高樹鵬

汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院

BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

高樹鵬

汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院

高樹鵬（1970-）男，廣東澄海人，汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院，高級(jí)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(fù)雜化發(fā)展，二維CAD圖紙無法滿足工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、管理的要求，迫切需要借助三維模型建模進(jìn)行技術(shù)、進(jìn)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(xiàng)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(jìn)行協(xié)同作業(yè)和施工模擬，可事先進(jìn)行碰撞檢查、預(yù)見存在問題并加以解決，對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)施規(guī)范化和精細(xì)化管理，對(duì)進(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全等進(jìn)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(yīng)用熱點(diǎn)。BIM技術(shù)把項(xiàng)目主要參與方在設(shè)計(jì)階段就集合在一起，著眼于項(xiàng)目的全生命期，利用BIM進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)及管理，給項(xiàng)目主要參與方帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益、大幅降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，減少實(shí)施過程中的未知，讓管理輕松、精細(xì)化。

建筑信息模型的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)對(duì)建筑品質(zhì)要求的提升，建筑形態(tài)向多元化、復(fù)雜化發(fā)展，二維CAD圖紙無法滿足設(shè)計(jì)、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(xiàng)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(gè)由計(jì)算機(jī)三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)信息在建筑全過程中動(dòng)態(tài)變化調(diào)整，項(xiàng)目主要參與方可及時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)數(shù)據(jù)。

模型信息除了對(duì)工程對(duì)象進(jìn)行3D幾何信息和拓?fù)潢P(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(duì)象是可識(shí)別且相互關(guān)聯(lián)的，其中某個(gè)對(duì)象發(fā)生變化，與之關(guān)聯(lián)的所有對(duì)象隨之更新，在生命周期期的不同階段也可進(jìn)行修改和擴(kuò)展。在項(xiàng)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(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)。

BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)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(fù)雜的建筑物越來越多。工程項(xiàng)目越復(fù)雜，各專業(yè)間協(xié)調(diào)不到位、二維CAD設(shè)計(jì)圖紙發(fā)生碰撞經(jīng)常出現(xiàn)；項(xiàng)目實(shí)施過程中會(huì)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(shí)性和準(zhǔn)確性難于保證，各方的合作與協(xié)同難于實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)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(jì)階段通過BIM進(jìn)行模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，使業(yè)主能夠?qū)υO(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計(jì)效果，給工期、造價(jià)等帶來改進(jìn)；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(jìn)行協(xié)調(diào)，及時(shí)處理解決存在問題；通過三維模型進(jìn)行碰撞檢查，檢查設(shè)計(jì)圖紙中存在問題，優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)行建筑幕墻、綜合布線、設(shè)備設(shè)施等調(diào)整、細(xì)化、完善等內(nèi)容的深化設(shè)計(jì)；根據(jù)變更條件對(duì)三維模型進(jìn)行維護(hù)，使設(shè)計(jì)、施工問題提前反應(yīng)，避免返工與延誤工期；設(shè)計(jì)人員通過模型實(shí)現(xiàn)向施工人員進(jìn)行可視化交底，形象直觀，更加清楚了解設(shè)計(jì)意圖，了解每一個(gè)細(xì)節(jié)。

項(xiàng)目組織階段利用BIM模型進(jìn)行模擬施工，為施工提供可行性指導(dǎo)，最大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源合理運(yùn)用，提前反映工程技術(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)、施工工藝流程等，通過模型對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行分析，制定切實(shí)可行的對(duì)策；在施工方案制定時(shí)通過類似的碰撞檢測(cè)，根據(jù)施工工藝、機(jī)械設(shè)備、材料堆放與運(yùn)輸線路，進(jìn)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(jì)合理的方案和資源配置，依據(jù)模型確定施工方案，排定計(jì)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(jìn)度、部位快速統(tǒng)計(jì)出所需要的材料數(shù)量，進(jìn)行備料、編制預(yù)算、產(chǎn)品定貨。在安全管理方面，通過模型可以將危險(xiǎn)源暴露出來，進(jìn)行有目的的預(yù)控。

項(xiàng)目施工階段通過BIM模型對(duì)施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證、模擬施工，形象地表達(dá)出項(xiàng)目當(dāng)前的施工狀態(tài)、方法，利于現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)整個(gè)工序的把握，此外可以在模擬過程中發(fā)現(xiàn)一些問題，對(duì)施工方法在施工前及時(shí)地調(diào)整；模擬檢驗(yàn)安全專項(xiàng)方案編制的實(shí)用性，對(duì)其方案實(shí)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(xiàng)，增加安全防范意識(shí)，交底效果更加明顯，達(dá)到事前預(yù)防目的。施工中通過模型形象地反映出工程實(shí)體的實(shí)況，通過對(duì)工作的分解，精確統(tǒng)計(jì)出工作工程量，再結(jié)合工作面、資源供應(yīng)情況分析后可組織精細(xì)化施工。此外，利用BIM模型實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的預(yù)拼裝，通過把現(xiàn)場(chǎng)安裝的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確測(cè)量后建立與實(shí)際情況相符的模型，實(shí)現(xiàn)虛擬預(yù)拼裝，提高精準(zhǔn)度，降低失誤率，減少整改、返工等問題。

進(jìn)度管理

傳統(tǒng)的進(jìn)度管理方法很大程度上依賴于人員的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)化的管理方法受主觀因素影響大，很難形成一種標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的管理模式。在項(xiàng)目實(shí)施中設(shè)計(jì)缺陷、施工進(jìn)度計(jì)劃編制不合理、人員的素質(zhì)不高等原因時(shí)常造成進(jìn)度控制出現(xiàn)問題。此外以下原因也是造成進(jìn)度失控的原因：二維CAD設(shè)計(jì)圖紙可視性不強(qiáng)，使各專業(yè)設(shè)計(jì)之間工作相對(duì)分離，很難對(duì)工程進(jìn)行整體性表達(dá)，設(shè)計(jì)師也難于有效地檢查自己的設(shè)計(jì)成果；二維CAD施工圖表達(dá)形式與人們現(xiàn)實(shí)中的習(xí)慣維度不同，要看懂二維CAD施工圖需要通過專業(yè)的學(xué)習(xí)和長(zhǎng)時(shí)間的訓(xùn)練，造成設(shè)計(jì)師與建造師、項(xiàng)目業(yè)主之間的溝通存在障礙；網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖編制要求項(xiàng)目工作分解細(xì)致，邏輯關(guān)系準(zhǔn)確，但在實(shí)踐難于完全做到，網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖也不能直觀地展示項(xiàng)目的計(jì)劃進(jìn)度過程，不方便進(jìn)行實(shí)際進(jìn)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(xiàng)資源消耗定額，可以方便地制定和優(yōu)化施工進(jìn)度計(jì)劃，快速地計(jì)算時(shí)間參數(shù)，確定施工關(guān)鍵線路及確定各項(xiàng)施工資源。三維數(shù)據(jù)模型與工程進(jìn)度計(jì)劃相結(jié)合的4D模型，能夠精確控制工程，動(dòng)態(tài)地優(yōu)化分配勞動(dòng)力、材料、機(jī)械和施工場(chǎng)地?；贐IM的4D虛擬技術(shù)的進(jìn)度管理通過反復(fù)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(jìn)行逐一修改，提前應(yīng)對(duì)，使進(jìn)度計(jì)劃達(dá)到最優(yōu)。進(jìn)度計(jì)劃既可以用橫道圖或網(wǎng)絡(luò)圖表示，也進(jìn)行以動(dòng)態(tài)的三維展示。根據(jù)模型可以快速地統(tǒng)計(jì)出施工部位需要的材料數(shù)量，合理安排運(yùn)輸。

BIM模型與施工進(jìn)度連接，通過各項(xiàng)工序的模擬計(jì)算，得出工序工期、勞動(dòng)力、材料、機(jī)械設(shè)備等資源的占用情況，實(shí)現(xiàn)施工資源及施工過程的可視化模擬，隨時(shí)隨地地直觀快速地將計(jì)劃進(jìn)度、資源及成本與實(shí)際進(jìn)度、資源及成本進(jìn)行對(duì)比、分析，自動(dòng)生成工程量表和資源用量表，確定進(jìn)度計(jì)劃的調(diào)整內(nèi)容和方法，方便項(xiàng)目管理人員采取相應(yīng)的措施控制工程進(jìn)度，進(jìn)一步優(yōu)化進(jìn)度計(jì)劃。

成本控制

工程項(xiàng)目建設(shè)中概算超估算、預(yù)算超概算、決算超預(yù)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(xiàng)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(xiàng)目成本管理難度大的根源。工程量是決定工程造價(jià)的關(guān)鍵，工程造價(jià)是成本控制的重要內(nèi)容。工程量計(jì)算方法由于缺少科學(xué)、規(guī)范、高效的計(jì)算模型，加上工程量計(jì)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(dǎo)致工程量計(jì)算失準(zhǔn)，極大地影響成本的控制。

通過將項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu)、施工方案、施工進(jìn)度計(jì)劃、合同價(jià)款、施工定額和企業(yè)管理費(fèi)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(kù)，可以快速準(zhǔn)確地計(jì)算工程量，提升施工預(yù)算的精度與效率，方便地進(jìn)行成本預(yù)測(cè)，編制精確的成本計(jì)劃。

項(xiàng)目實(shí)施過程讓實(shí)際成本數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，成本匯總、統(tǒng)計(jì)等工作在5D施工資源信息模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中瞬間完成。通過建立實(shí)際成本BIM模型，使成本數(shù)據(jù)的收集、整理、分析、核算準(zhǔn)確性大為提高，按時(shí)調(diào)整維護(hù)，短周期成本分析不再困難；模型動(dòng)態(tài)地反映工程進(jìn)展的資金需求量，加強(qiáng)了對(duì)實(shí)際成本的動(dòng)態(tài)維護(hù)和管控能力，通過與計(jì)劃成本的對(duì)比，利用各種成本控制方法，可以方便地進(jìn)行成本控制，快速實(shí)行多維度的成本分析，也可以比較不同進(jìn)度方案的資金需求計(jì)劃，有利于對(duì)工程成本進(jìn)行有效控制。

結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)的信息技術(shù)能力，可以提高前期預(yù)測(cè)準(zhǔn)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(xì)化成為可能。隨著我國(guó)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(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)要求的日益提高，BIM必將得到更廣泛的應(yīng)用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.06.041