BIM技術(shù)在工程項目中的應用

高樹鵬

汕頭大學醫(yī)學院附屬腫瘤醫(yī)院

BIM技術(shù)在工程項目中的應用

高樹鵬

汕頭大學醫(yī)學院附屬腫瘤醫(yī)院

高樹鵬（1970-）男，廣東澄海人，汕頭大學醫(yī)學院附屬腫瘤醫(yī)院，高級工程師，現(xiàn)從事建筑、裝飾、幕墻技術(shù)研究及基建管理工作。

建筑形態(tài)向多元化、復雜化發(fā)展，二維CAD圖紙無法滿足工程項目設(shè)計、建造、管理的要求，迫切需要借助三維模型建模進行技術(shù)、進度、成本等管理。BIM以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，是集成工程項目各種相關(guān)信息的可視化的數(shù)字建筑模型，借助BIM技術(shù)進行協(xié)同作業(yè)和施工模擬，可事先進行碰撞檢查、預見存在問題并加以解決，對工程項目實施規(guī)范化和精細化管理，對進度、成本、質(zhì)量、安全等進行有效控制。

前言

建筑信息模型（building information modeling，BIM）技術(shù)已成為建設(shè)領(lǐng)域信息技術(shù)的研究和應用熱點。BIM技術(shù)把項目主要參與方在設(shè)計階段就集合在一起，著眼于項目的全生命期，利用BIM進行虛擬設(shè)計、建造、維護及管理，給項目主要參與方帶來較大的經(jīng)濟效益、大幅降低項目風險，減少實施過程中的未知，讓管理輕松、精細化。

建筑信息模型的技術(shù)優(yōu)勢

科學技術(shù)的發(fā)展和市場對建筑品質(zhì)要求的提升，建筑形態(tài)向多元化、復雜化發(fā)展，二維CAD圖紙無法滿足設(shè)計、建造、管理的要求，需要借助BIM三維建模軟件。BIM以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，是集成工程項目各種相關(guān)信息的可視化的數(shù)字建筑模型，包含數(shù)據(jù)和行為模型。BIM技術(shù)核心是一個由計算機三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫信息在建筑全過程中動態(tài)變化調(diào)整，項目主要參與方可及時準確的調(diào)用數(shù)據(jù)庫中相關(guān)數(shù)據(jù)。

模型信息除了對工程對象進行3D幾何信息和拓撲關(guān)系的描述外，還包括完整的工程信息描述，且信息模型中的對象是可識別且相互關(guān)聯(lián)的，其中某個對象發(fā)生變化，與之關(guān)聯(lián)的所有對象隨之更新，在生命周期期的不同階段也可進行修改和擴展。在項目全生命周期中的不同階段，不同的參與人通過在BIM系統(tǒng)中插入、提取、更新和共享信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)協(xié)同作業(yè)。

BIM技術(shù)在工程項目管理中的應用

碰撞檢查與施工模擬

建筑工程中包含建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣、通信等諸多專業(yè)，且外形奇特、結(jié)構(gòu)復雜的建筑物越來越多。工程項目越復雜，各專業(yè)間協(xié)調(diào)不到位、二維CAD設(shè)計圖紙發(fā)生碰撞經(jīng)常出現(xiàn)；項目實施過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，各部門、各專業(yè)獲取數(shù)據(jù)的及時性和準確性難于保證，各方的合作與協(xié)同難于實現(xiàn)，導致工程成本增加、工期延誤、甚至影響到質(zhì)量和安全。

設(shè)計階段通過BIM進行模擬計算和實驗，使業(yè)主能夠?qū)υO(shè)計方案進行綜合評價，達到最優(yōu)的設(shè)計效果，給工期、造價等帶來改進；通過信息數(shù)據(jù)共享、協(xié)同作業(yè)，各專業(yè)、各部門順暢進行協(xié)調(diào)，及時處理解決存在問題；通過三維模型進行碰撞檢查，檢查設(shè)計圖紙中存在問題，優(yōu)化設(shè)計，進行建筑幕墻、綜合布線、設(shè)備設(shè)施等調(diào)整、細化、完善等內(nèi)容的深化設(shè)計；根據(jù)變更條件對三維模型進行維護，使設(shè)計、施工問題提前反應，避免返工與延誤工期；設(shè)計人員通過模型實現(xiàn)向施工人員進行可視化交底，形象直觀，更加清楚了解設(shè)計意圖，了解每一個細節(jié)。

項目組織階段利用BIM模型進行模擬施工，為施工提供可行性指導，最大范圍內(nèi)實現(xiàn)資源合理運用，提前反映工程技術(shù)重點、難點、施工工藝流程等，通過模型對重點、難點進行分析，制定切實可行的對策；在施工方案制定時通過類似的碰撞檢測，根據(jù)施工工藝、機械設(shè)備、材料堆放與運輸線路，進行施工過程可視化模擬，分析施工操作的沖突，確定最經(jīng)濟合理的方案和資源配置，依據(jù)模型確定施工方案，排定計劃，劃分流水段，提高決策階段的效率；利用BIM包含數(shù)據(jù)根據(jù)施工進度、部位快速統(tǒng)計出所需要的材料數(shù)量，進行備料、編制預算、產(chǎn)品定貨。在安全管理方面，通過模型可以將危險源暴露出來，進行有目的的預控。

項目施工階段通過BIM模型對施工組織設(shè)計進行驗證、模擬施工，形象地表達出項目當前的施工狀態(tài)、方法，利于現(xiàn)場技術(shù)人員對整個工序的把握，此外可以在模擬過程中發(fā)現(xiàn)一些問題，對施工方法在施工前及時地調(diào)整；模擬檢驗安全專項方案編制的實用性，對其方案實施過程中的不可見安全隱患盡可能地提前暴露、提前處理，更為直觀、可懂、可操作的交底方式讓操作人員輕而易懂地了解到安全操作過程和注意事項，增加安全防范意識，交底效果更加明顯，達到事前預防目的。施工中通過模型形象地反映出工程實體的實況，通過對工作的分解，精確統(tǒng)計出工作工程量，再結(jié)合工作面、資源供應情況分析后可組織精細化施工。此外，利用BIM模型實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的預拼裝，通過把現(xiàn)場安裝的結(jié)構(gòu)進行精確測量后建立與實際情況相符的模型，實現(xiàn)虛擬預拼裝，提高精準度，降低失誤率，減少整改、返工等問題。

進度管理

傳統(tǒng)的進度管理方法很大程度上依賴于人員的經(jīng)驗，經(jīng)驗化的管理方法受主觀因素影響大，很難形成一種標準化和規(guī)范化的管理模式。在項目實施中設(shè)計缺陷、施工進度計劃編制不合理、人員的素質(zhì)不高等原因時常造成進度控制出現(xiàn)問題。此外以下原因也是造成進度失控的原因：二維CAD設(shè)計圖紙可視性不強，使各專業(yè)設(shè)計之間工作相對分離，很難對工程進行整體性表達，設(shè)計師也難于有效地檢查自己的設(shè)計成果；二維CAD施工圖表達形式與人們現(xiàn)實中的習慣維度不同，要看懂二維CAD施工圖需要通過專業(yè)的學習和長時間的訓練，造成設(shè)計師與建造師、項目業(yè)主之間的溝通存在障礙；網(wǎng)絡(luò)計劃圖編制要求項目工作分解細致，邏輯關(guān)系準確，但在實踐難于完全做到，網(wǎng)絡(luò)計劃圖也不能直觀地展示項目的計劃進度過程，不方便進行實際進度的跟蹤。

根據(jù)合同工期、確定的施工方案和從BIM抽取的工程量，以及各項資源消耗定額，可以方便地制定和優(yōu)化施工進度計劃，快速地計算時間參數(shù)，確定施工關(guān)鍵線路及確定各項施工資源。三維數(shù)據(jù)模型與工程進度計劃相結(jié)合的4D模型，能夠精確控制工程，動態(tài)地優(yōu)化分配勞動力、材料、機械和施工場地?；贐IM的4D虛擬技術(shù)的進度管理通過反復的施工過程模擬，讓可能出現(xiàn)的問題在模擬環(huán)境中提前發(fā)生，通過進行逐一修改，提前應對，使進度計劃達到最優(yōu)。進度計劃既可以用橫道圖或網(wǎng)絡(luò)圖表示，也進行以動態(tài)的三維展示。根據(jù)模型可以快速地統(tǒng)計出施工部位需要的材料數(shù)量，合理安排運輸。

BIM模型與施工進度連接，通過各項工序的模擬計算，得出工序工期、勞動力、材料、機械設(shè)備等資源的占用情況，實現(xiàn)施工資源及施工過程的可視化模擬，隨時隨地地直觀快速地將計劃進度、資源及成本與實際進度、資源及成本進行對比、分析，自動生成工程量表和資源用量表，確定進度計劃的調(diào)整內(nèi)容和方法，方便項目管理人員采取相應的措施控制工程進度，進一步優(yōu)化進度計劃。

成本控制

工程項目建設(shè)中概算超估算、預算超概算、決算超預算的現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，影響著建設(shè)工程投資效益。工程項目數(shù)據(jù)量大、各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)流通效率低是工程項目成本管理難度大的根源。工程量是決定工程造價的關(guān)鍵，工程造價是成本控制的重要內(nèi)容。工程量計算方法由于缺少科學、規(guī)范、高效的計算模型，加上工程量計算規(guī)則繁瑣、涉及面廣、工作量大，容易出現(xiàn)多算、重算或漏算情況，最終導致工程量計算失準，極大地影響成本的控制。

通過將項目組織機構(gòu)、施工方案、施工進度計劃、合同價款、施工定額和企業(yè)管理費用等輸入到BIM中，建立BIM的5D施工資源信息模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫，可以快速準確地計算工程量，提升施工預算的精度與效率，方便地進行成本預測，編制精確的成本計劃。

項目實施過程讓實際成本數(shù)據(jù)及時進入數(shù)據(jù)庫，成本匯總、統(tǒng)計等工作在5D施工資源信息模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫中瞬間完成。通過建立實際成本BIM模型，使成本數(shù)據(jù)的收集、整理、分析、核算準確性大為提高，按時調(diào)整維護，短周期成本分析不再困難；模型動態(tài)地反映工程進展的資金需求量，加強了對實際成本的動態(tài)維護和管控能力，通過與計劃成本的對比，利用各種成本控制方法，可以方便地進行成本控制，快速實行多維度的成本分析，也可以比較不同進度方案的資金需求計劃，有利于對工程成本進行有效控制。

結(jié)語

BIM技術(shù)的信息技術(shù)能力，可以提高前期預測準確性，加快信息處理速度，便于參與方數(shù)據(jù)共享以及各階段的信息傳遞。隨著BIM的推廣和不斷發(fā)展，工程管理信息化、過程化、精細化成為可能。隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展、BIM技術(shù)不斷完善以及業(yè)主對工程項目建設(shè)要求的日益提高，BIM必將得到更廣泛的應用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.06.041