BIM技術在建筑施工階段的應用

金文靜

上海青發(fā)城市建設管理有限公司 上海 201799

隨著我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，人們對于建設工程項目中的效率問題越來越關注，這也成為了一個不容忽視的趨勢。在建設項目實施過程中，由于各參與方之間具有復雜關系，所以需要運用科學有效的管理手段來保證其高效運行。傳統(tǒng)項目施工協(xié)調(diào)管理仍然是采用文字和表格等形式來管理項目，該模式存在著信息割裂嚴重、信息集成化不高、可靠性不強、重復利用較少等缺點[1]。因此，如何將這些數(shù)據(jù)整合起來，使其更加準確可靠并具有較高的可信度，成為了當前建筑行業(yè)亟待解決的關鍵問題之一。為了確保工程按時完成，需要避免不同專業(yè)在同一工作區(qū)域、同一樓層交叉施工的情況發(fā)生。因此，必須協(xié)調(diào)各方的施工順序，特別是在工程難點處，合理劃分施工區(qū)域，正確處理施工過程中的設計變更，并快速發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量問題的根源，這些都會對工作效率和既定計劃產(chǎn)生影響。因此，如何將各個專業(yè)間復雜繁瑣的協(xié)調(diào)管理工作簡單化、流程化成為了現(xiàn)代建筑施工企業(yè)亟待解決的課題。BIM技術以其直觀的信息表達和高度集成的信息，為各專業(yè)施工方提供了支持依據(jù)，包括施工模擬和管線深化設計等，從而建立了良好的協(xié)調(diào)管理。

1 BIM技術的簡介

1.1 BIM概念

BIM是一個英文的縮寫，它的全稱叫做建筑信息模型（BIM,Building Information Modeling），這是一種創(chuàng)新的建筑設計、施工和管理的方法，最早是在2002年由外國學者歐特克（Auto-desk,Inc.）提出[2]。它將數(shù)字化的概念運用到工程建設當中，實現(xiàn)對整個建設全過程的可視化管理和分析，從而為業(yè)主提供更加科學有效的決策支持，并能降低企業(yè)成本提高管理效率。數(shù)字信息技術在建筑工程中得到了直接應用，該技術采用三維模擬技術，并集成了建筑工程項目等多種相關信息，形成了一個工程數(shù)據(jù)模型。其核心目的就是利用現(xiàn)代計算機仿真技術建立能夠全面反映項目整個生命周期全過程的可視化仿真平臺，為業(yè)主、設計單位、施工單位提供準確可靠的決策依據(jù)。一個全面的BIM模型，必須涵蓋項目的整個生命周期所需的各種資源、數(shù)據(jù)和過程信息，這需要項目的所有參與方共同協(xié)作。通過建立這些不同層面的信息共享機制，可以提高整個項目的管理效率和效益，從而達到節(jié)約成本、縮短工期、降低成本的目的。因此，建筑信息模型（BIM）可為工程建筑項目提供高效、低風險的解決方案，為項目開發(fā)建設的銜接和協(xié)同工作奠定了堅實的基礎。通過將各個參與方之間的信息傳遞給設計人員或者施工企業(yè)來完成整個項目的全過程管理，可以有效地提高工程建設效率，減少投資成本，并保證工程質(zhì)量安全。為了實現(xiàn)對建筑各個方面信息的全面存儲和表達，BIM模型采用了最新的國際建模方法，并融合了大量獨特的建筑工具模型。

1.2 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀

隨著多年的發(fā)展，BIM技術已經(jīng)成為解決建筑全生命周期項目管理問題的一種高效方法，其在基礎理論研究和工程實踐應用方面均獲得了世界各國同行的廣泛贊譽。在全球范圍內(nèi)，各國均在積極探索制定本國的BIM項目管理架構和實施細則，以確保項目的順利進行。然而，由于本國建筑行業(yè)現(xiàn)狀的限制以及基本國情的影響，BIM在全球范圍內(nèi)的研究和應用呈現(xiàn)出多樣化的趨勢，不同國家的BIM也呈現(xiàn)出各自獨特的特點。在全球范圍內(nèi)，歐洲、美國和日本等BIM發(fā)展較為先進的國家或地區(qū)，一直處于世界整體水平的前沿，其技術水平一直保持著領先地位。由于多種因素的影響和限制，我國的計算機技術等領域在BIM初期面臨著巨大的阻力和緩慢的發(fā)展，盡管近年來已經(jīng)有所改善，但總體而言，我國的BIM研究仍處于起步階段；隨著我國經(jīng)濟和建設行業(yè)的蓬勃發(fā)展，BIM研究的潛力和應用空間規(guī)模正不斷擴大，呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。當前，我國BIM實施規(guī)范的制訂面臨的最大挑戰(zhàn)在于如何在保持與現(xiàn)有建筑行業(yè)相關標準一致的前提下，與國際標準（如美國、歐洲等）實現(xiàn)對接。

2 BIM技術在施工組織協(xié)調(diào)管理中的應用

2.1 施工順序的合理安排

BIM技術提供了一種虛擬的施工過程，通過模擬不同專業(yè)之間的協(xié)作，可以及時發(fā)現(xiàn)需要配合的細節(jié)，從而避免等待其他相關專業(yè)或承包商進行現(xiàn)場協(xié)調(diào)，提高施工效率。同時，還能對整個項目工程的進度，成本等做出合理規(guī)劃與安排。在確定物料進場路線時，需要及時協(xié)調(diào)相關專業(yè)或承包商，以消除行進過程中的各種障礙；BIM模型可以預先模擬物料進廠后的堆放，以提前預防可能導致物料損害的因素，并根據(jù)物料的使用順序和場地的限制，制定最佳方案，避免各專業(yè)因“搶地盤”而導致頻繁協(xié)調(diào)的不良現(xiàn)象。

2.2 工程難點剖析

目前，BIM技術所基于的管理機制尚未達到完善的程度。在此前提下，施工單位可根據(jù)自身需求制定出合理的工程管理體系架構，為工程建設提供保障。BIM技術在建筑工程施工管理領域的應用，可顯著提高施工管理效率，實現(xiàn)對施工管理工作內(nèi)容的全面精細化。然而，BIM技術的多信息功能集成需要建立完善的管理保障機制，以充分發(fā)揮其技術應用的核心優(yōu)勢。部分建筑工程施工管理單位未能充分借鑒BIM技術概念，在施工管理模式的創(chuàng)新方面存在不足，未能完善施工管理機制及管理制度，導致BIM技術在部分施工管理工作中失去了實質(zhì)性作用，無法實現(xiàn)多元化的管理對接。部分施工單位在實施前期階段的施工流程、施工計劃及施工方案的設計時，未能遵循BIM技術應用的內(nèi)在邏輯，明確管理要求、管理標準及管理規(guī)范，導致具體施工計劃的落實和管理實踐存在問題。因此，BIM技術的應用僅限于施工管理數(shù)據(jù)的參考，難以在提高管理工作質(zhì)量方面發(fā)揮推動作用。當面對一些復雜的局部情況時，例如多家機電專業(yè)管線的匯集、并行或交叉，往往會出現(xiàn)先到先做的情況，而不考慮其他專業(yè)是否能在本專業(yè)完成后進行施工，導致后續(xù)施工專業(yè)無法施工或已安裝的設備管線必須拆除。這種情況在實際工程中經(jīng)常發(fā)生，不僅增加了協(xié)調(diào)工作量，還造成了巨大的資源浪費。同時，也可以讓業(yè)主根據(jù)自己對整個項目工期的要求來確定各專業(yè)之間的施工進度安排。通過運用BIM技術進行局部部位深化設計、碰撞檢測和施工順序模擬，可以提前告知相關專業(yè)需要注意的事項，從而實現(xiàn)各方協(xié)調(diào)和模擬施工順序，有效指導施工，減少協(xié)調(diào)工作量和不必要的施工成本。并通過各方面協(xié)調(diào)、模擬施工順序等手段對施工進行有效引導，從而減少協(xié)調(diào)工作量及不必要的施工成本。比如，可對地下室機電管廊建設順序進行模擬，在建設過程中，每個專業(yè)都嚴格遵循BIM模擬流程，能夠有效地避免由于各個專業(yè)建設順序紊亂導致管道拆除和反工問題，大大提高工作效率，避免浪費[3]。

2.3 現(xiàn)場設計變更處理

在工程實踐中，設計變更是一項需要協(xié)調(diào)配合的重要因素，其發(fā)生原因多種多樣，包括但不限于設計錯誤、專業(yè)協(xié)調(diào)不及時、建筑信息流轉(zhuǎn)缺失以及各方人員對設計變更的理解存在偏差。這些都可能導致工程進度拖延或影響到工程質(zhì)量。由于各專業(yè)立場和人員自身能力的差異，現(xiàn)場協(xié)調(diào)人員在滿足業(yè)主新的要求等方面面臨著巨大的困難，而設計變更的繁瑣和協(xié)調(diào)問題則可能導致工程項目的施工進度滯后，并引發(fā)一系列的問題。因此為了使項目順利推進，縮短工期，降低投資，保證工程質(zhì)量，必須要做好工程設計階段的變更管理工作，而設計變更管理的主要手段就是利用先進的科學技術來實現(xiàn)信息化的管理手段。BIM技術在工程項目施工中的應用，可顯著提升設計變更的效率，從而提高施工質(zhì)量，為工程項目的順利實施奠定堅實基礎。本文首先闡述了目前國內(nèi)建筑行業(yè)中出現(xiàn)的各種設計變更以及其產(chǎn)生的影響。BIM技術以其強大的計算能力為基礎，構建了一個三維模型，該模型能夠直觀地展示工程項目的建筑特征。同時，該模型也為設計方、施工方和工程項目甲方提供了一個直觀、詳細的討論平臺，使他們能夠快速反饋所需設計變更的區(qū)域和環(huán)節(jié)。BIM技術的獨特之處在于，設計人員只需使用BIM軟件完成對所需修改區(qū)域的技術修改，即可快速將相關修改信息和參數(shù)反饋給工程項目的施工方和甲方，避免了傳統(tǒng)設計變更中需要進行大量圖紙修改作業(yè)的繁瑣過程。從而實現(xiàn)了項目各個參與方之間數(shù)據(jù)的共享以及數(shù)據(jù)共享。通過增強各方之間的協(xié)作互動，同時提升工程項目施工作業(yè)的效率，從而實現(xiàn)了更高效的合作與協(xié)作。在工程項目的實施過程中，施工管理人員能夠靈活調(diào)配所需的人力、物資和機械等資源，以加速工程項目的進度。此外，由于工程建設項目是由多個專業(yè)共同協(xié)作來完成的，因此項目建設過程中便形成了不同專業(yè)之間的配合關系。此外，BIM技術還可實現(xiàn)對設計變更所帶來的成本波動進行更加精準的預測和更加精細的管理，從而提高生產(chǎn)效率。這不僅能保證項目的順利實施，而且也降低了企業(yè)的運營成本。利用BIM技術進行碰撞檢查和協(xié)同設計，可最大限度地避免錯漏碰缺和返工情況，從而為施工進度提供可靠保障。

2.4 施工質(zhì)量問題的查找

若先進行專業(yè)施工后，若出現(xiàn)施工質(zhì)量問題導致后續(xù)專業(yè)無法施工，則不僅會造成項目的嚴重浪費，而且還會增加建筑成本。另一方面也很容易使得后期的維護工作變得非常繁瑣，進而影響整個建筑工程的使用年限以及使用壽命。這種建設方式的實施，常常會直接導致項目質(zhì)量的惡化。另一方面對于后期的工作而言，其影響是非常嚴重的，這就要求必須做好項目施工質(zhì)量管理工作，并且及時采取有效措施予以處理。在傳統(tǒng)的模式下，尋找項目質(zhì)量問題的根源需要進行廣泛的排查，以確定具體問題和情況，然而這種方法在效率和準確性方面存在缺陷。所以為了保證整個建設項目的正常運行，必須要將傳統(tǒng)的經(jīng)驗判斷方法轉(zhuǎn)變?yōu)楦涌茖W高效的手段。在BIM技術模型的框架下，由于參數(shù)和信息的可追溯性，以往的問題搜索方式已被省略，同時BIM技術模型所包含的相關信息也更易于查詢和調(diào)用，從而進一步降低了項目建設成本，提高了整體建設效率。此外，在設計和管理過程中，可能會出現(xiàn)相應的問題，這些問題在以往的問題解決中難以找到責任方，導致相關問題無法得到解決。因此，在當前的技術環(huán)境下，通過BIM技術模型進行準確的查找，可以避免在相關問題上出現(xiàn)黏附的情況。

2.5 對施工進度進行有效的管控與監(jiān)督

在具體的施工過程中，通過將工程土建結構和機電工程管線網(wǎng)納入BIM三維模型中，并將施工進度與BIM三維模型進行數(shù)據(jù)集成與匯總，從而實現(xiàn)對當前施工情況、施工進度等的全面了解，以便有針對性地制定施工方案和策略。另外，通過對工程造價的動態(tài)跟蹤分析可以及時掌握工程施工進度以及造價變化情況。利用BIM技術所提供的可視化技術進行交底，可以極大地提高實際管理的效率。通過這種管理方式，我們可以獲得詳盡的工程量數(shù)據(jù)，并通過BIM軟件導出相應的工程量清單，進而利用計價定額和工程量清單進行成本計算，從而實現(xiàn)高度精準的成本管理。

3 BIM技術用于施工階段工程造價控制

3.1 迅速而精準地計算工程規(guī)模

在投標階段的施工準備階段，運用BIM模型中的商業(yè)標準，能夠快速而準確地核算工程清單量，從而極大地提高算法效率。

3.2 實現(xiàn)模型交底的視覺化呈現(xiàn)

通過運用BIM技術，可以構建一個3D可視化的信息模型，以促進工程項目合同的精細化管理，從而更好地促進設計者和施工人員之間的信息交流和溝通，全面明確設計方的意圖，更好地把握工程設計的所有細節(jié)，為實現(xiàn)工程項目的精細化管理奠定堅實的基礎。通過可視化動態(tài)模擬工程關鍵施工方案和施工進度計劃，呈現(xiàn)出建筑、電氣、消防、噴淋、裝修等專業(yè)情況的整體工程場地布局，實現(xiàn)了施工現(xiàn)場的提前預演，從而提升了施工單位的競爭力。

3.3 BIM技術的應用可以促進資源要素的整合和優(yōu)化，從而推動建筑工程行業(yè)向更高層次的轉(zhuǎn)型升級

引入BIM技術到工程造價管理中，可實現(xiàn)對資源利用率低、經(jīng)營困難的企業(yè)進行重新整合，通過合理布局資金、人員、原材料、機械設備和工藝流程等資源要素，提高施工機械與施工材料的利用率，有效化解過剩產(chǎn)能，淘汰落后產(chǎn)能，實現(xiàn)企業(yè)之間的強強聯(lián)合，從而提升大企業(yè)的規(guī)模效益，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，促進建筑工程行業(yè)規(guī)?；⒓s化發(fā)展，加快培育一批具有國際競爭力的骨干企業(yè)，促進產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級。

3.4 利用BIM技術，可以有效地降低工程糾紛發(fā)生的概率，從而提高工程安全水平

引入BIM技術到工程造價管理中，可及時建立相應的數(shù)據(jù)模型以應對設計變更，并快速有效地反映和匯總工作。通過仔細分析各種影響因素變動所帶來的影響幅度，正確處理工程造價的測算、工程招標和合同簽訂之間的關系，有助于工程設計人員制定完善的工程造價管理方案，提升數(shù)字化管理水平，明確責任分工，強化責任落實，有效預防和降低工程糾紛發(fā)生的概率。

4 結語

本文就BIM技術在施工組織協(xié)調(diào)管理中的運用進行探索，較好地解決了當前實際項目協(xié)調(diào)管理中出現(xiàn)的若干問題，對于BIM技術推廣應用具有一定指引性意義。我們相信，隨著BIM技術的不斷發(fā)展，BIM技術在施工組織協(xié)調(diào)管理方面的應用將變得越來越成熟，一種新型的基于BIM技術的施工技術協(xié)調(diào)管理模式將以其高效率、易操作等特點快速獲得人們的認可。