蔣春迪 ,袁宏揚(yáng)

(1.安徽工業(yè)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002；2.中建八局第一建設(shè)有限公司，上海 200000)

當(dāng)前，我國政府正大力地推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，建筑施工行業(yè)生產(chǎn)效率低、消耗量大、施工技術(shù)和項(xiàng)目管理水平落后的傳統(tǒng)建造模式明顯有悖于建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。施工過程中的管理效率低下、材料浪費(fèi)損壞、質(zhì)量不可控、工期延誤乃至安全隱患等情況普遍存在，迫切需要運(yùn)用新技術(shù)和研發(fā)新工藝來注入現(xiàn)代建筑業(yè)[1]。因此，如何運(yùn)用BIM等先進(jìn)技術(shù)來提高施工管理水平，是施工企業(yè)當(dāng)前面臨的重要課題。本文結(jié)合BIM技術(shù)的特點(diǎn)，從施工項(xiàng)目管理的安全、質(zhì)量、進(jìn)度、成本四個(gè)層面，系統(tǒng)地總結(jié)分析BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用點(diǎn)及其應(yīng)用價(jià)值優(yōu)勢，充分結(jié)合工程實(shí)例，全面分析闡述，論證BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用價(jià)值。

一、 BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用概述

(一)安全管理

建筑施工的安全是建筑施工行業(yè)的基礎(chǔ)，是進(jìn)行施工各項(xiàng)工作的保證。安全控制關(guān)鍵在于提高管理人員和現(xiàn)場施工人員的安全意識，完善項(xiàng)目安全管理組織體系，建立健全安全文明管理制度條例，以防患于未然。

施工階段BIM技術(shù)的運(yùn)用，可以從以下三個(gè)方面入手：一是施工區(qū)域安全管理。由于行業(yè)的特殊性，施工現(xiàn)場存在著大量的建筑垃圾、磚石鋼筋、管架木料、大型機(jī)械設(shè)備等，因此存在很多的安全隱患。傳統(tǒng)的安全教育效果并不理想，基于BIM技術(shù)的可視性給傳統(tǒng)的安全教育帶來全新的體驗(yàn)，安全教育的效果也會(huì)顯著提高。二是材料設(shè)備及車輛進(jìn)出場安全管理。施工現(xiàn)場少不了運(yùn)輸各種建筑材料的卡車貨車，還有大型機(jī)械的配合用工，這些機(jī)械、車輛還有設(shè)備設(shè)施都需要嚴(yán)格的安全管理，以免發(fā)生意外，基于BIM的3D、4D模型，可以有效規(guī)劃安全區(qū)域，制定合理的預(yù)案。三是大型塔吊設(shè)備的安全管理。大型塔吊作為高層施工中不可或缺的大型機(jī)械，其重要性不言而喻，既可給施工帶來便利，同時(shí)隱藏著安全危機(jī)，基于BIM的模擬技術(shù)可以很好地演示預(yù)演，從而提高塔吊運(yùn)行的安全指數(shù)。

(二)質(zhì)量管理

質(zhì)量控制是施工階段繼安全管控后的第二控制要素。質(zhì)量管理中BIM技術(shù)的運(yùn)用，可從三個(gè)環(huán)節(jié)去展開：第一，施工前圖紙審查和技術(shù)交底。為保障施工正常有序進(jìn)行，結(jié)合BIM技術(shù)可以更有效地檢查到圖紙中的問題。第二，施工工藝流程模擬。一些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、重要部位，通過BIM技術(shù)預(yù)先演示制定計(jì)劃。第三，動(dòng)態(tài)質(zhì)量信息監(jiān)測。質(zhì)量信息是需要及時(shí)更新管理的，BIM平臺(tái)的信息可以隨時(shí)調(diào)用、更新和共享。

(三)進(jìn)度管理

進(jìn)度控制首先制定進(jìn)度目標(biāo)，然后編制進(jìn)度計(jì)劃，以確保安全管理為前提，把控好質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，兼顧節(jié)約成本開支費(fèi)用，盡可能實(shí)現(xiàn)或接近既定進(jìn)度計(jì)劃安排。進(jìn)度管理的要點(diǎn)就是在施工過程中對實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理，分析原因，對點(diǎn)糾偏，保障工程穩(wěn)定、持續(xù)不斷地進(jìn)行。

BIM在進(jìn)度管理過程中，可具體分為三個(gè)環(huán)節(jié)：第一，施工進(jìn)度計(jì)劃模擬。BIM 4D技術(shù)可有效進(jìn)行工程進(jìn)度仿真模擬，從而給工程管理人員提供調(diào)整修改進(jìn)度計(jì)劃的依據(jù)。第二，管線碰撞檢查。管線碰撞問題是實(shí)際施工中經(jīng)常遇到的麻煩事，尤其是一些復(fù)雜的工程，碰撞幾率更大。第三，動(dòng)態(tài)進(jìn)度跟蹤管理。工程只要還在建，就會(huì)有進(jìn)度，也就會(huì)有進(jìn)度信息更新，需要根據(jù)實(shí)際狀況做相應(yīng)調(diào)整，因此，有必要對進(jìn)度信息持續(xù)跟蹤管理。

(四)成本管理

施工成本管理工作就是在保證工程安全文明，把控產(chǎn)品質(zhì)量，協(xié)調(diào)工程進(jìn)度的情況下，采取必要的管理措施，把成本控制在計(jì)劃范圍內(nèi)。成本控制是一個(gè)持續(xù)的、動(dòng)態(tài)的過程。BIM技術(shù)在成本管理包括快速算量組價(jià)、工程進(jìn)度款結(jié)算、物料采購管理、工程變更管理、動(dòng)態(tài)成本管理五個(gè)主要環(huán)節(jié)。

二、基于BIM的施工階段項(xiàng)目管理應(yīng)用案例

某市黨校綜合科研樓，總建筑面積11 320.63m2，地下建筑面積134.94m2，地上建筑面積11 185.69m2，建筑總高度25.7m，地下一層，地上五層。采用框架結(jié)構(gòu)，獨(dú)立基礎(chǔ)，抗震設(shè)防烈度8度，抗震等級二級；耐火等級，地上二級，地下一級。

(一)BIM技術(shù)在案例安全管理中的應(yīng)用

1.施工區(qū)域安全管理。引入BIM技術(shù)后，依助BIM實(shí)現(xiàn)的三維可視性，安全管理人員利用BIM軟件建模，對一些高危區(qū)域，如“四口”“五臨邊”“物料堆放區(qū)”等地方進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)識，提前做好安全施工部署，保證現(xiàn)場施工人員的安全和施工的有序高效進(jìn)行。另外，進(jìn)行安全教育時(shí)，根據(jù)軟件模擬的現(xiàn)場動(dòng)畫對每個(gè)現(xiàn)場施工作業(yè)人員進(jìn)行安全教育展示，是一種很好的安全管理手段；一些BIM軟件，如Revit、Navisworks、3D Max和Lumion軟件可以對三維模型和施工場地進(jìn)行渲染，還可以制作仿真動(dòng)畫漫游，施工人員可以直觀具體對整個(gè)工程項(xiàng)目做深入了解，增強(qiáng)安全意識。

另外，現(xiàn)實(shí)情況中發(fā)生重大緊急情況如地震、火災(zāi)等，由于施工現(xiàn)場的復(fù)雜性，場地混亂，應(yīng)急設(shè)備有限，尤其是地下車庫，不僅空間龐大，而且路線四通八達(dá)，倘若在晚上發(fā)生緊急狀況，對于現(xiàn)場施工人員更是難以處理。本著安全至上的基本原則，施工方必須要做一些緊急情況下的預(yù)案，以最大程度保障現(xiàn)場施工人員的生命安全。這些問題BIM技術(shù)可通過應(yīng)急預(yù)案模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)解決，可利用BIM技術(shù)制定和優(yōu)化若干應(yīng)急預(yù)案，例如消防設(shè)備分布圖、緊急疏散路線圖、安全救生路線圖[2]。同時(shí)應(yīng)該通過BIM模型中生成的3D仿真模擬和動(dòng)畫漫游的形式向工人講解溝通，會(huì)達(dá)到很好的效果。

2.材料設(shè)備及車輛進(jìn)出場安全管理。施工現(xiàn)場要保證各種材料、機(jī)械設(shè)備和車輛的安全進(jìn)出場，這是項(xiàng)目施工方需要解決的一個(gè)重要問題。傳統(tǒng)的管理方法無疑是項(xiàng)目施工管理人員依據(jù)建設(shè)方提供的地質(zhì)勘查資料和各種CAD圖紙平面布置圖等來確定各種材料堆放區(qū)，如磚石集中堆放區(qū)、鋼筋加工堆放區(qū)、木材堆放區(qū)和混凝土集中制作區(qū)等，還有各種設(shè)備的放置和運(yùn)輸車輛的進(jìn)出場路線?？康氐取Ｔ摪咐?xiàng)目也是采用這種傳統(tǒng)的管理模式，存在堆放區(qū)設(shè)置不合理、木材堆放區(qū)離鋼筋加工區(qū)過近等問題，導(dǎo)致加工好的鋼筋放置空間不足以及存在工人搬運(yùn)的障礙；另外鋼筋加工區(qū)至各棟樓距離分配不合理，一些設(shè)備的布置影響施工進(jìn)度，有時(shí)車輛運(yùn)輸路線存在不暢通的情況等。這些問題，在BIM的三維可視模擬下，可以得到一定的改善優(yōu)化。項(xiàng)目管理人員通過建立BIM模型，主要是三維立體的施工現(xiàn)場模型圖，基于已建好的現(xiàn)場模型，制定更為科學(xué)合理的材料堆放區(qū)、設(shè)備放置區(qū)；對于車輛的運(yùn)輸線路，可以通過多次模擬演練得到最佳路線。當(dāng)然，實(shí)際施工過程中發(fā)現(xiàn)仍存在缺陷和問題，甚至遇到工程變更的情況，已建好的模型可以靈活調(diào)整，軟件會(huì)自動(dòng)調(diào)整更新原管理計(jì)劃。不僅如此，一般為了施工現(xiàn)場人員安全和防止重要設(shè)備材料丟失，采用BIM構(gòu)建的場地模型對現(xiàn)場監(jiān)控布置點(diǎn)進(jìn)行確定，通過模擬現(xiàn)場監(jiān)控布置位置，可以很好地了解監(jiān)控布置視角范圍和監(jiān)控效果。從中我們不難得出結(jié)論，相比傳統(tǒng)模式，BIM在施工安全管理方面的優(yōu)勢還是能體現(xiàn)出來的。

3.大型塔吊安全管理。塔吊幾何尺寸大，運(yùn)行所占空間廣，其安裝位置和作用區(qū)域的規(guī)劃難度系數(shù)高，其安全規(guī)劃方案要求很嚴(yán)格，一旦出現(xiàn)細(xì)微的差錯(cuò)，修正調(diào)整時(shí)間和花費(fèi)成本的代價(jià)高昂，更為重要的是埋下了安全隱患，這在施工階段是絕不允許發(fā)生的。這種情況下，可以借助BIM模型模擬實(shí)際塔吊的運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡，以防止多個(gè)塔吊在運(yùn)行過程中產(chǎn)生碰撞。隨著施工的進(jìn)行，塔吊逐步升高后，其碰撞模擬檢測也是必要的。利用4D虛擬施工和碰撞檢測技術(shù)對塔吊運(yùn)行軌跡進(jìn)行模擬，預(yù)先發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)塔吊之間可能存在的沖突，進(jìn)而合理規(guī)劃塔吊的高度和運(yùn)行安排計(jì)劃，有效避免塔吊之間的安全沖突隱患[3]。

(二)BIM技術(shù)在案例質(zhì)量管理中的應(yīng)用

1.圖審和技術(shù)交底。項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人在就某一分部分項(xiàng)工程、專業(yè)工程或關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)向現(xiàn)場施工人員進(jìn)行技術(shù)細(xì)節(jié)交代時(shí)，可通過BIM三維模型和導(dǎo)出的傳統(tǒng)二維圖紙，詳細(xì)演示施工需把握的關(guān)鍵部位，重點(diǎn)控制施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，使一線施工管理和技術(shù)人員立體、直觀、有預(yù)見性地把握整個(gè)項(xiàng)目情況[4]。

2.工藝流程模擬。BIM三維模型可以展示工序流程示意圖，便于和工人溝通，從而使質(zhì)量有所保障。同查看有專業(yè)建筑術(shù)語的二維圖和照樣板圖施工的傳統(tǒng)方法相比，施工管理人員通過BIM模型，可以快速掌握具體信息，尤其對細(xì)節(jié)問題如孔洞預(yù)留處、鋼筋綁扎節(jié)點(diǎn)、管線布置交點(diǎn)等的處理優(yōu)勢明顯[5]。相比二維 CAD圖紙，BIM技術(shù)可以利用 BIM 模型4D模擬可視化、模擬施工動(dòng)畫漫游進(jìn)行技術(shù)交底，使得項(xiàng)目施工人員可以直觀了解復(fù)雜工程節(jié)點(diǎn)具體細(xì)節(jié)，有助于保障工程質(zhì)量。

3.質(zhì)量信息監(jiān)測。質(zhì)量控制是需要?jiǎng)討B(tài)的質(zhì)量管控，其中最主要的環(huán)節(jié)是質(zhì)量信息的記錄存儲(chǔ)和共享，BIM平臺(tái)無疑是很好的選擇。傳統(tǒng)質(zhì)量信息監(jiān)測的方式是由質(zhì)量員負(fù)責(zé)一定的區(qū)域或一定的專業(yè)工程，把發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題登記到質(zhì)量檢查記錄表上，同時(shí)現(xiàn)場用手機(jī)對問題部位拍照留存，問題部位、問題描述、問題備注等信息都要記錄完整，這種模式工作效率明顯不高，還有可能出現(xiàn)記錄檢查的錯(cuò)漏情況。面對復(fù)雜工程，涉及信息量大、牽涉對象多時(shí)，這種模式顯然已不適用。采用BIM平臺(tái)，質(zhì)量檢查人員攜帶手持終端設(shè)備將BIM模型與現(xiàn)場實(shí)際施工情況相對比，將相關(guān)檢查信息對應(yīng)到具體部位或構(gòu)件，備注問題內(nèi)容，同時(shí)上傳問題部位圖片至電腦終端或者數(shù)據(jù)后臺(tái)，便于整合信息及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與日后復(fù)查校核。圖1為BIM技術(shù)應(yīng)用下具體信息傳遞流程示意圖。BIM平臺(tái)下，質(zhì)量信息的完整性得到保障，信息可以及時(shí)準(zhǔn)確地上傳、流轉(zhuǎn)、共享，提高審核處理信息效率。

圖1 BIM質(zhì)量信息處理流程示意圖

(三)BIM技術(shù)在案例進(jìn)度管理中的應(yīng)用

1.進(jìn)度計(jì)劃模擬。利用BIM 5D技術(shù)所創(chuàng)建的建筑模型，集成了工程量、價(jià)和項(xiàng)目進(jìn)度信息，同時(shí)可以把施工進(jìn)度關(guān)聯(lián)到相應(yīng)三維模型的建筑構(gòu)件上，動(dòng)態(tài)直觀地模擬施工變化過程，實(shí)時(shí)監(jiān)控工程項(xiàng)目施工進(jìn)度，使工作人員在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間通過互聯(lián)網(wǎng)對BIM軟件和工程項(xiàng)目進(jìn)行云端處理成為可能，大幅增強(qiáng)了管理上的機(jī)動(dòng)性和精細(xì)度，及時(shí)做好資源的優(yōu)化配置，保證工程整體進(jìn)度。

2. 避免管線碰撞。BIM軟件形成的三維立體模型，讓管理人員清晰看到項(xiàng)目管道管線空間布局，以及設(shè)備管道標(biāo)高位置，有效避免了大量的碰撞事件；利用BIM平臺(tái)還可以充分考慮管線及設(shè)備之間所需安裝空間、作業(yè)順序，讓工程施工更流暢高效地完成。為應(yīng)對這些碰撞問題，一些更為專業(yè)的BIM 軟件，如Navisworks、Revit等，具備專門的碰撞檢查功能，有很好的實(shí)踐效果。

3.進(jìn)度跟蹤管理?；贐IM技術(shù)的進(jìn)度管控方法更加簡便、高效、精確，真正實(shí)現(xiàn)了高水平的動(dòng)態(tài)進(jìn)度管控。當(dāng)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度出現(xiàn)一定程度上的偏差時(shí)，BIM團(tuán)隊(duì)會(huì)利用BIM專業(yè)平臺(tái)，例如采用廣聯(lián)達(dá)BIM 5D軟件，分析偏差產(chǎn)生的原因，實(shí)時(shí)調(diào)整糾偏進(jìn)度計(jì)劃，相關(guān)專業(yè)負(fù)責(zé)人、工程師也可以在BIM信息平臺(tái)上共同商討糾偏方案，大大提升了進(jìn)度偏差處理效率。

(四)BIM技術(shù)在案例成本管理中的應(yīng)用

1.快速算量組價(jià)。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，尤其是當(dāng)各種BIM算量計(jì)價(jià)軟件投入市場，算量組價(jià)變得技術(shù)化和專業(yè)化，從識圖人工算量到導(dǎo)圖軟件計(jì)量，算量人員工作效率和效果大大提高。不僅如此，通過具體合同內(nèi)容、計(jì)劃與實(shí)際施工的消耗量、分部分項(xiàng)工程單價(jià)、分部分項(xiàng)工程合價(jià)等數(shù)據(jù)來進(jìn)行比對，可以有效了解項(xiàng)目的盈虧情況，有無材料的浪費(fèi)超額，有無存在違規(guī)高價(jià)購買材料設(shè)備等問題，實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目成本風(fēng)險(xiǎn)的有效管控。

以黨校綜合科研樓為例，利用廣聯(lián)達(dá)BIM鋼筋抽樣軟件建模，可快速準(zhǔn)確地計(jì)算出鋼筋量；利用廣聯(lián)達(dá)軟件查看構(gòu)件的屬性信息，方便后續(xù)查找和替換更改構(gòu)件，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行圖元信息修改變更，易于對工程變更后工程量的重新計(jì)算；同時(shí)應(yīng)用廣聯(lián)達(dá)軟件建立的三維模型可幫助算量人員提高感性認(rèn)知，尤其是對一些復(fù)雜的管道安裝工程，同時(shí)也便于“查缺補(bǔ)漏”某些構(gòu)件和細(xì)節(jié)工程處理，有效防止工程量的偏差；廣聯(lián)達(dá)軟件還可以快速分構(gòu)件、分樓層、分區(qū)域展開工程量計(jì)算匯總，以滿足算量人員不同階段的需求。

2.工程進(jìn)度款結(jié)算。BIM 模型將工程數(shù)據(jù)以建筑構(gòu)件為載體進(jìn)行存儲(chǔ)、分析，故可以快速將完成構(gòu)件拆分、組合，對本周期完成的實(shí)際工程量快速計(jì)算?；贐IM 4D模型，參照現(xiàn)場施工進(jìn)度，查找更新并匯總進(jìn)度款數(shù)據(jù)，造價(jià)人員利用BIM 模型迅速精確地匯總某階段、某工程、某樓層的工程量和造價(jià)。與此同時(shí)，業(yè)主方也可以通過 BIM 共享平臺(tái)迅速審核其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高工程進(jìn)度款的結(jié)算效率。

3.物料采購管理。材料管控應(yīng)該從三方面去把控：第一，控制好規(guī)格，采購人員要嚴(yán)格對應(yīng)需求計(jì)劃所要求的規(guī)格，不可擅自變更；第二，控制好質(zhì)量，采購人員要對采購物料嚴(yán)格篩選，以國家或行業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為參考；第三，控制好數(shù)量，采購人員一定要按需按計(jì)劃采購，一次性超量采購會(huì)造成材料浪費(fèi)和倉儲(chǔ)困難。零庫存，這是施工方所追求的最理想物料倉儲(chǔ)管理目標(biāo)，通過對BIM技術(shù)的運(yùn)用，可以及時(shí)掌握資源消耗情況，預(yù)測制定下一階段資源需求計(jì)劃，合理進(jìn)行資源優(yōu)化配置調(diào)度，可以在最大程度上逼近零庫存的目標(biāo)。

4.工程變更管理。業(yè)主或監(jiān)理工程師提出變更指令，作為施工方首先是要做好現(xiàn)場勘查工作，明確材料機(jī)具需求量、返工和新用工工程量、工期損失情況等，為以后可能產(chǎn)生的變更向業(yè)主提出索賠。依托BIM平臺(tái)的參數(shù)性設(shè)置，可以通過修改變更處的信息，快速簡便地得出變更后的模型信息及數(shù)據(jù)報(bào)表。

5.動(dòng)態(tài)成本管理。成本管理是貫穿施工過程始終的，只要工程處在開工狀態(tài)，成本管理就要進(jìn)行。在該項(xiàng)目建設(shè)過程中，項(xiàng)目經(jīng)理會(huì)要求預(yù)算人員經(jīng)常去現(xiàn)場，一是了解工程進(jìn)度和工程存在變更的情況，便于完成月報(bào)或周報(bào)的產(chǎn)值報(bào)表，和變更處索賠跟蹤及費(fèi)用計(jì)算；二是記錄現(xiàn)場材料人為損壞或浪費(fèi)情況，特別是設(shè)備丟失損壞和鋼筋浪費(fèi)問題，找到責(zé)任方，對其進(jìn)行相應(yīng)懲罰。BIM算量軟件依據(jù)已創(chuàng)建的鋼筋、土建模型，分樓分層分部位，快速準(zhǔn)確得出鋼筋用量、砼方用量，保障施工有條不紊地進(jìn)行；大量的成本變更基礎(chǔ)數(shù)據(jù)難以簡單記錄處理，對于復(fù)雜多變的成本信息，BIM 5D平臺(tái)錄入存儲(chǔ)便捷、清晰可觀，便于造價(jià)管理人員操作處理，更全面系統(tǒng)地分析成本情況，有效控制成本，做好成本動(dòng)態(tài)管理工作。

四、結(jié)語

BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的廣泛應(yīng)用，是建筑行業(yè)一次具有里程碑意義的重大升級轉(zhuǎn)型。本文結(jié)合具體的項(xiàng)目案例，研究了在施工階段安全、質(zhì)量、進(jìn)度、成本管理中BIM 技術(shù)的應(yīng)用環(huán)節(jié)和引入點(diǎn)，展示并論證了BIM技術(shù)帶來的優(yōu)勢和應(yīng)用價(jià)值，即安全把控更有效，質(zhì)量管控更合理，進(jìn)度模擬更全面，成本控制更精細(xì)。BIM技術(shù)正是當(dāng)前施工管理創(chuàng)新的重要手段，上述論證為我國施工企業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)提升項(xiàng)目管理水平提供了有益參考。