楊森森 閆浩然

【摘要】近年來(lái)，伴隨著我國(guó)工程建設(shè)信息化的不斷發(fā)展，建筑施工技術(shù)也得到了不斷的提升，各種先進(jìn)的技術(shù)也逐漸被應(yīng)用到建筑施工當(dāng)中，其中BIM（建筑信息模型）技術(shù)是近幾年中建筑工程施工當(dāng)中使用較為廣泛的一種技術(shù)。BIM技術(shù)的應(yīng)用主要是通過(guò)構(gòu)建工程信息建模從而實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，提高建筑工程施工的質(zhì)量和效率。BIM技術(shù)之所以能廣泛應(yīng)用，是因?yàn)锽IM技術(shù)能夠有效地控制建筑工程中的施工成本，進(jìn)而提高建筑施工管理的效率。

【關(guān)鍵詞】虛擬施工；BIM技術(shù)；信息化

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.076

1、建筑信息模型（BIM）的產(chǎn)生和簡(jiǎn)介

1.1 建筑信息模型（BIM）的產(chǎn)生

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，人民的生活水平質(zhì)量也得到提高，人們對(duì)建筑的功能以及舒適程度等要求也越來(lái)越高[1]。CAD技術(shù)的出現(xiàn)將以往的手動(dòng)繪圖推向了計(jì)算機(jī)輔助繪圖，從而實(shí)現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)當(dāng)中的第一次信息化革命，但這項(xiàng)信息技術(shù)對(duì)于產(chǎn)業(yè)鏈的支撐卻是斷點(diǎn)的，各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)之間的關(guān)聯(lián)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到生產(chǎn)的需求，信息化的綜合應(yīng)用還存在十分明顯的不足。人們逐漸意識(shí)到與建筑工程項(xiàng)目有關(guān)的信息對(duì)于整個(gè)建筑行業(yè)都至關(guān)重要。因此為了快速處理與建筑工程相關(guān)的各種信息，安排合理的工期，從而控制生產(chǎn)成本，盡量排除建筑項(xiàng)目中一些不當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，而作為溝通環(huán)節(jié)的建筑信息模型（BIM）技術(shù)便隨之產(chǎn)生。BIM這一方法和理念由歐特克公司在2002年首先提出，目前已經(jīng)在全球范圍內(nèi)都得到了業(yè)界內(nèi)的認(rèn)可。歐克特建筑工程公司其事業(yè)部總部大樓也應(yīng)用BIM技術(shù)，并將可持續(xù)設(shè)計(jì)的理念官產(chǎn)其中。當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)將BIM技術(shù)作為我國(guó)科技部的“十一五”重點(diǎn)研究項(xiàng)目，并被住房以及城鄉(xiāng)建設(shè)部確定為建筑信息的最有效解決方案。

1.2 建筑信息模型（BIM）的簡(jiǎn)介

BIM是建筑信息模型的簡(jiǎn)稱(chēng)，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)信息作為基礎(chǔ)從而建立的三維建筑模型。BIM不是人們通常所理解的一種或者一類(lèi)軟件，也不局限于建筑模型的建立。BIM是一個(gè)貫穿于整個(gè)建筑項(xiàng)目周期的信息集合，是一種有別于傳統(tǒng)工作模式與協(xié)同管理模式的技術(shù)，是將以往傳統(tǒng)粗放型的建筑業(yè)向精細(xì)、高效統(tǒng)一轉(zhuǎn)變的技術(shù)革命，而這次技術(shù)革命之后被稱(chēng)作是建筑行業(yè)二十世紀(jì)淘汰手工繪圖向CAD技術(shù)轉(zhuǎn)變的又一次重大技術(shù)突破。

2、BIM的技術(shù)特點(diǎn)

2.1 可視化特點(diǎn)

可視化是BIM技術(shù)中最明顯的特點(diǎn)，BIM技術(shù)下的所有操作都是在可視化的環(huán)境下完成的。在以往的建設(shè)工程當(dāng)中，施工人員在進(jìn)行施工的過(guò)程中，需要參照各種圖紙并結(jié)合自身的三維能力以及施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)構(gòu)思建筑物的基本形態(tài)，這有利于項(xiàng)目的施工和進(jìn)行。但隨著建筑物越來(lái)越復(fù)雜，單憑簡(jiǎn)單的想象很難想象出建筑物及其相關(guān)構(gòu)件的具體形式了。利用BIM的可視化特點(diǎn)，可以讓建筑物以三維的形態(tài)展在人們面前，從而對(duì)構(gòu)件以及空間之間的管理直接明了，有利于促進(jìn)施工人員對(duì)項(xiàng)目的了解以及施工過(guò)程中把控。

2.2 模擬性特點(diǎn)

BIM不僅可以模擬建筑物，同時(shí)還能根據(jù)設(shè)計(jì)者的相關(guān)需求模擬一些必要的實(shí)驗(yàn)從而對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行驗(yàn)證。在施工階段利用BIM對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行虛擬建造，從而利用三維模型以及時(shí)間參數(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行更詳細(xì)的虛擬建造。BIM技術(shù)的模擬性可以明確建造過(guò)程并確定項(xiàng)目工程量，讓施工順序清晰明了，方面施工過(guò)程中各個(gè)人員之間的協(xié)調(diào)合作。BIM除了以上模擬性的應(yīng)用，還能對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)模擬、負(fù)荷模擬以及設(shè)備模擬。

2.3 關(guān)聯(lián)性特點(diǎn)

關(guān)聯(lián)性就是指擁有獨(dú)立性，又具有關(guān)聯(lián)性，也就是相互關(guān)聯(lián)又相互作用的關(guān)系，BIM就具備這種關(guān)聯(lián)性。模型中的構(gòu)件都具有參數(shù)化信息，當(dāng)模型中的某個(gè)構(gòu)件進(jìn)行更改時(shí)，那整個(gè)模型也會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)改變。

3、建筑工程施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)的可視化設(shè)計(jì)

建筑工程行業(yè)是我國(guó)的重點(diǎn)行業(yè)，在當(dāng)前的時(shí)代背景下，人們對(duì)建筑工程行業(yè)提出了更高的要求[2]。而B(niǎo)IM技術(shù)則可以讓設(shè)計(jì)師擁有三維可視化的設(shè)計(jì)工具，通過(guò)三維建模能夠展示出建筑的實(shí)際面貌，也就是所見(jiàn)即所得，更為重要的是通過(guò)工具的提升，能讓設(shè)計(jì)師使用三維思維來(lái)完成工程的設(shè)計(jì)，同時(shí)也讓業(yè)主不需要特別專(zhuān)業(yè)的建筑相關(guān)知識(shí)就能看到最終產(chǎn)品。

3.2 “先試后建”，虛擬施工

目前，建筑工程的施工管理工作是提升建筑施工質(zhì)量和管理增效的關(guān)鍵，也成為建筑工程的重要內(nèi)容[3]。虛擬施工是BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用，它是一種在虛擬環(huán)境中建模、分析建筑設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中數(shù)字化、可視化的技術(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，虛擬施工就是“先試后建”，以往傳統(tǒng)的施工方案其主要就是基于項(xiàng)目經(jīng)理或者項(xiàng)目組的經(jīng)驗(yàn)，而對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型建筑項(xiàng)目?jī)H僅是單靠項(xiàng)目施工方的經(jīng)驗(yàn)來(lái)編制施工方案，那么一定會(huì)受到各方的質(zhì)疑，同時(shí)由于建筑項(xiàng)目的單一性和不可重復(fù)性，其施工方案也同樣不能有重復(fù)性。施工現(xiàn)場(chǎng)虛擬三維模型可以非常直觀和便捷的幫助管理者對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析，能更好的找出其中所潛藏的問(wèn)題，進(jìn)而制定可行、高效的施工方案。

3.3 三維碰撞檢查

為了進(jìn)一步降低施工管理的難度系數(shù)，在必要的情況下應(yīng)當(dāng)靈活的運(yùn)用BIM技術(shù)[4]。在建筑項(xiàng)目工程施工前，其相關(guān)的設(shè)計(jì)人員一般都要進(jìn)行施工前的管線設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上解決其中存在的構(gòu)建碰撞問(wèn)題，如果是以往傳統(tǒng)的2D構(gòu)圖往往可能在使用的過(guò)程中不能充分地反應(yīng)出個(gè)體以及系統(tǒng)之間出現(xiàn)碰撞的可能性，所以這就非常需要應(yīng)用到BIM技術(shù)當(dāng)中的可視化功能來(lái)對(duì)構(gòu)建碰撞問(wèn)題進(jìn)行三維檢測(cè)。這種監(jiān)測(cè)行為，不能夠有效的消除施工過(guò)程當(dāng)中硬體積與軟體積之間的碰撞，同時(shí)還能優(yōu)化項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)，減少建筑工程施工過(guò)程中出現(xiàn)返工或者錯(cuò)誤情況產(chǎn)生的概率，進(jìn)而節(jié)省施工成本的同時(shí)，也保障了工期的正常推進(jìn)，同時(shí)也促進(jìn)了建筑施工的質(zhì)量。

3.4 快速計(jì)算工程量，大幅提高精度

BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建，通過(guò)建立關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠快速準(zhǔn)確的計(jì)算工程量，并且提高施工預(yù)算的精準(zhǔn)度以及效率。由于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)粒度達(dá)到了構(gòu)件級(jí)，因此能夠高效率的提供支撐項(xiàng)目各條線管理所需要的數(shù)據(jù)信息，從而有效的提高施工管理效率。通過(guò)BIM模型所提取的材料用料、預(yù)測(cè)成本、設(shè)備統(tǒng)計(jì)等等，從而為施工單位項(xiàng)目投標(biāo)或者施工造價(jià)控制提高合理的參考依據(jù)。

3.5 項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理

BIM技術(shù)的產(chǎn)生和運(yùn)用，能夠有效的保證建筑工程施工管理活動(dòng)的正常開(kāi)展，并提高施工管理的質(zhì)量和成效[5]。建筑項(xiàng)目工程通常包含有較多的數(shù)據(jù)，并且工程的架構(gòu)也非常復(fù)雜，系統(tǒng)更龐大，對(duì)建筑項(xiàng)目施工具有比較高的要求。BIM技術(shù)可以在信息交流平臺(tái)建立，通過(guò)這個(gè)平臺(tái)可以共享建筑項(xiàng)目的信息資源，從而確保施工承包方和業(yè)主之間的緊密聯(lián)系，提供便捷的交流方式，從而保障建筑項(xiàng)目管理工作的簡(jiǎn)單化，提高管理效率。

4、BIM技術(shù)在施工質(zhì)量控制中的應(yīng)用分析

4.1 BIM技術(shù)視角下質(zhì)量控制體系分析

質(zhì)量控制系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)的質(zhì)量測(cè)量、監(jiān)督和控制系統(tǒng)，以滿足建筑產(chǎn)品的質(zhì)量要求；實(shí)施質(zhì)量控制所需的組織、責(zé)任制、程序、過(guò)程和資源的總稱(chēng)。項(xiàng)目質(zhì)量控制體系是計(jì)劃、實(shí)施、檢查和處理四個(gè)階段在質(zhì)量管理中的具體應(yīng)用。從全面質(zhì)量管理的概念入手，建立施工質(zhì)量控制體系，對(duì)施工生產(chǎn)要素、施工質(zhì)量過(guò)程和全面質(zhì)量控制進(jìn)行控制。其最終目的是對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行有效、及時(shí)的監(jiān)控，確保施工最終質(zhì)量的間接目的是提高設(shè)計(jì)技術(shù)和建筑單位的管理水平。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)高質(zhì)量崗位責(zé)任制，充分發(fā)揮各級(jí)員工的積極性，在施工現(xiàn)場(chǎng)建立質(zhì)量控制體系。

目前，BIM及其相關(guān)技術(shù)在施工過(guò)程中的使用相對(duì)獨(dú)立和分散，特別是在質(zhì)量控制和管理過(guò)程中。一般來(lái)說(shuō)，單獨(dú)使用BIM技術(shù)可以在整個(gè)項(xiàng)目或施工質(zhì)量控制過(guò)程中帶來(lái)好處，但這些好處遠(yuǎn)低于集成許多BIM技術(shù)的好處。BIM技術(shù)的出現(xiàn)有利于創(chuàng)新，在整個(gè)項(xiàng)目生命周期內(nèi)交換和溝通信息和工程，確保所有項(xiàng)目參與者在不同階段相互使用和溝通信息。只有結(jié)合相關(guān)技術(shù)信息，具體化質(zhì)量控制體系，才能消除傳統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量控制過(guò)程中信息技術(shù)的缺陷，因此，基于BIM技術(shù)的質(zhì)量控制體系是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的必要條件，設(shè)計(jì)質(zhì)量控制過(guò)程中的信息管理和交換，以及設(shè)計(jì)質(zhì)量控制過(guò)程中信息應(yīng)用的實(shí)施。

傳統(tǒng)項(xiàng)目質(zhì)量管理體系應(yīng)用的大部分工作都是手工完成的。相關(guān)人員分別更新數(shù)據(jù)和提供信息，這不僅增加了施工中的人力資源浪費(fèi)，而且績(jī)效低下。如果項(xiàng)目參與者只處理項(xiàng)目信息，很容易造成項(xiàng)目管理信息的延遲和信息交流的問(wèn)題，導(dǎo)致信息孤島的出現(xiàn)，在項(xiàng)目的各個(gè)階段，每個(gè)參與者在獲取質(zhì)量信息方面的表現(xiàn)都很低，降低了績(jī)效。筆者將3D建筑信息模型與時(shí)間、成本和質(zhì)量信息相結(jié)合，創(chuàng)建了一個(gè)6D建筑信息模型，通過(guò)對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中的質(zhì)量控制進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦碚摵图夹g(shù)分析，結(jié)合6DBIM技術(shù)特點(diǎn)，基于BIM技術(shù)平臺(tái)的質(zhì)量控制系統(tǒng)應(yīng)用框架及其自身優(yōu)點(diǎn)和功能在質(zhì)量控制中的應(yīng)用可彌補(bǔ)傳統(tǒng)質(zhì)量控制方法和流程的不足，目的是充分利用BIM技術(shù)與現(xiàn)有質(zhì)量控制理論和方法相結(jié)合的價(jià)值，改進(jìn)整個(gè)施工過(guò)程的質(zhì)量控制過(guò)程。

BIM信息平臺(tái)是BIM質(zhì)量控制系統(tǒng)的核心價(jià)值。通常，BIM信息平臺(tái)可分為三個(gè)子系統(tǒng)：信息采集系統(tǒng)、信息組織系統(tǒng)和它們處理的信息處理系統(tǒng)。項(xiàng)目信息由所有項(xiàng)目參與者收集，包括業(yè)主、施工方、設(shè)計(jì)師、材料和設(shè)備供應(yīng)商等。然后根據(jù)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和指南對(duì)收集的信息進(jìn)行編碼、分類(lèi)和建模；最后，在施工過(guò)程中提供碰撞控制、模擬施工、動(dòng)態(tài)資源管理、漫游等功能，支持施工過(guò)程的質(zhì)量控制。

4.2 BIM技術(shù)下質(zhì)量控制體系應(yīng)用流程

整個(gè)項(xiàng)目質(zhì)量控制和管理過(guò)程大致可分為啟動(dòng)過(guò)程、規(guī)劃過(guò)程、實(shí)施過(guò)程、控制過(guò)程和關(guān)閉過(guò)程。基于BIM的質(zhì)量控制過(guò)程根據(jù)上述五個(gè)過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。

在建設(shè)項(xiàng)目之前，應(yīng)根據(jù)業(yè)主的項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)和施工公司的項(xiàng)目質(zhì)量管理目標(biāo)，確定項(xiàng)目總體質(zhì)量目標(biāo)，項(xiàng)目經(jīng)理或相關(guān)人員必須完成項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)和項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)的編制；在策劃過(guò)程中制定質(zhì)量計(jì)劃，將項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)分配到單位質(zhì)量目標(biāo)或管理崗位的共享質(zhì)量目標(biāo)和質(zhì)量責(zé)任目標(biāo)，并制定相應(yīng)的質(zhì)量管理措施和技術(shù)措施；項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程應(yīng)在日常質(zhì)量管理的基礎(chǔ)上，注重對(duì)具體過(guò)程的質(zhì)量管理。質(zhì)量管理，包括設(shè)計(jì)要求、質(zhì)量要求、程序措施和管理措施在施工前進(jìn)行交底，并在施工過(guò)程中做好記錄；在控制實(shí)施過(guò)程中，做好材料檢查、“三控制”和結(jié)構(gòu)控制，糾正和預(yù)防不合格產(chǎn)品；在最終交付過(guò)程中，做好施工產(chǎn)品信息的控制、收集、記錄和存儲(chǔ)。BIM技術(shù)將質(zhì)量控制引入整個(gè)施工過(guò)程，通過(guò)BIM信息平臺(tái)溝通和協(xié)調(diào)建設(shè)項(xiàng)目的目標(biāo)和質(zhì)量計(jì)劃，以最終確定目標(biāo)和質(zhì)量計(jì)劃。在制定項(xiàng)目質(zhì)量計(jì)劃的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)制定項(xiàng)目質(zhì)量管理計(jì)劃的具體情況和客觀質(zhì)量分解，選擇可視化、項(xiàng)目深化、沖突控制，BIM模型的虛擬施工和其他功能，以優(yōu)化施工系統(tǒng)和設(shè)計(jì)技術(shù)；檢查可能影響質(zhì)量目標(biāo)和計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的因素和原因，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)，以確保質(zhì)量目標(biāo)的有效實(shí)施。在項(xiàng)目實(shí)施和控制過(guò)程中，質(zhì)量管理技術(shù)交底與BIM技術(shù)一起進(jìn)行。BIM功能（如三維可視化、虛擬漫游和豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)）用于披露項(xiàng)目、披露文件要求、披露施工過(guò)程信息和披露管理措施。重點(diǎn)對(duì)特殊施工過(guò)程進(jìn)行管理和控制，4D、5D、6D等技術(shù)對(duì)建筑資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理和控制，利用移動(dòng)BIM終端進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理和現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量指標(biāo)，結(jié)合BIM技術(shù)和超聲波檢測(cè)，對(duì)關(guān)鍵建筑構(gòu)件進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量控制，推進(jìn)質(zhì)量控制過(guò)程中的“三檢”。

質(zhì)量控制體系是建筑和建筑工程的基本保證，但在實(shí)際的建筑管理過(guò)程中，質(zhì)量控制體系的作用不明確，需要進(jìn)一步完善。將BIM技術(shù)應(yīng)用于質(zhì)量控制體系是建筑業(yè)發(fā)展的需要，是建筑質(zhì)量管理從全面管理走向精細(xì)管理的必然結(jié)果。結(jié)合建筑工程的特點(diǎn)和質(zhì)量管理現(xiàn)狀，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)管理理念和BIM技術(shù)，包括BIM技術(shù)的應(yīng)用框架、實(shí)施方法和總體設(shè)計(jì)質(zhì)量控制流程，提高建筑工程過(guò)程中的全面質(zhì)量控制和管理水平。

結(jié)語(yǔ)：

結(jié)合以上所言，BIM技術(shù)是未來(lái)建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，它能實(shí)現(xiàn)工程的三維化、協(xié)同化以及信息化，從而讓建筑工程項(xiàng)目管理之間的溝通更為便捷、高效。將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑工程項(xiàng)目管理當(dāng)中，其本身的優(yōu)勢(shì)將會(huì)為建筑施工行業(yè)帶來(lái)巨大的動(dòng)力，對(duì)于促進(jìn)建筑實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、信息化管理具有積極意義。

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[5]王齊奎.BIM技術(shù)在建筑工程施工管理中的應(yīng)用探索[J].城市建筑，2019，（28）：58-59.

作者簡(jiǎn)介：

楊森森（1994.11-），男，漢族，河南省周口人，長(zhǎng)春市朝陽(yáng)區(qū)長(zhǎng)春工程學(xué)院建筑與土木工程專(zhuān)業(yè)2019級(jí)研究生，工程項(xiàng)目管理研究方向。

閆浩然（1993.03-），男，漢族，河南省安陽(yáng)人，長(zhǎng)春市朝陽(yáng)區(qū)長(zhǎng)春工程學(xué)院建筑與土木工程專(zhuān)業(yè)2019級(jí)研究生，工程項(xiàng)目管理研究方向。