BIM技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用

肖捷夫 劉峰 王藍茗 項鑫

（武漢市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站，湖北 武漢 430019）

與國外的項目管理相比，我國的項目管理起步較晚，因此仍有一定的滯后。隨著信息化的不斷發(fā)展，信息技術(shù)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，例如航空、汽車等，這些都起到了巨大的推動作用，大大提高了社會的生產(chǎn)力。在此背景下，本文提出了信息模型技術(shù)，并將其稱為BIM技術(shù)，利用BIM技術(shù)進行整個生命周期管理，可以提高整體的工作效率，縮短建設(shè)時間，大大降低建設(shè)費用，并能促進項目管理的科學(xué)化，從而保證建筑的設(shè)計質(zhì)量。本文就BIM技術(shù)在施工項目中的應(yīng)用進行了探討，以期能為相關(guān)人員提供一些有益的借鑒。

1 BIM技術(shù)概述

1.1 BIM技術(shù)的定義

在BIM技術(shù)中，通常包括兩個方面：一方面是信息模型，另一方面是數(shù)字模型。在信息模型方面，通常是利用計算機技術(shù)，通過整個建筑的整個生命周期，包括建筑的設(shè)計和建造，從而實現(xiàn)全面的管理。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)在工程建設(shè)和工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。

20世紀70年代，BIM技術(shù)是一種新的概念，它通過計算機技術(shù)，對建筑項目的幾何特征和功能進行了歸納，并將其歸納為一個統(tǒng)一的信息模型，以確保項目的管理水平。隨著技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)也在不斷的發(fā)展，各種BIM的概念也隨之出現(xiàn)。將BIM技術(shù)引進到施工項目中，可以建立相應(yīng)的數(shù)字化信息模型，其中包括了施工各個環(huán)節(jié)的管理流程。具體來說，就是利用信息化技術(shù)，對建筑工程中的一系列信息進行數(shù)字化建模，在完成了數(shù)字化建模之后，還能對建筑的各種信息進行管理。簡而言之，就是要建立一個信息化的數(shù)字化模型，并將其應(yīng)用到整個生命周期的管理之中。這一概念在現(xiàn)階段是比較成熟的。

1.2 整個建筑物的壽命

在整個建筑的生命周期中，首先進行了建筑的設(shè)計方案，接著進行了施工和應(yīng)用，最終完成了整個建筑的拆除。在建設(shè)工程中，技術(shù)含量高，建設(shè)周期長，投資大，風(fēng)險也很大，涉及到的單位和人員多，因此必須對建筑的壽命進行分類。在我國，一般將其分為四個階段：計劃階段、設(shè)計階段、建設(shè)階段、營運階段。

1.3 建筑物的設(shè)計方案

在建筑設(shè)計方案方面，通常以建筑工程的定位為基礎(chǔ)，進行建筑的功能等方面的設(shè)計定位；對于建筑設(shè)計來說，首先要確定建筑的功能類型，然后由專業(yè)的設(shè)計機構(gòu)來進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，既要保證結(jié)構(gòu)的整體安全性，又要達到美觀的要求；就施工環(huán)節(jié)而言，通常是施工單位根據(jù)相關(guān)的設(shè)計圖紙，進行改造等；在施工作業(yè)階段，通常是對已完工的建筑物進行維修。在施工項目管理的基礎(chǔ)上，將BIM技術(shù)應(yīng)用到施工企業(yè)的全生命周期管理中，可以推動施工企業(yè)的整個生命周期管理模式的轉(zhuǎn)變。在施工過程中，BIM技術(shù)在施工全過程中起著至關(guān)重要的作用。從規(guī)劃階段來看，BIM技術(shù)可以用于多種經(jīng)營，例如成本預(yù)算等；在施工設(shè)計的各個階段，BIM技術(shù)通常是對項目的設(shè)計和項目的可行性進行管理；在施工過程中，BIM技術(shù)通常用于數(shù)字加工、三維控制等方面；BIM技術(shù)是施工作業(yè)中常用的一種技術(shù)，它可以用于規(guī)劃維修方案和資產(chǎn)的編制，也可以用于空間的管理。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用淺析

2.1 在工程計劃的實施中的應(yīng)用

施工計劃的實施，最重要的是要讓業(yè)主清楚的了解建筑產(chǎn)品與當?shù)氐氖袌鲋g的聯(lián)系，而BIM技術(shù)在項目的策劃和管理中的應(yīng)用，將會起到非常重要的作用。在BIM技術(shù)的幫助下，能為用戶做出科學(xué)的設(shè)計，使企業(yè)的利益最大化。這不僅能給項目帶來巨大的利潤，還能為項目的技術(shù)和經(jīng)濟效益打下堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的建筑規(guī)劃中，如果業(yè)主要進行技術(shù)和經(jīng)濟上的可行性論證，又要保證工程的性能和質(zhì)量符合設(shè)計規(guī)范，就必須在大量的人力和物力上進行投資，以便獲得更多的資料和資料，從而提高理論的科學(xué)性。通過BIM技術(shù)，可以為業(yè)主提供建筑模型，通過對工程方案的分析和仿真，可以得到相關(guān)的結(jié)論，為工程施工打下堅實的基礎(chǔ)，降低工程造價和施工周期。

將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑規(guī)劃，并結(jié)合一個具體的項目，將其定位為一個典型的衛(wèi)星城市，在規(guī)劃前期，將其業(yè)務(wù)范圍集中于京津冀、環(huán)渤海等。其建筑規(guī)劃要以體育設(shè)施為依托，以體育帶動生態(tài)旅游開發(fā)，帶動房地產(chǎn)的發(fā)展；此外，綜合體育館的建設(shè)也要注重生態(tài)環(huán)境，在體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，要以休閑度假生態(tài)城為中心。

由于衛(wèi)星城對環(huán)境的高要求，使得建設(shè)工程管理工作面臨著巨大的挑戰(zhàn)。因此，在運用BIM技術(shù)進行總體規(guī)劃時，要考慮到環(huán)境問題，利用BIM技術(shù)，對其功能和位置進行控制，從多個角度出發(fā)，將其建成一個集運動與自然于一體的綜合體。以此為基礎(chǔ)，既能保障整個衛(wèi)星城的環(huán)境，又能保留其原有的自然風(fēng)貌，又能充分體現(xiàn)其生態(tài)環(huán)境，因此，中央體育館在施工時，必須保證其結(jié)構(gòu)呈環(huán)形帶狀，同時，在場館的頂棚施工時，可以采用采光頂棚，以保證室內(nèi)的照明。就環(huán)帶運動場而言，要以環(huán)形運動場為基礎(chǔ)，保證與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，實現(xiàn)人與自然的協(xié)調(diào)。大型環(huán)形體育場的施工必須充分應(yīng)用BIM技術(shù)，而BIM技術(shù)的應(yīng)用則是確保其應(yīng)用的可行性，充分體現(xiàn)BIM技術(shù)在工程規(guī)劃中的重要性。

2.2 在施工設(shè)計中的應(yīng)用

在建筑設(shè)計的時候，由于建筑本身的特殊性，涉及到了許多不同的部門，因此，在進行設(shè)計的時候，需要大量的專業(yè)人員來完成，如果不能對此進行科學(xué)的管理，那么就會產(chǎn)生沖突，從而大大延長工程的工期。尤其是當設(shè)計圖紙無法直接反映出來時，就難以及時發(fā)現(xiàn)存在的安全問題。通過BIM技術(shù)，可以有效地解決以上問題。利用BIM進行三維建模，可以為設(shè)計者搭建一個科學(xué)的設(shè)計平臺，從而可以更好地發(fā)現(xiàn)二維空間中存在的安全隱患，從而進一步減少設(shè)計中的安全性問題。此外，將BIM技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計過程，可以使設(shè)計者得到科學(xué)的溝通，加強設(shè)計者的溝通，有利于工程的順利進行。

將BIM技術(shù)應(yīng)用到施工編制和勘測階段，能充分減少傳統(tǒng)設(shè)計階段的空間沖突。隨著社會的不斷發(fā)展，各種配套設(shè)施也逐步完善，如通風(fēng)、防火、管道等，都要經(jīng)過合理的規(guī)劃。如果管道系統(tǒng)比較復(fù)雜，采用常規(guī)的設(shè)計軟件進行設(shè)計，就不能很好地避免管線的碰撞。在進行實際施工時，也要進行相應(yīng)的調(diào)整，從而可以在一定程度上延長工程的工期，增加工程造價。通過BIM軟件進行管道碰撞實驗，可以提前發(fā)現(xiàn)問題，為以后的工程建設(shè)打下堅實的基礎(chǔ)。由于某些電纜與管線發(fā)生碰撞，因此，在實際設(shè)計時，必須立即進行相應(yīng)的調(diào)整，以減少傳統(tǒng)設(shè)計中出現(xiàn)的問題，防止出現(xiàn)返工。同時，BIM技術(shù)在設(shè)計階段的應(yīng)用，能夠最大限度地發(fā)揮其協(xié)同作用，簡化復(fù)雜的設(shè)計流程，使各個專業(yè)的設(shè)計者能夠更好地完成設(shè)計任務(wù)，促進項目的順利進行。

2.3 在施工過程中的應(yīng)用

在施工階段，通常是根據(jù)設(shè)計圖紙，把它作為一個真實的建筑。在常規(guī)的施工過程中，必須與施工方、監(jiān)理方共同進行設(shè)計圖紙的審核，以便使勘察數(shù)據(jù)的完整性得到充分的保障；在此期間，對重點部位進行施工建設(shè)時，要采取有效的技術(shù)措施。但是，在具體實施的過程中，傳統(tǒng)的管理方式仍比較抽象，不能結(jié)合實際情況，不能對施工中的細節(jié)進行細致的解釋，很容易造成工程建設(shè)中的安全隱患。運用BIM技術(shù)進行工程項目的管理，可以充分發(fā)揮其三維建模的優(yōu)點，將二維模型無法展現(xiàn)的內(nèi)容展現(xiàn)在人們面前，從而提前了解工程建設(shè)中容易出現(xiàn)的問題，從而達到對工程安全隱患的整體減少。BIM技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用對工程進度的控制是非常重要的。在工地上，無論是材料的管理，還是人力的調(diào)配，都非常重要。在建設(shè)項目管理方面，要全面實施相關(guān)的項目進度管理，必須做到以下幾點：1）對項目進度進行科學(xué)的控制；2）行工程進度的調(diào)整。就施工方案而言，一般是根據(jù)工程需求，結(jié)合施工的特殊情況，制訂科學(xué)的工程進度計劃；下一步要執(zhí)行該工程，這要根據(jù)相關(guān)的建設(shè)進度和執(zhí)行情況執(zhí)行；檢查是對工程的具體實施情況進行檢查，并進行工程進度和計劃的對比；所謂的“調(diào)整”，就是根據(jù)驗收的結(jié)果，對進度和進度的偏差進行計算，并采取相應(yīng)的措施，將因外部因素造成的工期延誤降至最低，以保證項目在預(yù)定的時間內(nèi)完工，然后繼續(xù)實施。在工程進度規(guī)劃方面，BIM技術(shù)的應(yīng)用不僅可以通過傳統(tǒng)的橫道圖來反映工程進度，而且可以實時監(jiān)測施工狀態(tài)，從而形成一個數(shù)字化的進度模型。對工程的實際進展進行仿真，并將其標注出來，由相關(guān)負責(zé)人進行科學(xué)的控制，以減少外部環(huán)境的負面影響。

2.4 在施工過程中的應(yīng)用

由于工程項目的實施，涉及到的信息很多，需要管理者在最短的時間內(nèi)獲得正確的信息，因此，在進行工程管理的時候，往往會利用自己的主觀經(jīng)驗進行管理。BIM技術(shù)可以有效地解決這一問題，使有關(guān)部門能夠在最短的時間內(nèi)獲得建設(shè)工程的相關(guān)資料，從而為管理者制定合理的建設(shè)方案，從而降低企業(yè)的投入和人力、物力。通過BIM技術(shù)，在節(jié)約生產(chǎn)成本的同時，也能有效地降低物流和倉儲的損耗，減少原料的浪費。從完工階段來看，BIM技術(shù)能夠為相關(guān)主管提供一系列的工程資料，為后期的工程管理打下技術(shù)和信息基礎(chǔ)。這一時期的管理工作關(guān)系到以后能否繼續(xù)投入使用，為了提高管理的科學(xué)化，必須對工程信息進行全面的評價，從而提高管理工作的質(zhì)量。通過BIM數(shù)據(jù)庫，可以為企業(yè)提供所需要的工程資料，通過對工程信息的分析和計算，可以了解工程的盈虧狀況，了解各種物料的用量，從而實現(xiàn)對工程造價風(fēng)險的科學(xué)控制。

3 案例分析

某城市的住宅小區(qū)，周邊已經(jīng)有了配套的公共設(shè)施，方便快捷。該工程由4幢住宅建筑組成，全部采用水泥框架結(jié)構(gòu)。以9#樓為例，地面15層，地下1層，底層為1層，底層為筏式，地基為淺基，BIM建模見附圖1。工程占地18000m，工程完成時間38個月。

圖1 工程項目BIM模型效果圖

項目利用AutodeskRevit的三維BIM技術(shù)，建立了一個基于BIM的三維實體模型，可以在該模型庫中定義材料的屬性、尺寸、功能等，并通過廣聯(lián)達BIM-5D軟件建立項目成本信息，將項目的成本信息導(dǎo)入BIM平臺，從而實現(xiàn)項目的質(zhì)量、進度、成本的多目標管理。

3.1 項目建設(shè)計劃的比較

通常情況下，在工程設(shè)計階段完成后，施工與設(shè)計的各個環(huán)節(jié)互相割裂，信息交流不順暢。由于傳統(tǒng)的平面圖存在一定的缺陷，使得施工人員在進行設(shè)計之前要花很多的時間來熟悉圖紙，造成了計劃安排上的偏差，項目的進度追蹤能力較差，從而造成了后期變更的難度，以及提高了項目的調(diào)度協(xié)調(diào)開會次數(shù)，降低了決策的效率。施工進度管理一直是一個動態(tài)的過程，工程材料、設(shè)備、人員等的錯綜復(fù)雜，在獲得工程進度的精確資料后，由于工程進度的龐大，工程進度分析的成果與管理者的工程經(jīng)驗、管理水平密切相關(guān)，因此，在編制、調(diào)整進度計劃的時候，若不能充分考慮到工程的各個環(huán)節(jié)，會造成工程進度的錯亂，從而提高工程造價，并造成工程工期的延遲。

因此，將BIM技術(shù)引入項目施工管理中，可以實現(xiàn)施工、設(shè)計、監(jiān)理、供應(yīng)商、施工單位等各方的溝通與協(xié)調(diào)，實現(xiàn)平行進行、同步推進施工進度的目標。有別于傳統(tǒng)的施工進度管理（甘特圖和網(wǎng)絡(luò)圖），BIM技術(shù)可以通過工程動態(tài)仿真，對關(guān)鍵線路進行可視化的求解和分析，并對不利的施工節(jié)點進行調(diào)整、糾正、四維空間內(nèi)的施工邏輯關(guān)系、分析施工方案的可行性、進度規(guī)劃是否能達到。

3.2 工程質(zhì)量的比較

施工工程施工中專業(yè)眾多，施工過程復(fù)雜，施工進度快，交叉專業(yè)沖突較多，施工質(zhì)量管理十分必要。在BIM技術(shù)引進之前，管理、設(shè)計、施工技術(shù)人員的交流多以CAD圖紙、紙質(zhì)資料和會議記錄為基礎(chǔ)，圖紙中的錯誤、缺、漏等問題不能在視覺上解決，造成了復(fù)雜節(jié)點的施工交底困難，或交底深度不夠，造成工程質(zhì)量缺陷。在施工質(zhì)量管理方面，施工工程包括基礎(chǔ)、基坑等隱蔽工程，還包括模板工程、混凝土結(jié)構(gòu)等危險工程，施工質(zhì)量控制主要由質(zhì)量負責(zé)人確定，現(xiàn)場施工人員施作，現(xiàn)場監(jiān)理全程監(jiān)控，最后由質(zhì)量部門進行檢驗、檢驗、存檔。因而，在管理過程與管理接口方面存在著交叉、混淆等問題，從而造成了提高質(zhì)量管理的費用。

BIM技術(shù)的引入，使工程質(zhì)量的控制得以有效、高質(zhì)量的提升。對同一施工工況下的工程質(zhì)量問題進行了統(tǒng)計，結(jié)果顯示，工程質(zhì)量問題發(fā)生的概率和頻率大大減少。

3.3 工程造價的比較

工程造價控制包括材料和投資費用的輸入，對建筑材料的消耗進行統(tǒng)計與分析，是一項耗時耗力的工程管理工作。為節(jié)約物料，優(yōu)化資源配置，在工程建設(shè)之前，必須先確定各工序的物料需求，再由物料部門進行采購，而在輸出方，必須建立定額領(lǐng)料制度，嚴格控制領(lǐng)料質(zhì)量，以提高物料的利用率，降低物料的損失。工程成本管理涉及到許多不同的管理部門，各個部門間的溝通與溝通，都涉及到進度、成本、質(zhì)量和成本。

BIM技術(shù)在工程造價管理中的運用，使工程造價得以精益化。通過BIM三維集成平臺，將BIM的三維建模與工程進度、成本等數(shù)據(jù)結(jié)合起來，根據(jù)BIM的施工內(nèi)容，對物料的需求進行規(guī)劃和組織，實現(xiàn)對物料的成本控制和成本核算，并通過平臺的高效協(xié)同功能，實現(xiàn)清單的數(shù)字化、可視化，為管理者查看和比較成本與實際成本提供了有效的方法。

4 結(jié)語

隨著施工企業(yè)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)得到了越來越多的應(yīng)用，BIM技術(shù)也被應(yīng)用到了工程管理中，通過應(yīng)用BIM技術(shù)來進行項目管理的創(chuàng)新和改革，為工程管理的創(chuàng)新和改革打下堅實的基礎(chǔ)，提高企業(yè)的發(fā)展動力，從而推動建筑工程管理有序開展。