BIM技術在施工管理中的發(fā)展與應用

楊樹瑞+張明慧+馮義顯

摘 要： 本文介紹了BIM技術在建筑行業(yè)的發(fā)展情況，具體闡述和分析了BIM技術在施工管理中的應用，包括工程信息集成管理上的應用、工程項目深化設計上的應用、工程質量過程管理上的應用、工程施工進度管理上的應用、施工場地優(yōu)化管理上的應用、BIM5D在施工成本控制上的應用六方面。

關鍵詞： BIM技術 施工管理 發(fā)展與應用

隨著計算機技術的普及和發(fā)展，在建筑工程施工中采用智能方法極大地促進了施工技術和管理水平的提升，從而推動施工學科的不斷進步和發(fā)展。通過在建筑工程施工中引入BIM技術的工程實踐證明，建筑工程施工應用BIM技術已經成為可能，用BIM技術研究建筑工程施工，有利于實現(xiàn)對工程項目的精細化管理和促進施工技術的進步。

1.BIM技術在建筑行業(yè)的發(fā)展情況

BIM，即建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)為模型的基礎，進行建筑模型的建立。它讓設計、建造、管理同一在一個平臺下工作，是建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程在其整個進程中顯著提高效率、大量減少風險。因為在早期設計階段就能發(fā)現(xiàn)后期真正施工階段所會出現(xiàn)的各種問題，提前處理，為后期活動打下堅固基礎。在后期施工時能作為施工的實際指導，也能作為可行性指導，以提供合理的施工方案及人員，材料使用的合理配置，從而最大范圍內實現(xiàn)資源的合理運用。

目前，工程項目規(guī)模日益擴大，結構形式愈加復雜，尤其是超大型工程項目層出不窮，使企業(yè)和項目都面臨巨大的投資風險、技術風險和管理風險。然而，當前的管理模式和信息化手段都無法適應現(xiàn)代化建設的需要。應用BIM技術，從根本上解決建筑生命期各階段和各專業(yè)系統(tǒng)間信息斷層問題，從設計、施工技術到管理全面提高信息化水平，已成為建設企業(yè)的迫切需求。

在BIM技術成為建筑業(yè)大勢所趨的今天，它能否在建筑施工領域得以推廣應用主要受到以下幾方面的影響。

（1）BIM技術在建筑施工領域的應用并不健全且不成熟，屬于剛剛興起，在沒有切實的技術保障和配套管理機制的情況下強制在單位或部門推廣是不太現(xiàn)實的。

（2）我國普遍存在項目設計周期短、工期緊張的情況，虛擬仿真技術在初期應用過程中不可避免地會存在技術障礙，這有可能導致無法按期完成設計任務。

（3）BIM技術的應用對計算機軟硬件的要求較高，需要較快的運行速度和穩(wěn)定的操作性能及其高質量的VR軟件等。

（4）BIM技術的應用需要較高專業(yè)水平的技術人員，而目前一些施工技術人員的專業(yè)技能偏低，一定程度上約束了虛擬仿真技術在施工領域上的發(fā)展步伐。

（5）BIM的應用會增加企業(yè)對人員及資金的投入，而目前大多數(shù)建筑企業(yè)對項目效益的追求是以“短、平、快”為宗旨，因此對虛擬仿真技術在施工領域的發(fā)展產生了阻力[1]。

后危機時代，實體經濟走弱、融資成本與人力成本的高漲、加之低碳節(jié)能對建筑行業(yè)提出了更新更高的要求，建筑轉型之路迫在眉睫。虛擬仿真技術的出現(xiàn)和成熟，將成為當前建筑企業(yè)轉型升級的最大法寶。目前的實踐與調研的結果顯示，BIM技術對提升項目中標率、成本過程管理、質量與安全管理，提升工作效率等有非常大的價值。

2.BIM技術給工程建設帶來的機遇與挑戰(zhàn)

在這種工程項目愈加復雜、行業(yè)利潤不斷縮水的情況下，企業(yè)如何進行成本控制，盡可能地為企業(yè)創(chuàng)造利潤變得尤為重要。在當前的建造行業(yè)中，傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場管理技術已經不能滿足當代工程項目的需要，隨著BIM技術的推廣和不斷發(fā)展，建筑工程管理信息化、過程化、精細化成為可能，從而實行施工現(xiàn)場的精細化管理成為必然趨勢，并不斷得到完善。

BIM5D是在3D建筑信息模型基礎上，融入“時間進度信息”與“成本造價信息”，形成由“3D模型+進度+成本”的具有五個維度的建筑信息模型。

BIM5D可以讓項目管理人員在施工前預測項目建造過程中每個關鍵節(jié)點的施工現(xiàn)場布置、大型機械及措施布置方案，還可以預測每月、每周所需的資金、材料、勞動力情況，提前發(fā)現(xiàn)問題并優(yōu)化。同時，將施工模擬應用于項目全過程，可以真正做到前期指導施工、過程把控施工、結果校核施工，實現(xiàn)項目的精細化管理。

3.BIM技術在施工管理中的應用

（1）工程信息集成管理上的應用

在工程項目施工的前期設計階段，涉及海量的工程信息數(shù)據(jù)，不同專業(yè)的設計人員所掌握的數(shù)據(jù)都不盡相同，項目管理人員不能全面而精確的掌握各方面的相關信息。BIM技術可以讓項目管理人員快速準確地獲得工程基礎數(shù)據(jù)，協(xié)助管理人員進行施工現(xiàn)場的精細化管理工作[2]。

BIM5D技術實現(xiàn)了接口開放，能夠兼容目前市場上主流的BIM建模軟件如Revit、MagiCAD、Tekla、算量軟件等，將其所建造的BIM信息模型在軟件中進行集成，形成一個包含全部專業(yè)信息的BIM建筑模型，再將項目上的安全、質量、圖紙、文檔等工程資料信息錄入BIM信息模型中，根據(jù)時空維度、構件類型等進行匯總統(tǒng)一管理，建立一個強大的BIM數(shù)據(jù)庫，保證項目管理人員快速、準確地查看所有專業(yè)的項目信息，獲取工程數(shù)據(jù)，進行項目統(tǒng)籌管理，為相關決策提供依據(jù)，大大提升工程項目相關人員的工作效率。

（2）工程項目深化設計上的應用

在傳統(tǒng)項目管理模式下，在施工設計過程中都是運用二維審圖法進行審核，但二維審圖無法準確全面地發(fā)現(xiàn)各專業(yè)設計上的不足，導致在施工過程中經常出現(xiàn)各專業(yè)之間的碰撞問題。然而BIM審圖（碰撞檢查）技術顛覆了傳統(tǒng)的二維審圖方式，以三維模型為基礎，擺脫對經驗的依賴，用計算機代替人腦，利用BIM技術，快速、全面、準確地預知項目存在的問題，并一鍵返回建模軟件，快速修改，從而提高工作效率，增進溝通，提升項目管理能力。而且BIM審圖能與土建、安裝、Revit、MagiCAD軟件共享模型，實現(xiàn)一次建模，多次應用。

（3）工程質量過程管理上的應用

在施工管理過程中，對于工程質量的把控至關重要，而且施工工序繁雜，材料眾多，如何從源頭上控制材料質量、從工序上創(chuàng)建過程精品成為急需解決的問題。

對于工程項目中工序復雜，技術交底不夠直觀具體的現(xiàn)象，利用BIM5D軟件技術復雜工序模擬的功能，技術人員可在軟件中編制項目的施工順序并將每一個工序與其對應的工程模型構件進行關聯(lián)，對模型賦予工序信息，利用動畫的效果直觀展示復雜工序的運作過程。通過BIM5D的虛擬復雜工序展示，技術人員和實施人員對工序過程了如指掌，及時發(fā)現(xiàn)工序設計或實際實施過程中可能出現(xiàn)的問題進行調整優(yōu)化，從而減少工程進展過程中因施工工序帶來的一系列工程問題。

（4）工程施工進度管理上的應用

傳統(tǒng)項目管理過程中施工進度是由技術人員通過制作大量的進度圖表及相關材料的形式展示說明的，效果不夠直觀具體，缺乏施工經驗的人員不能很好地了解工程進度安排。利用BIM5D軟件技術，施工技術人員可以對工程進行流水段按區(qū)按塊劃分，編制網(wǎng)絡計劃，并將計劃與對應的構件模型相關聯(lián)，即在模型中添加時間維度的相關信息，進行虛擬施工，直觀快速地將施工計劃與實際進展進行展示，達到可視化效果，并且可以得出隨著施工發(fā)展過程中的項目工程量、資金、資源量的發(fā)展曲線，使得施工方、監(jiān)理方和業(yè)主方對工程項目進展情況及工程項目的各種問題了如指掌。對潛在問題進行及時協(xié)調，大大提高項目管理人員對整體和局部的施工進度情況進行把控的能力。

（5）施工場地優(yōu)化管理上的應用

施工場地是建造建筑物的場所，是企業(yè)創(chuàng)造價值的地方，施工場地的布置情況將直接影響工程項目是否能夠安全、有序的進展。由于在項目工程的施工場地中包含因素很多，如建筑單體、設備、設施等，涉及內容多而繁雜。并且在項目實際發(fā)展過程中，整體的施工場地布置在不同的施工階段，處于不同的狀態(tài)。為此，BIM5D軟件技術提供工況設置功能，結合場地布置、3DMAX等軟件進行項目施工各個階段的施工場地情況設置。技術人員可以將工程場地、建筑單體、場地設施、設備導入5D軟件中對各個階段的場地施工狀況進行設置，直觀的展示各個階段的工況情況。管理和技術人員及時判斷各階段的施工場地安排的合理性，對目前可能存在的問題及時調整，對施工場地進行優(yōu)化管理。

（6）BIM5D在施工成本控制上的應用

成本管理與控制是進行項目精細化管理的根本，在很多項目管理失敗的案例中，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)原因都是由于項目管理人員對工程項目的前期預算及成本控制不到位而造成的。通過管理已建立的BIM模型，計算對應于各施工階段的勞務、材料、設備等的需用量及預算成本，從而制訂材料需求計劃及成本計劃。在每個施工階段開始前，可以根據(jù)材料需求計劃，對作業(yè)班組進行限額領料，以便避免材料方面的超支。在項目施工過程中，根據(jù)施工完成情況，該模型用于計算所完成的工程量并向業(yè)主報量。在每個施工階段完成后，可對施工實際支出進行統(tǒng)計，并將其與上述成本計劃進行比較，若前者較大，則需要通過分析制定下一階段的壓縮成本措施，以便最終將成本盡可能地控制在預算之內。同時，通過BIM5D技術可以多維度地對工程量、資源量、分包量等進行快速準確的查詢，使施工方、監(jiān)理和業(yè)主方對工程項目的整體及局部工程成本了如指掌。

4.結語

近年來，BIM技術在美國、日本等國家和中國香港地區(qū)的建筑工程領域取得了大量應用成果。國內不少具有前瞻性與戰(zhàn)略眼光的施工企業(yè)開始思考如何應用BIM技術提升項目管理水平與企業(yè)核心競爭力。BIM技術應用在施工管理中，大大縮減了工期和成本，提高了工程質量，已成為實現(xiàn)建筑業(yè)跨越式發(fā)展與科技創(chuàng)新的重要手段。

參考文獻：

[1]王金鋒，易興中.虛擬仿真技術在建筑工程施工中的應用[J].工程科技.

[2]應于墾.利用BIM搭建項目精細化管理平臺[J].新魯班，2011，2.