楊 力，王 釗

(中招國際招標(biāo)有限公司，北京 100081)

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BIM技術(shù)在建設(shè)項目全生命周期中的應(yīng)用

楊 力，王 釗

(中招國際招標(biāo)有限公司，北京 100081)

摘要：指出了BIM技術(shù)作為一種新的理念和技術(shù)管理手段，能夠?qū)崿F(xiàn)項目各參與方的資源共享和協(xié)同管理，有效地提高工程建設(shè)項目的效率與效益，在建筑行業(yè)里發(fā)揮越來越重要的作用。在分析了BIM技術(shù)在項目全生命周期各階段主要應(yīng)用的基礎(chǔ)上，提出了BIM技術(shù)在工程項目中推廣應(yīng)用的建議，為推動BIM技術(shù)在工程建設(shè)項目全生命周期的廣泛應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：建設(shè)項目；BIM技術(shù)；全生命周期；協(xié)同管理

1引言

近年來，我國的建筑行業(yè)飛速發(fā)展，建筑業(yè)的技術(shù)水平和管理能力得到了大幅提升，建筑行業(yè)正在由傳統(tǒng)的高能耗、高污染發(fā)展模式逐漸向高效、節(jié)約的模式轉(zhuǎn)變[1]。但仍然存在著信息化水平較低、信息化程度嚴重落后于其他行業(yè)的問題，難以適應(yīng)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。因而，充分利用信息化技術(shù)對建筑全生命周期進行全方位管理，實現(xiàn)項目管理信息化、決策科學(xué)化、管控精細化，不僅是解決我國建設(shè)領(lǐng)域信息化問題有效途徑，也是提高建筑業(yè)勞動生產(chǎn)率和風(fēng)險控制能力、實現(xiàn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。

建筑信息模型(BIM)技術(shù)作為一種現(xiàn)代信息化數(shù)字建造技術(shù)，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建設(shè)工程項目各種相關(guān)信息的多維數(shù)據(jù)模型，是對工程項目物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達[2]。BIM技術(shù)能夠很好地實現(xiàn)項目的可視化、協(xié)同性、優(yōu)化性、可模擬性等功能[3]，實現(xiàn)建筑全生命周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，為建設(shè)項目全生命周期的方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供可靠的技術(shù)支持。

BIM技術(shù)在國外研究和應(yīng)用相對較早，而在國內(nèi)起步較晚，且目前應(yīng)用情況也不容樂觀，主要是由于建筑行業(yè)對BIM缺乏了解、業(yè)務(wù)不熟練、技術(shù)缺陷及應(yīng)用不完善等原因所致[4]。為了指導(dǎo)和推動BIM技術(shù)的應(yīng)用，住建部2015年6月發(fā)布的《關(guān)于推進建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》中明確指出[5]：至2020年末，建筑行業(yè)甲級勘察、設(shè)計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用。至2020年末，以國有資金投資為主的大中型建筑、申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)等新立項項目勘察設(shè)計、施工、運營維護中，集成應(yīng)用BIM的項目比率達到90 %。

2BIM技術(shù)應(yīng)用價值

BIM技術(shù)的應(yīng)用和推廣將在企業(yè)的技術(shù)進步和轉(zhuǎn)型升級過程中具有一定的促進作用，對提升工程質(zhì)量、節(jié)約工期和降低成本方面都具有積極作用。具體主要表現(xiàn)在以下3個方面[6,7]。

(1)基于多維可視化技術(shù)，實現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計全真虛擬化，可進行建筑環(huán)境、經(jīng)濟、能耗、安全等多方面的分析和模擬，實現(xiàn)虛擬的設(shè)計、建造、管理以及全生命周期、全方位的預(yù)測和控制，輔助最佳建筑方案的確定，并指導(dǎo)后續(xù)設(shè)計、施工及運營維護管理。

(2)利用BIM技術(shù)，提前找出各專業(yè)空間上的碰撞沖突，提供圖紙檢查報告，使得圖紙問題的發(fā)現(xiàn)、討論、修改和驗證過程的周期大大縮減，杜絕圖紙問題引起的資源浪費與損失。

(3)通過BIM集成應(yīng)用平臺，使業(yè)主方、設(shè)計方、咨詢方、監(jiān)理方及施工方等多方單位在同一平臺上進行信息交流與資源共享，使項目所有參與方能夠協(xié)同工作，從而實現(xiàn)項目投資的精細化管理。

3BIM技術(shù)在全生命周期各階段的應(yīng)用

3.1規(guī)劃決策階段

在項目規(guī)劃決策階段，建設(shè)單位需要確定建設(shè)項目既要滿足質(zhì)量與使用功能要求，又要具備技術(shù)與經(jīng)濟可行性，往往需要花費大量的人力與物力才能得到可靠性較高的結(jié)果。而建立一個三維模型，建設(shè)單位、咨詢單位和設(shè)計單位等各相關(guān)方可通過BIM虛擬現(xiàn)實技術(shù)直觀了解擬建項目的總體情況，針對建設(shè)項目方案進行分析、模擬，開展全生命周期成本分析以及各備選方案的全面預(yù)測評價，結(jié)合BIM 歷史數(shù)據(jù)庫中相似工程信息選擇合適的估價模型估算全壽命周期成本，從而為整個項目的建設(shè)降低成本、縮短工期并提高質(zhì)量。

從技術(shù)層面而言，利用BIM技術(shù)可對環(huán)境日照、環(huán)境噪聲、空氣流動性、節(jié)能及生態(tài)環(huán)境等多項性能進行分析，也可將規(guī)劃建設(shè)的建筑物置于現(xiàn)有環(huán)境當(dāng)中進行分析論證，討論在新建筑物建成后各項環(huán)境指標(biāo)的變化情況，從而在眾多方案中選擇最佳方案[8]。

3.2設(shè)計階段

BIM技術(shù)在設(shè)計階段可為各專業(yè)設(shè)計提供共享操作平臺，便于各專業(yè)的溝通協(xié)調(diào)，并且可提前發(fā)現(xiàn)各專業(yè)的設(shè)計碰撞問題，杜絕圖紙問題引起的資源浪費與損失。BIM技術(shù)在設(shè)計階段的主要應(yīng)用為協(xié)同設(shè)計、碰撞檢查及管線綜合等。

3.2.1協(xié)同設(shè)計

BIM技術(shù)能為協(xié)同設(shè)計提供技術(shù)支撐，大幅提升建筑設(shè)計的技術(shù)含量。通過協(xié)同設(shè)計可以使分布在不同地理位置的不同專業(yè)的設(shè)計人員通過網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同開展設(shè)計工作，能將各專業(yè)及多系統(tǒng)間獨立的設(shè)計成果置于直觀、統(tǒng)一的三維協(xié)同設(shè)計環(huán)境中，避免因誤解或溝通不及時造成的設(shè)計錯誤，提高設(shè)計效率和質(zhì)量。

3.2.2碰撞檢查

工程建設(shè)項目中會涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、通風(fēng)、給排水、電氣等專業(yè)問題，而這些問題通常都由不同部門設(shè)計，因此在空間配置上常會發(fā)生設(shè)計沖突。利用BIM技術(shù)可把各專業(yè)模型整合在一起，提前找出各專業(yè)空間上的碰撞沖突，形成包括具體碰撞位置的檢測報告，并在報告中提供相應(yīng)的解決方案，在施工之前解決設(shè)計方面的問題，確保設(shè)計的可建造性，減少返工。同時，在對一些建筑圖紙的設(shè)計過程中，利用可視化技術(shù)還可以加快施工圖紙設(shè)計的變更速度，并且可以快速檢測設(shè)計中的錯誤，以期降低建筑工程中設(shè)計與施工成本，提升經(jīng)濟和社會效益。

3.2.3管線綜合

由于建筑物規(guī)模和使用功能復(fù)雜程度的增加，機電管線綜合在工程建設(shè)項目的作用愈加明顯。利用BIM技術(shù)，通過建立各專業(yè)BIM模型，進行碰撞檢查，將碰撞結(jié)果匯總到安裝模型中，再通過虛擬的三維BIM模型進行調(diào)整，并綜合考慮各方面的因素及各專業(yè)的優(yōu)先級別進行綜合布線。通過三維虛擬空間可提前發(fā)現(xiàn)問題，提前定位、提前解決問題，大大提高管線綜合的設(shè)計能力和工作效率。通過BIM技術(shù)進行管線綜合不僅能排除施工中的碰撞沖突，減少施工變更，大大降低由于施工協(xié)調(diào)引起工期延誤和成本增加，同時也能為項目后期的運營維護管理提供數(shù)據(jù)信息。

3.3施工階段

在施工階段利用BIM技術(shù)，不僅能有效控制工程建設(shè)項目的質(zhì)量、進度和成本，而且能有效促進項目各參與方的有效協(xié)同，避免因理解誤差而導(dǎo)致資源浪費及工程返工，從而保證施工的順利進行。

3.3.1質(zhì)量監(jiān)控與管理

由于BIM模型包含材料和設(shè)備規(guī)格型號、性能、構(gòu)件屬性、價格及廠家等信息，因此，項目管理部門、材料設(shè)備采購部門及施工部門等通過BIM模型能快速查詢所需采購材料設(shè)備信息，方便檢查材料設(shè)備是否符合要求，以實現(xiàn)施工材料的質(zhì)量控制。

在施工現(xiàn)場質(zhì)量管理方面，可整合BIM模型及無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將現(xiàn)場施工照片上傳到BIM系統(tǒng)，供建設(shè)單位、監(jiān)理單位、項目管理單位等相關(guān)部門隨時掌握施工現(xiàn)場情況，實現(xiàn)施工現(xiàn)場的遠程監(jiān)控。特別是對于重點部位、隱蔽工程等部位，可以文檔、照片等形式與BIM模型相對應(yīng)的構(gòu)件進行關(guān)聯(lián)，使相關(guān)管理人員更好了解現(xiàn)場情況，以提高施工現(xiàn)場的質(zhì)量控制。

3.3.2施工進度計劃與控制

基于工程建設(shè)項目BIM模型，結(jié)合工程整體施工方案和進度計劃，將空間信息和時間信息整合在一個可視的4D模型中，可以直觀、精確的反應(yīng)整個工程項目的施工過程。4D信息技術(shù)可實時管控施工人員、材料、機械等各項資源的合理配置，對整個工程的施工進度、資源進行統(tǒng)一管理和控制，以有效控制施工進度。通過4D信息技術(shù)可直接對計劃工期與實際工期進行對比分析，了解實際工期和計劃工期的偏差，及時進行糾偏處理并對進度計劃進行實時調(diào)整。

3.3.3成本實時監(jiān)控與管理

利用BIM 5D模型可以真實的提供工程造價所需要的工程量信息，大大提高工程量計算的準確性和效率，并通過結(jié)合施工進度信息，實現(xiàn)成本精細化管理和規(guī)范化管理。此外，BIM 5D 技術(shù)還可以對施工人員、材料、機械、設(shè)備和場地布置的動態(tài)集成管理，以及施工過程的可視化模擬，最大限度內(nèi)實現(xiàn)資源合理利用，以確保效率最大化，實施成本有效控制。同時，通過構(gòu)件的BIM模型，結(jié)合數(shù)字化構(gòu)件加工設(shè)備，實現(xiàn)預(yù)制、預(yù)加工構(gòu)件的數(shù)字化精確加工，通過精確排料、優(yōu)化下料，以減少材料損耗，有利于成本控制。

3.3.4協(xié)同管理

BIM信息模型集成了建設(shè)項目各專業(yè)三維模型、圖紙信息、進度信息、工程量信息和設(shè)備信息等內(nèi)容，通過BIM技術(shù)建立單一的工程數(shù)據(jù)源，工程項目的各參與方均使用同一的數(shù)據(jù)源信息，在同一管理平臺上進行工作，有效地實現(xiàn)項目各參與方及各專業(yè)間的集成化協(xié)同管理，充分提高工程信息數(shù)據(jù)共享，并且在每一個環(huán)節(jié)所形成的數(shù)據(jù)信息作為下一個工作環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，確保信息數(shù)據(jù)的準確性和一致性，實現(xiàn)項目各參與方的信息交流與共享，大幅提升溝通效率。

3.4運營維護階段

項目在竣工后即進入運營維護階段，在使用壽命周期內(nèi)，建筑物與設(shè)備都需要不斷維護。通過BIM模型及運維管理系統(tǒng)可實現(xiàn)項目資產(chǎn)由建設(shè)期至運維期的無縫交接，為項目的運營維護提供詳細的數(shù)據(jù)信息。

運營維護管理平臺將BIM信息數(shù)據(jù)與維護管理計劃進行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)項目物業(yè)管理與樓宇設(shè)備的實時監(jiān)控管理[9]。通過實時監(jiān)控設(shè)備的運行參數(shù)及維護信息判斷設(shè)備的運行狀況，結(jié)合BIM的空間定位和信息記錄功能，制定行之有效的維護計劃，減少設(shè)備發(fā)生故障概率，降低運營維護成本。BIM技術(shù)還可根據(jù)設(shè)備的運行參數(shù)進行能耗分析，實現(xiàn)節(jié)能控制。同時通過對現(xiàn)有空間的使用情況進行分析，合理分配建筑物有效空間，確保空間資源利用的最大化。

4BIM技術(shù)推廣應(yīng)用建議

BIM技術(shù)作為一種新的理念和新的技術(shù)管理手段，在工程建設(shè)項目中已經(jīng)得到實踐應(yīng)用。但BIM技術(shù)在快速發(fā)展的過程中也面臨著一些困難和挑戰(zhàn)。為更好推動BIM技術(shù)在工程建設(shè)項目中的廣泛應(yīng)用，提出如下幾點建議。

4.1加大BIM 宣傳力度，研究制定相應(yīng)標(biāo)準和規(guī)范

BIM技術(shù)在我國還處在初級應(yīng)用階段，在國內(nèi)的認知度還不高。政府部門及行業(yè)協(xié)會應(yīng)加大BIM技術(shù)的宣傳和推廣。通過組織BIM行業(yè)培訓(xùn)和成功項目應(yīng)用交流，充分調(diào)動項目建設(shè)各方應(yīng)用BIM技術(shù)的積極性。同時做好BIM應(yīng)用頂層設(shè)計，制定相應(yīng)的標(biāo)準及規(guī)范，做好BIM技術(shù)應(yīng)用的指導(dǎo)工作。

4.2依托產(chǎn)學(xué)研用發(fā)展模式，注重人才培養(yǎng)和技術(shù)研發(fā)

目前國內(nèi)市場主要用到的BIM軟件還是來自于Autodesk、Trimble、Bentley等國外軟件，使用成本較高。從國內(nèi)BIM長期應(yīng)用發(fā)展考慮，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的BIM應(yīng)用軟件是必然趨勢。BIM應(yīng)用單位可通過BIM應(yīng)用需求及項目實踐經(jīng)驗，結(jié)合高校及科研院所強大的研發(fā)能力，依托產(chǎn)學(xué)研用的發(fā)展模式，協(xié)助BIM軟件的開發(fā)及應(yīng)用技術(shù)提升，同時也能培養(yǎng)一部分BIM技術(shù)人才。

4.3做好統(tǒng)籌管理，提高BIM在項目全生命周期的綜合應(yīng)用能力

目前，BIM技術(shù)在工程建設(shè)項目的應(yīng)用還主要集中在單階段使用，在項目全生命周期的應(yīng)用較少，不能充分體現(xiàn)BIM的應(yīng)用價值。為了將BIM技術(shù)更好的應(yīng)用于建設(shè)項目，作為整個建設(shè)項目的總組織者，建設(shè)單位應(yīng)做好統(tǒng)籌規(guī)劃，引導(dǎo)并督促項目各參與方做好BIM在各階段的應(yīng)用。同時建設(shè)單位應(yīng)平衡好各參與方的利益關(guān)系，根據(jù)各參與方應(yīng)用BIM受益程度大小，制定合理的成本和利益分配制度，從而實現(xiàn)項目全生命周期綜合應(yīng)用，使BIM效益最大化。

5結(jié)語

BIM技術(shù)在工程建設(shè)項目規(guī)劃、設(shè)計、施工及運營維護管理等各個階段都發(fā)揮著重要作用，使項目各參與方在同一平臺上進行交流與信息共享，能夠有效促進建筑行業(yè)信息化和現(xiàn)代化管理。對工程建設(shè)項目全生命周期的角度對BIM技術(shù)的應(yīng)用進行探討，并對BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用提出了相關(guān)建議，希望能為BIM技術(shù)在提高建設(shè)項目質(zhì)量、降低項目成本、節(jié)約項目工期及協(xié)同管理等方面提供參考。

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The Application of BIM Technology in the Whole Life Cycle of Construction Projects

Yang Li，Wang Zhao

(ChinaCNTCInternationalTenderingCorporation,Beijing100081,China)

Abstract:As a new concept and new management method, BIM technology can support the data sharing and collaboration management for all the participants of construction projects. BIM technology can effectively improve the efficiency and profits of the construction projects, which is playing more and more important role in construction industry. Based on the analysis of the main application about BIM technology in the whole life cycle of the construction projects, some suggestions were proposed to provide important reference for the popularization and application of BIM technology in the whole life cycle of construction projects.

Key words:construction projects; BIM technology; whole life cycle; collaboration management

收稿日期：2016-03-29

作者簡介：楊力(1979—)，男，博士，主要從事工程咨詢及項目管理工作。

中圖分類號：TU201

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1674-9944(2016)10-0248-03