王宇佳　王　佳　于輝

(北京建筑大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，北京　100044)

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BIM技術(shù)在建筑工程施工管理中的應(yīng)用探索

王宇佳王佳于輝

(北京建筑大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，北京100044)

BIM技術(shù)，是貫穿整個(gè)建筑物生命周期的技術(shù)手段，不僅可以為項(xiàng)目全過(guò)程的方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)，而且支持各專業(yè)協(xié)同工作、項(xiàng)目的虛擬建造和精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)建筑全生命期各參與方在同一多維建筑信息模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)共享。本文概述了現(xiàn)階段我國(guó)建筑工程施工管理中函待解決的問(wèn)題，介紹了BIM技術(shù)在建筑工程施工管理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，從施工管理角度探討了BIM技術(shù)對(duì)于推進(jìn)施工過(guò)程管理精細(xì)化、信息化的重要意義。

建筑信息模型(BIM)；建筑工程；施工管理

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.04.16

建筑工程項(xiàng)目具有投資巨大、施工周期長(zhǎng)、工程體型龐大、參與人員眾多等特點(diǎn)。在包含項(xiàng)目決策階段、實(shí)施階段和使用階段的建筑工程項(xiàng)目全生命周期中，工程項(xiàng)目的施工要受到多種因素的影響，這些因素既包括水文、地質(zhì)、氣象和周邊環(huán)境等自然因素，又包括勘察設(shè)計(jì)、施工工藝、操作方法、技術(shù)措施以及管理制度、方法等人為因素，要保證工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量，必須對(duì)所有這些影響因素進(jìn)行有效控制。

經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放三十年的發(fā)展，我國(guó)建筑行業(yè)取得了舉世矚目的發(fā)展成就，但在建筑工程施工管理模式上還存在著設(shè)計(jì)施工銜接不暢，工序安排不合理，人工、材料、機(jī)械的浪費(fèi)，以及進(jìn)度、成本把控困難等諸多缺陷，甚至在一定程度上影響到了施工的安全和建筑的質(zhì)量。建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化是我國(guó)建筑業(yè)改革發(fā)展的方向，而信息化又是建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的主要特征之一，BIM技術(shù)應(yīng)用作為建筑業(yè)信息化的重要組成部分，必將極大地促進(jìn)建筑領(lǐng)域生產(chǎn)方式的變革。

1　BIM技術(shù)應(yīng)用的本質(zhì)

BIM技術(shù)被譽(yù)為建筑業(yè)發(fā)展史上的“第二次革命”，它是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，創(chuàng)建并使用三維建筑信息模型對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)管理，可以使工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中減少“錯(cuò)、漏、碰、缺”現(xiàn)象，通過(guò)改變項(xiàng)目參與各方的工作協(xié)同理念和協(xié)同工作方式，使各方都能提高工作效率并獲得收益。因此，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮BIM技術(shù)的作用，提高建筑工程施工管理水平[1]。

圖1　實(shí)現(xiàn)建筑工程全生命周期的信息互通

圖2　機(jī)電、土建各專業(yè)碰撞檢查

如圖1所示，BIM技術(shù)應(yīng)用的本質(zhì)，就是數(shù)據(jù)管理，數(shù)據(jù)存在并鏈接著整個(gè)建筑全生命期的活動(dòng)。通過(guò)創(chuàng)建3D模型，然后按照合理的方式錄入信息，包括各種幾何信息與非幾何信息，這些信息可以通過(guò)某些途徑被識(shí)別和提取。隨著工作的深入，信息得到更新，模型得到細(xì)化，當(dāng)需要進(jìn)行某項(xiàng)應(yīng)用時(shí)，提取模型的數(shù)據(jù)，同時(shí)提取錄入的信息，傳輸?shù)揭粋€(gè)專業(yè)的環(huán)境中，完成應(yīng)用，得出結(jié)論，解決了實(shí)際工程中的問(wèn)題，保持了數(shù)據(jù)與信息的完整性和實(shí)效性。

2　BIM技術(shù)在建筑工程實(shí)施各階段的應(yīng)用

2.1施工圖深化設(shè)計(jì)階段

深化設(shè)計(jì)，是在工程實(shí)施過(guò)程中對(duì)招標(biāo)圖紙或原施工圖的補(bǔ)充與完善，使之成為可以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的施工圖。深化設(shè)計(jì)具有工作復(fù)雜、涉及專業(yè)眾多、需滿足各專業(yè)技術(shù)和規(guī)范、了解材料及設(shè)備的知識(shí)的特點(diǎn)。所以深化設(shè)計(jì)的工作極其繁瑣，特別是在大型復(fù)雜的建筑工程項(xiàng)目中，設(shè)備管線由于系統(tǒng)繁多、布局復(fù)雜，常常會(huì)出現(xiàn)管線之間或管線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的沖突，還會(huì)影響建筑室內(nèi)凈高，造成返工，給施工帶來(lái)麻煩[2]。

傳統(tǒng)的施工流程中，通過(guò)深化設(shè)計(jì)時(shí)的二維管線綜合設(shè)計(jì)來(lái)協(xié)調(diào)各專業(yè)的管線布置，但只是將各專業(yè)的平面管線布置圖進(jìn)行簡(jiǎn)單的疊加，按照一定的原則確定各種系統(tǒng)管線的相對(duì)位置，進(jìn)而確定各管線的原則性標(biāo)高，再針對(duì)關(guān)鍵部位繪制局部的剖面圖，沒(méi)有從根本上解決專業(yè)之間、管線之間的設(shè)計(jì)碰撞。相較于二維管線綜合設(shè)計(jì)，采用BIM技術(shù)的三維管線綜合則是將所有專業(yè)放在同一模型中，均按真實(shí)尺度建模，二維圖紙表達(dá)的局限性得以解決，土建及設(shè)備全專業(yè)建模并協(xié)調(diào)優(yōu)化，通過(guò)碰撞檢查功能整合各專業(yè)模型并自動(dòng)查找出模型中的碰撞點(diǎn)，重點(diǎn)檢測(cè)專業(yè)之間的沖突、高度方向上的碰撞，并得出碰撞檢查報(bào)告，及時(shí)發(fā)現(xiàn)模型中的所有碰撞問(wèn)題，并反饋給各專業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行調(diào)整，極大提高了深化設(shè)計(jì)效率。如圖2所示。

2.2施工組織階段

建筑工程項(xiàng)目施工組織階段是對(duì)施工活動(dòng)實(shí)行科學(xué)管理的重要階段，具有戰(zhàn)略部署和戰(zhàn)術(shù)安排的雙重作用。需要根據(jù)具體工程的特定條件，擬定施工方案，確定施工順序、施工方法、技術(shù)組織措施，合理安排施工現(xiàn)場(chǎng)。BIM技術(shù)以其三維可視化等特點(diǎn)在總場(chǎng)平布置、施工方案、工藝模擬等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)[3]。

2.2.1總場(chǎng)平布置

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，對(duì)項(xiàng)目的組織協(xié)調(diào)要求越來(lái)越高。這主要體現(xiàn)在施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面大，各個(gè)分區(qū)施工存在高低差； 現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜多變，容易造成現(xiàn)場(chǎng)平面布置不斷變化； 項(xiàng)目周邊環(huán)境的復(fù)雜往往會(huì)帶來(lái)場(chǎng)地狹小、基坑深度大、周邊建筑物距離近； 綠色施工和安全文明施工要求高等影響因素上。BIM技術(shù)為現(xiàn)場(chǎng)平面布置提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，在創(chuàng)建好工程場(chǎng)地模型與建筑模型后，通過(guò)創(chuàng)建相應(yīng)的設(shè)備、資源模型進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布置模擬，在施工組織設(shè)計(jì)階段，在模型中，將不同的施工區(qū)域、材料加工區(qū)域、人員生活區(qū)域等按不同顏色進(jìn)行劃分，為施工組織設(shè)計(jì)編制、場(chǎng)地布置提供可視化方案。如圖3所示。

圖3　施工總場(chǎng)平布置

同時(shí)，還可以將工程周邊及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境以數(shù)據(jù)信息的方式掛接到模型中，建立三維的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地平面布置，并通過(guò)參照工程進(jìn)度計(jì)劃，可以形象直觀地模擬各個(gè)階段的現(xiàn)場(chǎng)情況，靈活地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)平面布置，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)平面布置合理、高效。

圖4　施工方案、工藝模擬

2.2.2施工方案、工藝模擬

對(duì)建立的建筑3D模型從設(shè)計(jì)、施工到竣工不斷更新完善，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目從開(kāi)工準(zhǔn)備到竣工驗(yàn)收的全周期模擬及分階段模擬，為項(xiàng)目管理決策提供可視化幫助。如圖4所示。

采用BIM技術(shù)，對(duì)包括基坑圍護(hù)、土方工程、混凝土工程、鋼結(jié)構(gòu)工程、臨水臨電施工等方案進(jìn)行模擬。在各工序施工前，利用BIM技術(shù)虛擬展示各施工工藝，尤其對(duì)新技術(shù)、新工藝以及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全尺寸三維展示，有效減少因人為主觀因素造成的錯(cuò)誤理解，使技術(shù)交底更直觀、更容易理解，使項(xiàng)目各部門(mén)之間的溝通更加高效[4]。中建一局(集團(tuán))建設(shè)發(fā)展有限公司深圳平安金融中心項(xiàng)目通過(guò)采用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)方案的三維模擬，提高了建造精度和施工效率。如圖5所示。

圖5　深圳平安金融中心項(xiàng)目施工模擬

2.2.3生產(chǎn)階段的進(jìn)度、成本、質(zhì)量管理

在建筑工程施工中，進(jìn)度、成本、質(zhì)量三者相輔相成、相互影響，相較于施工企業(yè)傳統(tǒng)的管理模式，BIM技術(shù)的引入將為解決進(jìn)度驗(yàn)收不及時(shí)、成本把控困難、質(zhì)量整改落實(shí)不到位等諸多問(wèn)題帶來(lái)幫助。

2.2.3.1施工進(jìn)度管理

施工過(guò)程會(huì)受到許多因素的影響，其中包括天氣情況、技術(shù)力量、施工材料質(zhì)量、進(jìn)度計(jì)劃安排、建筑材料運(yùn)輸、施工方案等，上述因素均可能會(huì)對(duì)進(jìn)度管理產(chǎn)生一定影響，而且，在實(shí)際施工中，設(shè)計(jì)人員所制定的施工進(jìn)度與實(shí)際施工會(huì)存在一定差異，隨著施工的進(jìn)行，這些差異還會(huì)逐漸累積，造成設(shè)計(jì)變更的增加，拖慢施工進(jìn)度，并且在一定程度上影響到項(xiàng)目成本和質(zhì)量的把控[5]。

采用BIM技術(shù)在建立工程3D模型時(shí)，根據(jù)工程圖紙及招標(biāo)文件，力求模型構(gòu)件屬性信息(材質(zhì)、廠家、使用位置等)的完整、準(zhǔn)確，并將模型中的作業(yè)面與CAD圖紙相關(guān)聯(lián)，為進(jìn)度管理提供支持。并通過(guò)3D模型實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)面精確定義，幫助施工管理人員對(duì)每日工人作業(yè)面的準(zhǔn)確把握，達(dá)到工人任務(wù)分派、調(diào)整及時(shí)合理，縮短項(xiàng)目工期。

在深圳平安金融中心項(xiàng)目生產(chǎn)階段，通過(guò)移動(dòng)端采集項(xiàng)目各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)形象進(jìn)度照片，與按進(jìn)度計(jì)劃模擬的三維模型實(shí)時(shí)比對(duì)，隨時(shí)校核進(jìn)度偏差，為生產(chǎn)例會(huì)問(wèn)題分析提供可視化解決方案，加強(qiáng)項(xiàng)目管控，提高項(xiàng)目履約能力，如圖6、圖7所示。

圖6　施工形象進(jìn)度與模型校核

圖7　深圳平安中心現(xiàn)場(chǎng)施工形象

2.2.3.2施工成本管理

施工成本既包含消耗的原材料費(fèi)用，又包含施工機(jī)械使用費(fèi)、支付給生產(chǎn)工人的工資以及進(jìn)行施工組織與管理所發(fā)生的全部費(fèi)用支出。通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)施工成本的預(yù)測(cè)、計(jì)劃、控制、核算、分析以及考核的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理。

根據(jù)施工區(qū)域，建立人材機(jī)成本管理數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)材料、人工、機(jī)械設(shè)備成本清單提取，為項(xiàng)目商務(wù)部門(mén)進(jìn)行工程量提取、成本分析及預(yù)算調(diào)整提供模型支持，提高項(xiàng)目每月工程量認(rèn)定、過(guò)程結(jié)算(分包、分供付款)的效率[6]。

生產(chǎn)過(guò)程中，土建工長(zhǎng)、機(jī)電工長(zhǎng)可通過(guò)模型，按單元工程提取材料清單，編制材料采購(gòu)計(jì)劃、進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃，材料員可通過(guò)建立現(xiàn)場(chǎng)物資二維碼數(shù)據(jù)庫(kù)，與BIM模型關(guān)聯(lián)，實(shí)時(shí)更新材料出入庫(kù)信息，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)材料實(shí)現(xiàn)信息化管理。

2.2.3.3施工質(zhì)量管理

影響施工質(zhì)量的主要因素有“人、材料、機(jī)械、方法及環(huán)境”等五大方面，通過(guò)BIM技術(shù)在移動(dòng)終端的應(yīng)用，可以使項(xiàng)目經(jīng)理以及其他生產(chǎn)管理人員及時(shí)、高效的對(duì)影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)把控[7-8]。

土建、機(jī)電等專業(yè)施工管理人員，可以通過(guò)移動(dòng)設(shè)備端(手機(jī)、ipad)實(shí)現(xiàn)模型的瀏覽與信息錄入，相關(guān)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工方案的查詢，并運(yùn)用分布式云平臺(tái)技術(shù)，使模型經(jīng)過(guò)修改變更后，每個(gè)用戶打開(kāi)移動(dòng)端后都能收到更新模型的提示，提高管理效率。工長(zhǎng)、質(zhì)量員、安全員在現(xiàn)場(chǎng)檢查中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，便可利用移動(dòng)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)取證，無(wú)需返回項(xiàng)目部，通過(guò)手機(jī)對(duì)質(zhì)量安全問(wèn)題進(jìn)行拍照、錄音和文字記錄，并關(guān)聯(lián)到模型，下發(fā)整改通知單至相應(yīng)分包，提高現(xiàn)場(chǎng)管理效率，如圖8所示。

圖8　移動(dòng)端現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理

3　總結(jié)

BIM技術(shù)是未來(lái)建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，它可以實(shí)現(xiàn)工程管理的三維化、信息化、協(xié)同化，通過(guò)信息模型實(shí)現(xiàn)建筑工程從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)維的全生命周期的信息貫通。隨著B(niǎo)IM技術(shù)的引入和發(fā)展，傳統(tǒng)的建筑工程項(xiàng)目管理模式將會(huì)革新，項(xiàng)目參與各方在同一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，相互之間平行對(duì)接，從而使得建筑工程項(xiàng)目管理的協(xié)同、溝通更為便捷、有效。將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程施工管

理，其優(yōu)勢(shì)將為建筑施工領(lǐng)域帶來(lái)巨大的行業(yè)動(dòng)力，對(duì)于推進(jìn)建筑工程施工管理精細(xì)化、信息化具有重要意義。

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Research on the Application of BIM Technology in the Building Construction Management

Wang Yujia， Wang Jia

(SchoolofElectricalandInformationEngineering，UniversityofCivilEngineeringandArchitecture，Beijing100044，China)

BIM technology is applied throughout the whole life cycle of the building.It can not only provide the basis for the whole process of project scheme optimization and scientific decision，but can also support the professional cooperative work and virtual construction project and the meticulous management，which realizes building lifecycle of the parties involved in the same multi-dimensional building information modeling based on data sharing.This article outlines the construction management of construction projects in our country，and the problems that need to be solved in present stage.It introduces the advantages of BIM technology in construction management，and discusses BIM technology from the perspective of the construction management so as to promote the significance of construction process of fine management and information.

Building Information Modeling(BIM)； Building Construction； Construction Management

王宇佳(1989-)，男，碩士，主要研究方向：項(xiàng)目管理、建筑電氣與智能化、BIM技術(shù)研發(fā)； 王佳(1969-)，女，教授，主要研究方向：建筑設(shè)備控制與節(jié)能、建筑電氣與智能化、BIM技術(shù)研發(fā)。

TU17

A

1674-7461(2016)04-0089-05