基于BIM的精細(xì)化管理在大型項目中的應(yīng)用研究

鐘啟恩，周文輝

（1、廣州機(jī)場建設(shè)投資集團(tuán)有限公司 廣州 510800；2、廣州市重點(diǎn)公共建設(shè)項目管理中心 廣州 510006）

0 引言

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具，通過對建筑的數(shù)據(jù)化、信息化模型整合，在項目策劃、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過程中進(jìn)行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應(yīng)對，為設(shè)計團(tuán)隊以及包括建筑、運(yùn)營單位在內(nèi)的各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。BIM 技術(shù)作為當(dāng)前信息時代背景下建筑行業(yè)的二次革命，吸引了全球政府、學(xué)者及建筑行業(yè)從業(yè)者的廣泛關(guān)注，已在北美、北歐、英國等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)經(jīng)歷了多年的發(fā)展與完善，積累了大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在工程項目的建設(shè)中，BIM 技術(shù)已顯示出巨大的優(yōu)勢，而在工程項目管理方面，BIM 技術(shù)的推廣普及也為從業(yè)人員解決實(shí)際困難提供更多的技術(shù)手段，借助BIM 技術(shù)對傳統(tǒng)的項目管理模式進(jìn)行升級完善，是建筑行業(yè)當(dāng)前的發(fā)展趨勢。

1 BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與分析

1.1 政策背景

2017年2月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》（國辦發(fā)〔2017〕19號），提出要推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，在加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用中，明確提出“加快推進(jìn)建筑信息模型（BIM）技術(shù)在規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工和運(yùn)營維護(hù)全過程的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)項目全生命周期數(shù)據(jù)共享和信息化管理，為項目方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)，促進(jìn)建筑業(yè)提質(zhì)增效”［1］。

2019年12月，廣州市城市信息模型（CIM）平臺建設(shè)試點(diǎn)工作聯(lián)席會議辦公室印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加快推進(jìn)我市建筑信息模型（BIM）應(yīng)用的通知》（穗建CIM〔2019〕3 號），明確了自2020 年1 月1 日起，以下新建工程項目應(yīng)在規(guī)劃、設(shè)計、施工及竣工驗(yàn)收階段采用BIM 技術(shù)（其中經(jīng)論證不適合應(yīng)用BIM 技術(shù)的除外），鼓勵在運(yùn)營階段采用BIM 技術(shù)：①政府投資單體建筑面積2 萬m2以上的大型房屋建筑工程、大型橋梁（隧道）工程和城市軌道交通工程；②裝配式建筑工程；③海珠區(qū)琶洲互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新集聚區(qū)，荔灣區(qū)白鵝潭中心商務(wù)區(qū)，天河區(qū)國際金融城、天河智慧城、天河智谷片區(qū)，黃埔區(qū)中新廣州知識城，番禺區(qū)汽車城核心區(qū)，南沙區(qū)明珠灣起步區(qū)區(qū)塊、南沙樞紐、慶盛樞紐區(qū)塊，花都區(qū)中軸線及北站核心區(qū)等重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域大型建設(shè)項目［2］。

2021 年5 月，廣東省人民政府辦公廳印發(fā)《廣東省促進(jìn)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》，明確要求升級建造方式，推行智能建造，“加大建筑信息模型（BIM）、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)在建造全過程的集成應(yīng)用力度。國家機(jī)關(guān)辦公建筑、國有資金參與投資建設(shè)的其他公共建筑全面采用BIM 技術(shù)。發(fā)展BIM 正向設(shè)計，推進(jìn)城市信息模型（CIM）基礎(chǔ)平臺建設(shè)，推動BIM 技術(shù)和CIM基礎(chǔ)平臺在智能建造、城市體檢、建筑全生命周期協(xié)同管理等領(lǐng)域的深化應(yīng)用”［3］。

1.2 BIM技術(shù)應(yīng)用情況

我國BIM 技術(shù)起步較晚，但得益于國內(nèi)的大量實(shí)踐項目及BIM 的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢，各地政府及相關(guān)企業(yè)都看到了其巨大的應(yīng)用潛力。經(jīng)過十余年發(fā)展，全國各地BIM 技術(shù)應(yīng)用規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)指南、推廣組織等BIM技術(shù)應(yīng)用環(huán)境日趨完善，人才培養(yǎng)與技術(shù)交流活動如火如荼，在BIM 技術(shù)與工程建設(shè)深度融合與應(yīng)用過程中，其技術(shù)價值也逐漸得到體現(xiàn)。

但國內(nèi)的工程建設(shè)項目，由于工期較緊，且軟件本土化程度不夠，目前還沒能真正發(fā)揮BIM 的作用。項目大多還停留在應(yīng)用BIM 軟件進(jìn)行建筑性能分析、三維管線綜合、設(shè)計精細(xì)化等的基礎(chǔ)應(yīng)用。雖然國家及各地區(qū)相繼出臺了多項標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用意見，但目前還未能形成一個有效的整體，將BIM 技術(shù)充分地應(yīng)用在建筑全過程。

2 BIM精細(xì)化管理的研究與應(yīng)用

2.1 傳統(tǒng)項目管理模式

一般而言，大型工程項目建設(shè)周期很長，項目在設(shè)計、施工階段均會存在各種難以預(yù)計的突發(fā)情況。在傳統(tǒng)的項目管理模式中，設(shè)計信息往往只能基于二維設(shè)計圖紙進(jìn)行表達(dá)，設(shè)計、施工、項目管理人員基于二維圖紙進(jìn)行圖紙會審、設(shè)計交底、施工深化，但由于二維圖紙無法像三維模型一樣直觀清晰的呈現(xiàn)設(shè)計效果與設(shè)計意圖，設(shè)計信息在項目各階段、各參與方之間的傳遞交流無法避免出現(xiàn)信息丟失和錯漏的情況，對項目完成質(zhì)量造成不利影響。

此外，在項目傳統(tǒng)的周期管理工作中，編制工程計劃的信息和工程量的統(tǒng)計信息往往不同步，因此在項目實(shí)際進(jìn)度與計劃進(jìn)度出現(xiàn)偏差時，項目管理人員亦難以及時調(diào)整施工計劃，最終導(dǎo)致項目不能按期完工。

2.2 基于BIM技術(shù)的精細(xì)化項目管理模式

得益于近年來BIM 技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛普及應(yīng)用，借助BIM 技術(shù)手段解決傳統(tǒng)項目管理工作中存在的痛點(diǎn)、難點(diǎn)也成為當(dāng)前比較常見的解決方案。

研究數(shù)據(jù)表明在建筑工程中利用BIM 技術(shù)信息共享實(shí)現(xiàn)設(shè)計同步修改，可以減少后期40%的設(shè)計變更；在工程造價方面可以節(jié)約80%的造價時間；在工期方面BIM 技術(shù)的施工模擬前發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，可以縮短8%的工期；在協(xié)調(diào)管理方面各部門實(shí)現(xiàn)信息共享，縮短信息時間差大大高協(xié)調(diào)效率［4］。

目前，行業(yè)主流的BIM 管理模式存在以下3 種：①業(yè)主主導(dǎo)，全過程工程咨詢單位作為BIM 管理牽頭單位作為BIM 管理牽頭單位，其他參建單位具體實(shí)施的模式；②業(yè)主采購第三方BIM 顧問服務(wù)，第三方BIM 顧問單位作為全過程BIM 實(shí)施方的模式；③工程各參建方負(fù)責(zé)各自階段BIM 實(shí)施的模式［5］。

基于BIM 技術(shù)的精細(xì)化項目管理模式，是將BIM技術(shù)數(shù)字化、精細(xì)化的理念融入工程項目管理工作，在業(yè)主的角度出發(fā)對項目管理模式、管理流程進(jìn)行優(yōu)化，建立統(tǒng)一的BIM 技術(shù)應(yīng)用體系，保證在項目建設(shè)的各實(shí)施階段對各參與方進(jìn)行高效管理。BIM技術(shù)協(xié)同可為施工管理信息化提供可保障，降低施工耗能［6］。

3 項目案例分析

3.1 項目概況

某項目（見圖1）位于廣州市花都區(qū)，項目占地面積383 166 萬m2，建筑面積408 722.31 m2，其中地上建筑面積304 809.84 m2，地下面積103 912.37 m2。本項目單體最大高度44.9 m，最高層數(shù)13 層，地下1 層，單跨最大跨度9 m。

圖1 項目效果Fig.1 Project Renderings

本項目包括住宅及配套商業(yè)、幼兒園、中小學(xué)、養(yǎng)老院、社區(qū)公共服務(wù)設(shè)施、公共體育設(shè)施及公交站場等，其中住宅塔樓38棟，全部實(shí)施裝配式建筑，滿足《裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ/T 15—163—2019》基本級裝配式建筑要求（裝配率≥50%）。

3.2 BIM精細(xì)化管理在項目中的實(shí)踐應(yīng)用

本項目BIM 應(yīng)用總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)基于BIM 技術(shù)的精細(xì)化項目管理，在建設(shè)全周期內(nèi)應(yīng)用BIM 技術(shù)，要求項目所有參與方應(yīng)用BIM 技術(shù)提高專業(yè)服務(wù)水平，提升項目品質(zhì)。

為滿足項目各參與方在BIM 技術(shù)應(yīng)用過程中的溝通和協(xié)調(diào)，在深入調(diào)研和征詢了本項目各參與方的BIM 應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及二維與三維協(xié)同工作習(xí)慣的基礎(chǔ)上，項目BIM 管理團(tuán)隊對項目建設(shè)全過程BIM 應(yīng)用進(jìn)行策劃，編制一系列BIM 應(yīng)用技術(shù)文件，并根據(jù)項目特點(diǎn)制定全套的項目BIM 應(yīng)用管理制度，確保項目BIM應(yīng)用落地。

3.2.1 全過程BIM應(yīng)用策劃

在項目BIM 應(yīng)用實(shí)施的策劃階段，項目BIM 管理人員對項目建設(shè)全過程進(jìn)行BIM 應(yīng)用策劃，編制了項目的BIM 執(zhí)行策劃書、BIM 應(yīng)用實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)、BIM5D 應(yīng)用實(shí)施方案及BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)（設(shè)計協(xié)同版）等一系列技術(shù)文件，明確BIM 應(yīng)用目標(biāo)，指導(dǎo)前期施工圖設(shè)計BIM 模型建立以及后期BIM 審查、施工單位竣工模型審查工作，便于項目各參與方協(xié)同開展BIM 工作，保證模型有效傳遞。

3.2.2 項目BIM團(tuán)隊

為解決項目BIM 實(shí)施中普遍存在重復(fù)建模、項目數(shù)據(jù)無法及時傳遞與共享的問題，保證項目管理流程、協(xié)作機(jī)制與BIM 技術(shù)實(shí)施模式高效融合，本項目采取“業(yè)主主導(dǎo)+參與方實(shí)施”的精細(xì)化BIM 管理模式，BIM團(tuán)隊架構(gòu)如圖2所示。

圖2 項目BIM組織架構(gòu)Fig.2 BIM Organization of the Project

3.2.3 BIM技術(shù)方案和工藝協(xié)調(diào)

項目BIM 技術(shù)團(tuán)隊利用BIM 技術(shù)對施工技術(shù)方案進(jìn)行三維可視化展示，驗(yàn)證施工實(shí)施方案的可行性，在項目正式施工前排除可能出現(xiàn)的問題。為確保施工工藝、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，BIM 技術(shù)團(tuán)隊將工法樣板間做成三維模型（見圖3），在正式施工前對工人進(jìn)行三維交底，確保樣板先行，保證施工質(zhì)量。

圖3 項目BIM樣板示例Fig.3 Project BIM Sample

3.2.4 項目BIM精細(xì)化管理措施

本項目的精細(xì)化管理是以BIM 模型為基礎(chǔ)，針對大型項目建設(shè)容易出現(xiàn)的質(zhì)量、安全和進(jìn)度問題，利用BIM 技術(shù)可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等優(yōu)勢，借助統(tǒng)一的BIM 應(yīng)用管理平臺，在集成建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等全專業(yè)模型的基礎(chǔ)上，以模型作為載體，集合項目的合同、進(jìn)度、成本、物料、圖紙、質(zhì)量、安全等信息，形成一個全方面的資源共享數(shù)據(jù)庫，可以動態(tài)模擬施工變化過程，實(shí)施進(jìn)度控制和成本造價的實(shí)時監(jiān)控，為項目提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)項目的動態(tài)精細(xì)化管理，通過強(qiáng)大的數(shù)據(jù)平臺實(shí)現(xiàn)節(jié)約工期、控制成本、減少變更、提升質(zhì)量的目的。BIM 精細(xì)化管理模式可以協(xié)同現(xiàn)場精細(xì)化管理水平，實(shí)現(xiàn)了信息化的綜合管理［7-9］。

總之，建筑工程建設(shè)過程，應(yīng)該以質(zhì)量和安全為主，這也給監(jiān)理工作人員提出了新要求，為進(jìn)一步提高房建監(jiān)理開展前的預(yù)控能力，工作人員應(yīng)該深入實(shí)際，并且要不斷總結(jié)有效的預(yù)控經(jīng)驗(yàn)，不斷加強(qiáng)自我專業(yè)水平，從而更好地為房建工作開展提供保證。

⑴質(zhì)量管理

利用平臺中的質(zhì)量管理模塊，項目BIM 技術(shù)人員根據(jù)專項方案制定管控要點(diǎn)，制作分部分項工程質(zhì)量庫，管理人員可在質(zhì)量檢查時明確施工現(xiàn)場質(zhì)量管控要點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量精細(xì)化管理。通過平臺中的質(zhì)量管理模塊，每個構(gòu)件質(zhì)量責(zé)任落實(shí)到人，出現(xiàn)問題實(shí)時跟蹤、整改、反饋，手機(jī)端進(jìn)行質(zhì)量問題追蹤（見圖4），利用PC端匯總質(zhì)量數(shù)據(jù)匯總分析。

圖4 手機(jī)端質(zhì)量問題追蹤示例Fig.4 Example of Quality Problem Tracking on Mobile Phone

⑵安全管理

利用安全管理模塊，配合手機(jī)端、PC 端進(jìn)行安全管控，通過在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)安全隱患點(diǎn)，上傳到平臺，并傳送消息到相應(yīng)責(zé)任人（見圖5），要求第一時間進(jìn)行整改，實(shí)現(xiàn)安全問題“即發(fā)現(xiàn)、即處理”，加強(qiáng)施工過程中的安全管理，并以平臺分析數(shù)據(jù)作為班組評優(yōu)依據(jù)。本項目平臺上傳并解決的安全問題196個。

圖5 手機(jī)端安全管理流程示例Fig.5 Example of Mobile Security Management Process

管理人員通過在線記錄問題自動生成安全日志，減輕一線員工的內(nèi)業(yè)工作；移動端實(shí)時記錄機(jī)械設(shè)備的檢查隱患情況，自動生成檢查記錄臺賬，保障設(shè)備檢查工作的落實(shí)。

⑶項目進(jìn)度管理

本項目功能性區(qū)塊多，裝配率高、體量大、專業(yè)分包及勞務(wù)班組數(shù)量多，水平不一，人材機(jī)協(xié)調(diào)困難，導(dǎo)致現(xiàn)場施工進(jìn)度滯后，為分析具體原因，技術(shù)管理人員每日對現(xiàn)場進(jìn)度進(jìn)行統(tǒng)計，分析偏差原因，提出糾偏措施。

圖6 周計劃任務(wù)派分Fig.6 Assignment of Weekly Planned Tasks

通過進(jìn)度管控平臺（見圖7）進(jìn)行任務(wù)派發(fā)，利用手機(jī)端進(jìn)行任務(wù)情況追蹤，在平臺導(dǎo)出進(jìn)度對比分析數(shù)據(jù)用以生產(chǎn)例會的數(shù)據(jù)支撐。同時技術(shù)部每天通過現(xiàn)場情況對比，撰寫進(jìn)度偏差報告，制定糾偏措施，更好的把控現(xiàn)場進(jìn)度。

圖7 進(jìn)度平臺數(shù)據(jù)匯總分析Fig.7 Schedule Platform Data Summary Analysis

通過3D 作戰(zhàn)地圖（見圖8）將現(xiàn)場實(shí)際施工進(jìn)度和理論進(jìn)度進(jìn)行對比，了解項目實(shí)際進(jìn)展情況，實(shí)現(xiàn)對施工進(jìn)度的精細(xì)化管理，提升對施工進(jìn)度的有效控制。

圖8 3D作戰(zhàn)地圖Fig.8 3D Battle Map

3.3 項目綜合效益分析

3.3.1 經(jīng)濟(jì)效益

本項目設(shè)計階段BIM 綜合應(yīng)用產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約94.7 萬元，機(jī)電施工產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益為128.9 萬元，土建施工產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益為798.25 萬元，項目BIM 綜合應(yīng)用產(chǎn)生總經(jīng)濟(jì)效益為1 021.85萬元（見圖9）。

圖9 BIM綜合應(yīng)用總經(jīng)濟(jì)效益（萬元）Fig.9 Total Economic Benefits of BIM Comprehensive Application （Ten Thousand Yuan）

3.3.2 社會效益

BIM 在建筑的整個生命周期中，起到加強(qiáng)信息溝通，優(yōu)化設(shè)計及時發(fā)現(xiàn)錯誤，降低工程成本［10］。本項目建立了以BIM模型為中心的項目管理平臺和提高參與各方溝通效率的云端平臺，通過BIM 技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行精細(xì)化管理，多次舉辦項目BIM交流學(xué)習(xí)會議及觀摩，定期展示階段性應(yīng)用成果，展示項目BIM 技術(shù)應(yīng)用能力，項目管理經(jīng)驗(yàn)及BIM應(yīng)用成果獲得業(yè)界認(rèn)可。

4 結(jié)語

本文以廣州市花都區(qū)某項目設(shè)計、施工階段的BIM 技術(shù)應(yīng)用為例，介紹了項目基于BIM 技術(shù)的精細(xì)化管理模式。

本項目積極使用BIM 技術(shù)解決多專業(yè)協(xié)同設(shè)計、可視化施工樣板交底、精細(xì)化施工組織管理等技術(shù)難題，在項目啟動階段BIM 技術(shù)管理團(tuán)隊即進(jìn)行全過程BIM 應(yīng)用策劃，協(xié)調(diào)施工總包提前介入，共同編制《BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)》及《BIM 應(yīng)用實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)》，并通過制度管理要求設(shè)計院執(zhí)行落實(shí)，避免出現(xiàn)設(shè)計BIM 成果無法應(yīng)用于施工階段，施工方需重新建模的情況，提高了BIM模型的應(yīng)用價值。

基于BIM 技術(shù)的精細(xì)化項目管理貫穿本項目建設(shè)的全過程，在施工階段，BIM 技術(shù)管理團(tuán)隊結(jié)合《BIM應(yīng)用實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)》《BIM5D應(yīng)用實(shí)施方案》要求總承包單位、綜合機(jī)電分包單位、專業(yè)分包單位及監(jiān)理單位應(yīng)用BIM 技術(shù)提高施工深化設(shè)計質(zhì)量和效率，輔助施工管理目標(biāo)的達(dá)成，取得了較好的社會、經(jīng)濟(jì)效益。

目前，BIM 技術(shù)在項目管理中的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注，本文通過實(shí)際案例分析，介紹了BIM 技術(shù)在大型項目精細(xì)化管理中的應(yīng)用，希望為行業(yè)當(dāng)前的BIM技術(shù)應(yīng)用與項目管理制度創(chuàng)新提供參考借鑒。