60%。

（2）控制工程投資，優(yōu)化資源配置。基于BIM 技術(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化和施工模擬，使工程量計(jì)算更精確，有效控制了工程造價(jià)。BIM 技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控材料使用情況，避免資源浪費(fèi)，平均可節(jié)約材料消耗7%。

（3）提升項(xiàng)目管理效率，縮短工期周期。BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息集成共享，確保了項(xiàng)目管理各方的高效協(xié)作。以BIM 為基礎(chǔ)的施工方案模擬，使施工進(jìn)度更加合理，項(xiàng)目工期平均縮短15%。

（4）提高施工精度，減少返工量。BIM 技術(shù)指導(dǎo)施工準(zhǔn)確進(jìn)行，大幅減少了鋼筋錯(cuò)位、混凝土開裂等質(zhì)量問題，使得項(xiàng)目返工量降低了約20%。

（5）實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全生命周期管理。BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)維的信息連續(xù)，項(xiàng)目數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全生命周期的存儲(chǔ)、更新和利用。BIM 模型支撐智能化的建筑運(yùn)維，降低后期運(yùn)維成本。

（6）推動(dòng)建筑管理模式變革。BIM 技術(shù)使建筑管理實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化，大數(shù)據(jù)分析支持管理決策優(yōu)化，推動(dòng)傳統(tǒng)建筑管理模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

4 BIM 技術(shù)發(fā)展前景及應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)

4.1 BIM 技術(shù)發(fā)展趨勢

（1）BIM 技術(shù)與AR/VR、5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等前沿技術(shù)加速融合，基于5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腣R/AR 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多方協(xié)同，云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模BIM 模型的存儲(chǔ)與計(jì)算，推動(dòng)BIM 向智能化和數(shù)字孿生方向演進(jìn)。

（2）國家和地方相繼出臺(tái)了一系列BIM 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，覆蓋BIM 應(yīng)用全過程及數(shù)據(jù)交換格式等方面。這加快了BIM 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化進(jìn)程，有利于形成產(chǎn)業(yè)共識(shí)。

（3）BIM 軟件在移動(dòng)信息獲取與管理方面持續(xù)優(yōu)化，支持更靈活的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹IM 云平臺(tái)，使項(xiàng)目全生命周期的信息集成更加高效精細(xì)。

（4）BIM 數(shù)字孿生技術(shù)高速發(fā)展，通過構(gòu)建包含全生命周期信息的虛擬數(shù)字模型，精確反映實(shí)際建筑狀態(tài)，支持各階段的管理決策與優(yōu)化。

（5）加強(qiáng)BIM 管理和技術(shù)人才培養(yǎng)，通過培訓(xùn)班、繼續(xù)教育、學(xué)歷教育等方式，培養(yǎng)更多熟悉BIM 技術(shù)的高素質(zhì)人才，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)建筑從業(yè)者進(jìn)行BIM 知識(shí)和技能的再培訓(xùn)。

4.2 BIM 技術(shù)面臨的問題和挑戰(zhàn)

（1）推進(jìn)BIM 技術(shù)應(yīng)用還需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)建筑管理思維，改革項(xiàng)目管理模式、激勵(lì)機(jī)制、法律制度等配套體系。

（2）當(dāng)前BIM 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，各專業(yè)軟件和通用平臺(tái)的數(shù)據(jù)集成仍需提高。應(yīng)加快推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一和協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。

（3）BIM 技術(shù)快速迭代，而技術(shù)人才培養(yǎng)跟不上技術(shù)更新速度。應(yīng)加大BIM 教育力度，實(shí)施彈性培訓(xùn)機(jī)制。

（4）完善BIM 應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估體系，提高企業(yè)應(yīng)用BIM 技術(shù)的積極性和創(chuàng)新定量分析手段。

（5）加強(qiáng)BIM 數(shù)據(jù)安全保障和隱私保護(hù)，防范數(shù)據(jù)泄露和技術(shù)濫用風(fēng)險(xiǎn)，保證BIM 健康可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

BIM 技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用對(duì)于實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的信息化、智能化、精細(xì)化管理具有重要意義。本研究通過文獻(xiàn)研究與案例分析，全面考察了BIM 技術(shù)在建筑工程管理各階段的應(yīng)用效果，得出BIM 技術(shù)可以有效提升工程管理水平的結(jié)論，并對(duì)BIM 技術(shù)下一步發(fā)展提出了建議。隨著信息技術(shù)在建筑行業(yè)應(yīng)用的不斷拓展，BIM 技術(shù)必將得到進(jìn)一步發(fā)展和創(chuàng)新，推動(dòng)建筑管理模式變革，為建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。后續(xù)研究可在評(píng)估方法上繼續(xù)探索，豐富BIM 應(yīng)用效果，為BIM 技術(shù)應(yīng)用提供更豐富的決策支撐。