淺析BIM技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用

李剛

摘 要 BIM技術(shù)是利用一系列軟件來構(gòu)建建筑物的三維可視化模型，并在管理過程中整合質(zhì)量信息、進(jìn)度信息以及工程算量信息，這種技術(shù)可用于機(jī)電深度設(shè)計(jì)、施工現(xiàn)場平面布局、各專業(yè)協(xié)調(diào)工作等多種管理活動中，其在建筑工程管理中的應(yīng)用價(jià)值和前景都很大，本文簡單分析了BIM技術(shù)在建筑工程中的常見應(yīng)用場景，以期能對提高建筑工程管理水平有所幫助。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù) 建筑工程管理 機(jī)電優(yōu)化

中圖分類號：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）02-0082-03

BIM技術(shù)是集成了各種管理功能的建筑工程信息模擬技術(shù)，建筑工程中幾乎所有的核心管理活動都可借助BIM技術(shù)來完成，在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、機(jī)電優(yōu)化、管線碰撞、預(yù)埋預(yù)留、各專業(yè)協(xié)調(diào)等方面都發(fā)揮著非常顯著的作用，因此研究其應(yīng)用方法可促進(jìn)工程項(xiàng)目管理。

1 BIM技術(shù)在機(jī)電深度優(yōu)化中的應(yīng)用

建筑工程的電氣照明系統(tǒng)、變配電設(shè)施、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)通信、燃?xì)庀到y(tǒng)以及給排水系統(tǒng)等都屬于機(jī)電安裝的范疇。此類施工活動的特點(diǎn)是管道、電纜線路、支架以及機(jī)電設(shè)備的安裝量很大，尤其是建筑機(jī)電管線，在圖紙上一般只是做出了標(biāo)高、尺寸等方面的要求，具體應(yīng)該怎樣布置則要施工人員根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況來確定，有時(shí)候在作業(yè)過程中會出現(xiàn)管線預(yù)留空間不足、管線碰撞之類的問題。傳統(tǒng)的施工圖紙以二維平面信息來顯示機(jī)電設(shè)備和管線，設(shè)計(jì)缺陷或者讀圖失誤的情況也偶爾發(fā)生。由此帶來的問題是有些管線前期未發(fā)現(xiàn)異常，后期卻出現(xiàn)了安裝困難，無法繼續(xù)施工的情況，甚至前期已經(jīng)安裝完成的部分也要拆除掉。將BIM技術(shù)引入到建筑機(jī)電安裝中，施工單位可利用Revit等軟件來構(gòu)建機(jī)電管線的實(shí)物模型，并且管線和建筑物的空間位置、管線和管線之間的距離等都可在三維模型中體現(xiàn)出來，這樣就能利用BIM技術(shù)提前檢查機(jī)電管線的安裝位置、避免管線碰撞，設(shè)計(jì)出更加合理的安裝路徑[1]。

2 BIM技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用

2.1 優(yōu)化工作面設(shè)計(jì)

建筑工程施工現(xiàn)場的平面部署是一項(xiàng)非常重要的工作，施工單位可利用BIM技術(shù)來模擬施工平面，構(gòu)建三維平面模型。首先，設(shè)計(jì)出主工作區(qū)，這一部分主要是根據(jù)工程建設(shè)需求模擬出各個(gè)分部工程的位置，將其在平面上按照一定的比例一一標(biāo)示出來，其相互之間的方位也要按照實(shí)際情況來部署。其次是道路，作業(yè)區(qū)域的通道、外圍的主干道、臨時(shí)性的便道等都可利用BIM技術(shù)來模擬，尤其是在設(shè)計(jì)臨時(shí)便道時(shí)，要充分考慮到車輛和人員通行的便捷性，采用人車分離的設(shè)計(jì)模式[2]。最后，施工單位的各類管理人員和一線的作業(yè)人員在現(xiàn)場附近要安排臨時(shí)性的生活區(qū)，利用BIM技術(shù)來模擬不同的方位，在這一策劃過程中要重點(diǎn)分析生活用水、臨時(shí)用電的供應(yīng)，同時(shí)也要考慮到生活污水以及各類垃圾廢物的排放和清運(yùn)。

2.2 促進(jìn)各專業(yè)間的協(xié)調(diào)

建筑工程建設(shè)涵蓋了土建、電氣、給排水、室內(nèi)外保溫裝飾、通風(fēng)空調(diào)等各類專業(yè)，在傳統(tǒng)的管理模式之下，各個(gè)專業(yè)之間難免會出現(xiàn)工序錯(cuò)亂、相互矛盾的問題，而這些情況的出現(xiàn)也恰恰反映出了其配合效果不佳的問題。主要的原因在于各個(gè)專業(yè)之間對其他專業(yè)的施工內(nèi)容和施工進(jìn)度不夠了解。在BIM管理模式下，借助激光掃描或者高清攝像機(jī)等方式獲取現(xiàn)場的實(shí)物信息，然后再利用BIM技術(shù)構(gòu)建并更新現(xiàn)場的施工模型，各個(gè)專業(yè)的技術(shù)管理人員利用這些模型更方便觀察其他專業(yè)的施工內(nèi)容，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上制定出科學(xué)的工序銜接方式，促進(jìn)各個(gè)專業(yè)之間協(xié)調(diào)施工[3]。

2.3 促進(jìn)預(yù)留預(yù)埋施工

土建施工的結(jié)果是其他各個(gè)專業(yè)的基礎(chǔ)，電氣穿線管、電氣接線盒、墻電箱、給排水管道孔、通風(fēng)空調(diào)管道孔等都要在澆筑混凝土的過程中完成預(yù)埋或者預(yù)留。在傳統(tǒng)的施工模式下，土建施工人員要借助圖紙來讀取這些預(yù)留預(yù)埋信息，有時(shí)候就會出現(xiàn)位置上的偏差或者數(shù)量上的遺漏，尤其是電氣穿線管、接線盒等。在BIM技術(shù)模式下，施工單位可按照圖紙要求將這些預(yù)留的管線、孔洞提前標(biāo)識出來，在具體施工中可利用三維模型來檢驗(yàn)是否存在遺漏或者偏差，進(jìn)而促進(jìn)預(yù)留、預(yù)埋的施工效果。

2.4 BIM技術(shù)在造價(jià)管理中的應(yīng)用

BIM技術(shù)并不是用于處理工程造價(jià)核算的軟件技術(shù)，其最核心的作用是模擬建筑物信息，形成可視化、精確化的建筑三維模型，進(jìn)而幫助工程技術(shù)人員制定出科學(xué)的施工技術(shù)方案、優(yōu)化現(xiàn)場管理的秩序。在造價(jià)管理中主要是正確統(tǒng)計(jì)出分部、分項(xiàng)工程的工程量，盡可能避免漏算或者重復(fù)計(jì)算的問題。傳統(tǒng)模式下由造價(jià)管理人員根據(jù)工程圖紙來結(jié)算工程量，同時(shí)結(jié)合實(shí)際工程量，做出綜合性的統(tǒng)計(jì)。但是在算量的過程中有可能因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)不足而計(jì)算錯(cuò)誤，造成較大的偏差，最終影響造價(jià)管理的準(zhǔn)確性。在BIM技術(shù)中，所有的建筑物模型都是根據(jù)具體的參數(shù)來構(gòu)建的，當(dāng)建模完成之后，軟件系統(tǒng)可以自動計(jì)算出工程量數(shù)據(jù)，這是其附帶的信息輸出，造價(jià)管理人員可將這些數(shù)據(jù)作為重要的參考，借此來檢驗(yàn)自己核算的工程量是否存在錯(cuò)漏。

2.5 BIM技術(shù)在質(zhì)量管理中的應(yīng)用

質(zhì)量是建筑工程項(xiàng)目管理中最為重要的內(nèi)容之一，在傳統(tǒng)的管理模式之下，質(zhì)量問題往往是事后控制，也就是施工活動已經(jīng)完成，管理人員根據(jù)成品或者半成品來檢查質(zhì)量。在BIM技術(shù)下，施工單位可利用三維可視化模型提前模擬施工過程、形成施工成品的三維模型，并根據(jù)這些模型來判斷施工結(jié)果中是否存在設(shè)計(jì)不合理、設(shè)計(jì)沖突之類的質(zhì)量缺陷，這種管理方法具有事前控制的作用，能夠起到防患于未然的效果。另外，日常檢查過程中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題也可錄入到BIM模型中，工程技術(shù)人員利用軟件就可查詢出哪些質(zhì)量問題還沒有整改，哪些質(zhì)量問題已經(jīng)消除。

2.6 BIM技術(shù)在資源計(jì)劃和成本控制中的應(yīng)用

建筑工程管理中總是要根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度、施工內(nèi)容等實(shí)際需求合理地安排施工材料、機(jī)械設(shè)備以及施工人員的進(jìn)場。在項(xiàng)目施工的初期階段，作業(yè)面沒有完全鋪開，此時(shí)對施工勞動力的需求較少，等到項(xiàng)目進(jìn)入中期，作業(yè)面已經(jīng)全部展開，此時(shí)對作業(yè)人員的需求量大幅增加，機(jī)械設(shè)備需求量也與之類似。如果施工單位在管理過程中不能根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況合理安排這些資源的進(jìn)場，就可能造成窩工或者設(shè)備資源浪費(fèi)的情況，施工企業(yè)的建造成本也會因此而大幅度增加。BIM技術(shù)已經(jīng)發(fā)展出集合三維信息建模、進(jìn)度管理、成本管理在內(nèi)的5D建筑信息模型，一方面可展示出建筑物的三維可視化模型，另一方面則是將進(jìn)度信息、物資信息等和建筑模型有效地關(guān)聯(lián)起來。因此，在該模型的幫助之下，管理人員可利用軟件系統(tǒng)獲取與項(xiàng)目施工計(jì)劃相符合的材料需求計(jì)劃、機(jī)械設(shè)備需求計(jì)劃以及勞動力需求計(jì)劃。這樣就可將物資進(jìn)場、人員進(jìn)場以及機(jī)械設(shè)備進(jìn)場的時(shí)間點(diǎn)、數(shù)量等控制在合理的范圍內(nèi)，確保各類資源得到充分的利用。這樣物資、設(shè)備和人員始終處于精細(xì)化管理模式之下，從成本控制的角度看，也不會出現(xiàn)施工資源的浪費(fèi)。由此可見，BIM技術(shù)在加強(qiáng)施工物資控制和成本控制方面具有非常突出的作用。

2.7 BIM技術(shù)在圖紙和文檔管理中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的建筑工程管理中，圖紙和各類文檔資料的收集和整理始終是一項(xiàng)復(fù)雜而繁瑣的工作，工程資料中涉及到施工方案、人員信息、施工材料信息、工程進(jìn)度信息、質(zhì)量信息以及安全文明等各種內(nèi)容，一般要通過分類保存的方式來收集這些資料。但是資料種類繁多，并且大型工程項(xiàng)目的參建單位和參與人數(shù)眾多，在很大程度上增加了資料管理的難度。另外，施工圖紙的保存、借閱以及變更也是管理中的難點(diǎn)，目前不少工程項(xiàng)目按照邊設(shè)計(jì)、邊施工的模式來建造，新產(chǎn)生的圖紙要下發(fā)到各個(gè)下級分包單位或者施工班組，在管理過程中難免會出現(xiàn)資料損壞或者遺漏的問題。信息化技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用越發(fā)廣泛，在建筑圖紙和文檔的管理中也可大量引入信息化技術(shù)，其中BIM技術(shù)就是一種有效的實(shí)現(xiàn)途徑。施工單位可將電子圖紙、工程變更信息、合同掃面件、工程資料電子版等和BIM的三維建筑模型關(guān)聯(lián)起來，BIM的軟件系統(tǒng)具備明確的分類管理功能，并且可通過軟件界面方便地查詢與之相關(guān)聯(lián)的建筑工程信息。現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用的云存儲技術(shù)也能整合到BIM系統(tǒng)中，施工單位可將這些工程資料同步到云端，即使計(jì)算機(jī)硬件損壞，只要登錄云端就能將之前保存的版本下載下來，使信息安全得到了有效的保障。

2.8 BIM技術(shù)在安全文明管理中的應(yīng)用

第一，利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全隱患模擬和排查。傳統(tǒng)的安全管理主要依靠現(xiàn)場安全檢查、隱患治理來實(shí)現(xiàn)，很多時(shí)候是隱患出現(xiàn)之后的一種事后控制。將BIM技術(shù)運(yùn)用于安全管理中可起到良好的事前控制效果，因?yàn)锽IM技術(shù)具有三維可視化模擬的作用，建筑物的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)均可清晰地展示在模型信息中，電梯臨邊、屋面臨邊、預(yù)留的孔洞等均可通過BIM模型來實(shí)現(xiàn)有效的觀察，施工單位在管理過程中可利用這些技術(shù)手段來提前掌握安全隱患的重點(diǎn)，并且由技術(shù)人員針對這些隱患內(nèi)容制定出安全的施工計(jì)劃，以安全技術(shù)交底的形式向各類作業(yè)人員提出明確的要求。

第二，利用BIM軟件加強(qiáng)文明施工的管理效果。文明施工的重點(diǎn)是合理布置作業(yè)現(xiàn)場的臨時(shí)性道路、居住設(shè)施、垃圾回收設(shè)施，確保作業(yè)現(xiàn)場整齊有序，不能出現(xiàn)機(jī)械設(shè)備、施工物資隨意堆放的情況。為了杜絕此類現(xiàn)象，施工單位在管理過程中可利用BIM技術(shù)模擬現(xiàn)場工作面的布置，并且綜合考慮水源、臨時(shí)用電、污水排放、垃圾清理、物資存儲、生活設(shè)施等各項(xiàng)因素，對比多種方案，最終選擇出最符合文明施工需求的布置方式。

3 BIM技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用流程

3.1 建筑信息建模

使用BIM技術(shù)管理建筑工程時(shí)要先根據(jù)專業(yè)的施工圖紙獲取基礎(chǔ)的建筑信息，如混凝土基礎(chǔ)、框架的幾何尺寸、管線的長度和走向等。然后在BIM軟件中建立工作集、工作子集，利用軟件中內(nèi)置的組件制作出三維模型。由于建筑工程劃分為土建、電氣、暖通空調(diào)等多個(gè)專業(yè)，相關(guān)的技術(shù)人員可分別建立工作子集，然后將各自的繪圖結(jié)果集合在一起，形成整個(gè)工程項(xiàng)目的三維可視化模型。

3.2 審查圖紙

在建立三維模型的過程中，工程技術(shù)人員要根據(jù)圖紙信息，將二維平面信息轉(zhuǎn)化成三維可視化模型，施工單位在這一過程中可結(jié)合三維模型及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙?jiān)谠O(shè)計(jì)中是否存在缺陷，起到審查圖紙的作用。施工單位一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，應(yīng)該向建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位反饋具體情況，利用BIM技術(shù)完成圖紙審查，可在項(xiàng)目實(shí)施之前提出變更意見，這樣就避免了后期的工程變更造成的成本上升和工期延誤。

3.3 碰撞檢查

在建立三維模型之后，施工單位要利用軟件系統(tǒng)檢查各類管線和建筑物基礎(chǔ)之間的距離、管線和管線之間的距離是否滿足安裝要求。平面的二維圖紙信息通常難以判斷管線安裝之后的實(shí)際效果，在傳統(tǒng)的管理模式下要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況部署管線，管線和混凝土基礎(chǔ)之間要保持足夠的距離，管線和管線之間也要保持足夠的間距，這是為了便于后期的安裝、調(diào)試以及維護(hù)。BIM技術(shù)下利用Navisworks軟件來自動化地檢查管線碰撞情況，這一功能對電氣、暖通空調(diào)、給排水施工作用顯著。

3.4 3D技術(shù)交底

施工單位在作業(yè)之前應(yīng)該對各個(gè)專業(yè)的施工人員實(shí)施全面的技術(shù)交底和安全交底，傳統(tǒng)的交底方式以書面文件材料為主，由技術(shù)人員講解其中的要點(diǎn)。在BIM技術(shù)下，可直接利用建筑的3D模型實(shí)施技術(shù)和安全交底，施工人員通過直接觀察施工內(nèi)容的3D模型，掌握每一個(gè)階段的具體工作內(nèi)容，避免因?yàn)殄e(cuò)誤識圖而產(chǎn)生質(zhì)量問題和材料的浪費(fèi)，這種交底方式更加直觀，效果突出。

3.5 施工過程管理

BIM技術(shù)在施工階段能夠發(fā)揮多種作用，如平面布置、物資和人員進(jìn)場規(guī)劃、各專業(yè)的協(xié)調(diào)管理等。施工單位可根據(jù)實(shí)際需要充分利用BIM技術(shù)的信息化優(yōu)勢，使其發(fā)揮促進(jìn)工程管理的作用。為了提高BIM軟件系統(tǒng)的工作性能，應(yīng)該選用配置較高的計(jì)算機(jī)作為軟件的工作站。如計(jì)算機(jī)運(yùn)行內(nèi)存不得低于8G，存儲空間要達(dá)到1T以上，如果計(jì)算機(jī)性能不足，軟件的反應(yīng)速度會大幅降低。

4 結(jié)語

在建筑工程管理中可利用BIM技術(shù)的三維可視化模擬功能來促進(jìn)各個(gè)專業(yè)之間的工序協(xié)調(diào)、檢查機(jī)電管線的碰撞問題以及促進(jìn)土建的預(yù)埋、預(yù)留施工。BIM技術(shù)中的質(zhì)量信息管理、進(jìn)度管理、工程算量也都具有積極的工程管理效果，在施工物資安排、安全管理、文明施工管理、圖紙及文檔管理中也可使用BIM技術(shù)。因此，BIM技術(shù)的應(yīng)用對建筑工程管理有重要作用。

參考文獻(xiàn)：

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