加崇曦，張遠(yuǎn)思

(1.重慶悅?cè)鹞幕糜伟l(fā)展有限公司，重慶，401120；2.林同棪(重慶)國際工程技術(shù)有限公司，重慶，401120)

0 引 言

BIM技術(shù)自引入我國以來已接近二十個年頭，對于建筑行業(yè)從業(yè)人員來說，它已經(jīng)不再是一個新穎的名詞，大家基本上都了解BIM的概念，也清楚BIM的一些常規(guī)應(yīng)用模式，然而當(dāng)面臨一個個具體的BIM應(yīng)用問題時，大家感受更多的不是成就感而是困惑，困惑于不知該怎樣將BIM融入傳統(tǒng)業(yè)務(wù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級，也困惑于點式BIM應(yīng)用的低效甚至無效.

要解開這個困惑，或許可以從BIM的“初心”來尋找答案.BIM概念自從20世紀(jì)70年代被美國的專家提出來，其“初心”是想借鑒制造業(yè)的做法，將建筑物當(dāng)作工業(yè)產(chǎn)品，通過日益發(fā)展的信息技術(shù)將這個產(chǎn)品在制造之前進(jìn)行充分地模擬計算，將每道工序、每個部品部件的參數(shù)及其成本等信息都研究清楚，然后再付諸實施，類似于工業(yè)產(chǎn)品在規(guī)?；a(chǎn)之前先造一個樣機(jī)，BIM就是要將建筑業(yè)進(jìn)行“制造業(yè)化”，在房子實際建造之前先進(jìn)行虛擬建造，搭建一個電子的信息化模型，這個模型包含了該房子從建造到拆除的所有信息，以期實現(xiàn)建筑物全生命周期信息化管理.

愿景很美好，可惜建筑業(yè)天生就跟制造業(yè)有巨大的區(qū)別，從信息化的角度來看，這種區(qū)別主要體現(xiàn)在兩個方面：一是對建筑物進(jìn)行信息化(Biulding Information Modeling)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量要遠(yuǎn)大于工業(yè)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)量，數(shù)據(jù)量越大相應(yīng)的成本越高；二是建筑物的數(shù)據(jù)是高度離散的，每次建造的項目都是一個獨特的產(chǎn)品，數(shù)據(jù)復(fù)用率極低，而工業(yè)產(chǎn)品一旦研制成功，其數(shù)據(jù)就可以復(fù)制進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，規(guī)?；a(chǎn)可以產(chǎn)生成本優(yōu)勢反過來覆蓋研發(fā)成本.這就是為什么很多業(yè)主不愿意在一個項目的BIM工作上投入過多的主要原因，因為成本過高而又不能規(guī)?；a(chǎn)，無法產(chǎn)生預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益.

那么有沒有一種可能，找到數(shù)據(jù)量相對沒那么大同時數(shù)據(jù)又可以進(jìn)行復(fù)用的建筑類型(階段)，將BIM應(yīng)用的價值最大化呢？這即是本文要研究的課題.

1 研究對象與目標(biāo)

為了滿足前文所述的兩個條件——數(shù)據(jù)量相對沒那么大同時數(shù)據(jù)又可以進(jìn)行復(fù)用，我們將裝修階段的單元式建筑列為研究對象.

所謂單元式建筑，簡單定義即由很多功能相同的空間模塊組成的建筑，例如由若干標(biāo)準(zhǔn)教室組成的教學(xué)樓、由若干標(biāo)準(zhǔn)病房組成的住院樓、由若干標(biāo)準(zhǔn)戶型組成的住宅樓等等.之所以選擇這種類型的建筑，正是因為這種建筑存在大量相同的空間形態(tài)，BIM數(shù)據(jù)的復(fù)用率大大提高，可以滿足一定規(guī)模的批量化生產(chǎn).

而將研究對象限定在裝修階段，首先是因為裝修作為工程項目最后一道環(huán)節(jié)，有著舉足輕重的作用，它涉及的材料種類繁多，形式多樣，工藝復(fù)雜，關(guān)系到空間效果最后呈現(xiàn)品質(zhì)的高低，在BIM應(yīng)用上相對于其他專業(yè)具有鮮明的優(yōu)勢和特點；其次是，選取項目的一個或幾個重要階段應(yīng)用BIM，比不分輕重整體式應(yīng)用BIM，數(shù)據(jù)量要小得多，對人力物力財力是一種節(jié)約.

本文的研究目標(biāo)是，在單元式建筑裝修階段，通過BIM技術(shù)打造全新的虛擬樣板間，取代傳統(tǒng)實體樣板間，為項目的整體裝修施工提供可復(fù)用的數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)成本、質(zhì)量、進(jìn)度三大管理目標(biāo)效益最大化.

2 研究案例

2.1 項目概況

圖1 項目透視圖

該項目位于重慶市渝北區(qū)悅來鎮(zhèn)，地上部分由一棟43層的超高層、23層的高層以及高空連廊和底層裙房組成(圖1)，項目業(yè)態(tài)主要為高端藝術(shù)商務(wù)酒店和5A級寫字樓，為重慶市國際博覽中心的配套工程.該項目面臨施工周期緊、施工難度大等一系列難題，業(yè)主方創(chuàng)造性地采用BIM+監(jiān)理的項目管理模式，聘請林同棪(重慶)國際工程技術(shù)有限公司作為該項目的全過程工程咨詢單位，為項目順利推進(jìn)提供了有力保障.尤其是在酒店裝修施工階段，BIM團(tuán)隊根據(jù)項目特點，采用虛擬樣板間替代實體樣板間，為酒店裝修工程節(jié)省了大筆投資，且在裝修質(zhì)量和進(jìn)度上都取得了良好的效果.

2.2 創(chuàng)建BIM虛擬樣板間

該項目酒店部分策劃入駐兩家酒店管理公司品牌，43層塔樓入駐英迪格酒店，一共200間客房；23層塔樓入駐雅辰酒店，一共366間客房.業(yè)主在聽取BIM團(tuán)隊建議后，大膽創(chuàng)新，提出用BIM虛擬樣板間來替代傳統(tǒng)實體樣板間的思路.經(jīng)過對客房圖紙的分析，BIM團(tuán)隊選取標(biāo)準(zhǔn)房型和公共區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)建模，包括天花、地面、墻面、龍骨、家具、水電點位、軟裝七大系統(tǒng)，全方位立體還原設(shè)計意圖，為參建各方提供了一個逼真的虛擬樣板間(圖2).

圖2 酒店大床房虛擬樣板間

2.3 BIM虛擬樣板間應(yīng)用點

2.3.1圖紙校核

在裝飾裝修工程設(shè)計中，材料和造型相對其他專業(yè)更為繁雜，圖紙中標(biāo)注錯誤、表達(dá)不完善或?qū)I(yè)間互相沖突的情況非常普遍，在虛擬樣板間BIM建模過程中，我們對發(fā)現(xiàn)的這類問題進(jìn)行及時記錄、反饋和跟蹤解決.模型完成后使用精裝修BIM模型與土建和機(jī)電BIM模型在軟件中基于設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行自動碰撞檢測，可將碰撞點快速篩查出來.然后根據(jù)碰撞報告逐項分析每個碰撞點，找出碰撞原因，給出調(diào)整建議，反饋并跟蹤直到問題解決，將圖面問題消滅在圖紙設(shè)計階段，避免將問題帶到施工現(xiàn)場造成窩工返工等浪費現(xiàn)象.

2.3.2方案選型

精裝修工程是空間最終效果呈現(xiàn)的關(guān)鍵階段，而裝修方案設(shè)計又是一個主觀性比較強(qiáng)的過程，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計方案遲遲不能定稿的情況，造成工期延誤.通過BIM技術(shù)打造虛擬樣板間(圖3)，可以為有決策權(quán)的業(yè)主方領(lǐng)導(dǎo)提供方案選型的科學(xué)依據(jù).

首先BIM虛擬樣板間可方便領(lǐng)導(dǎo)更加直觀、全面地了解空間設(shè)計效果，除了效果圖、漫游動畫等常規(guī)途徑，還可以通過頭戴VR設(shè)備沉浸式體驗空間效果.[1]在了解的基礎(chǔ)上，當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)提出對于材料選樣、色系搭配、造型風(fēng)格等各方面的意見時，BIM工程師可根據(jù)意見快速修改模型，呈現(xiàn)修改后的空間效果供再次討論.也可通過AR交互式技術(shù)手段，讓領(lǐng)導(dǎo)參與到方案設(shè)計中來，通過改變某種材質(zhì)或移動某個設(shè)施來感知不同的空間設(shè)計效果.如此一來，大大加快了方案選型的決策效率和科學(xué)性.

圖3 酒店電梯廳虛擬樣板間

2.3.3施工樣板引路

二維圖紙交底方式容易流于形式，并不能精準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計信息的傳遞，容易造成施工效果與設(shè)計意圖相差甚遠(yuǎn)的現(xiàn)象.[2]打造基于BIM的可視化施工樣板，對指定的空間角度進(jìn)行渲染，輸出逼真效果圖；對指定空間、不同空間之間制作漫游動畫，展示空間效果；對某些工藝制作施工工藝動畫.這些效果圖、動畫是對設(shè)計資料的有力補(bǔ)充，方便工人更加深入理解設(shè)計意圖，施工樣板引路使信息傳達(dá)更加精準(zhǔn).

2.3.4工程量統(tǒng)計

BIM 技術(shù)具有統(tǒng)計功能，可對模型中的各種要素(如裝飾材料的面積、數(shù)量、規(guī)格等)信息進(jìn)行自動提取，為材料采購提供科學(xué)的參考依據(jù).這種基于模型的自動提取工程量方法，比傳統(tǒng)二維圖紙算量更加智能也更加精確.[3]除了在材料采購環(huán)節(jié)，每個虛擬樣板間用到的所有材料都可自動生成明細(xì)表，材料到場后施工人員參考該明細(xì)表，可在現(xiàn)場的半成品加工區(qū)對材料進(jìn)行切割、下料后垂直運(yùn)輸至施工樓層，在施工環(huán)節(jié)進(jìn)一步節(jié)約材料.

2.3.5圖紙輸出

BIM技術(shù)具備可出圖的特點，通過剖切模型可自動生成任意部位的圖紙.經(jīng)過反復(fù)優(yōu)化后的BIM虛擬樣板間集成了建筑物各專業(yè)技術(shù)要素，已經(jīng)非常接近真實的建筑物實體，對于一些重要節(jié)點及復(fù)雜部位，通過BIM模型輸出深化圖紙用于指導(dǎo)施工，比傳統(tǒng)二維圖紙繪制方式更加靈活高效，對于指導(dǎo)現(xiàn)場施工具有重大實用價值.

2.3.6生產(chǎn)管理

在施工現(xiàn)場日常生產(chǎn)環(huán)節(jié)，BIM虛擬樣板間可提供以下兩方面的管控作用：

一是質(zhì)量管控.BIM虛擬樣板間用于現(xiàn)場質(zhì)量管控前，需要進(jìn)行廣泛的信息共享和協(xié)同，其載體一般包括網(wǎng)頁平臺端和手機(jī)客戶端兩種類型，都是面向BIM應(yīng)用而開發(fā)的，滿足輕量化和應(yīng)用集成的功能要求.BIM模型上傳到這類載體后，各參建方都可在平臺上或移動端瀏覽模型，使用BIM相關(guān)功能，突破了軟件、硬件等因素對他們的制約，對比模型與實際工程做法，及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題或提供技術(shù)指導(dǎo)，上傳相關(guān)表單資料，實現(xiàn)BIM隨時隨地用于現(xiàn)場質(zhì)量管控(圖4).

二是進(jìn)度管控.裝飾工程的施工進(jìn)度，除了通過現(xiàn)場監(jiān)控攝像或者人為到現(xiàn)場察看了解外，還可通過室內(nèi)全景攝像+二維碼技術(shù)讓管理人員定期了解現(xiàn)場裝修施工進(jìn)度.管理人員掃描二維碼后看到的是一個立體的反映現(xiàn)場真實情況的三維模型，通過比對現(xiàn)場三維模型與虛擬樣板間BIM模型，即可了解當(dāng)前裝修施工進(jìn)度和差距，進(jìn)而采取相關(guān)管控措施.

圖4 酒店標(biāo)準(zhǔn)客房虛擬樣板間

2.3.7支撐運(yùn)維

BIM除了在設(shè)計和施工階段發(fā)揮作用，還可為運(yùn)營維護(hù)階段提供技術(shù)支撐.酒店在日常經(jīng)營過程中，可將BIM虛擬樣板間作為客戶遠(yuǎn)程實景看房的技術(shù)手段，提高客房入住率.酒店在日常使用過程中發(fā)生水、電、空調(diào)等隱蔽工程故障時，可在BIM虛擬樣板上快速定位問題點，及時排查故障.[4]酒店固定資產(chǎn)、人員、能耗等也可通過BIM+FM(設(shè)施管理)實現(xiàn)一體化管控.

2.4 BIM使用后評價

本項目是重慶市主城區(qū)首個采用BIM+監(jiān)理的項目，對于培育全過程咨詢服務(wù)實現(xiàn)服務(wù)集成化具有重要示范引領(lǐng)作用.BIM咨詢服務(wù)貫穿項目始終，在履行合同約定服務(wù)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，大力配合施工現(xiàn)場需求，在多項BIM技術(shù)措施的共同作用下，光裝修階段就將總工期縮短約3個月，經(jīng)濟(jì)價值共計節(jié)約成本約600萬元，實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟(jì)效益雙豐收.

圖5 酒店標(biāo)準(zhǔn)客房實景拍攝效果

百年工程，質(zhì)量為本.在項目推進(jìn)過程中，每一個分部分項工程都提前在在BIM模型中進(jìn)行虛擬建造，現(xiàn)場開工前BIM模型已竣工，通過這個預(yù)演過程提前發(fā)現(xiàn)問題解決問題，為項目質(zhì)量保駕護(hù)航.在精裝修階段，通過BIM創(chuàng)建虛擬樣板間，為方案選型提供科學(xué)的決策依據(jù)，通過BIM施工樣板引路，保障精細(xì)化施工，最后呈現(xiàn)的裝修效果高度還原了方案選型的設(shè)計決策(圖5).

在本項目BIM實施過程中，BIM模型數(shù)據(jù)的復(fù)用性大大提升，尤其是在精裝修階段，一個客房的BIM模型可在其他幾百個客房裝修過程中重復(fù)使用，BIM的應(yīng)用價值得到有力釋放.立足當(dāng)下，著眼長遠(yuǎn)，BIM為該項目建立的數(shù)據(jù)庫，將根據(jù)終端客戶使用過程中的體驗和意見，不斷迭代更新，使產(chǎn)品庫日趨成熟不斷完善，將為后續(xù)同類項目的開發(fā)提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為業(yè)主持續(xù)創(chuàng)造價值.

3 研究成果

通過對BIM原理的深刻理解結(jié)合實際項目的實踐探索，BIM在單元式建筑這種特定類型研究對象中可發(fā)揮巨大作用，尤其是在精裝修階段，對項目管理三大目標(biāo)都有顯著的提升效果，且在項目運(yùn)維階段持續(xù)創(chuàng)造價值.

3.1 節(jié)省成本

由于BIM虛擬樣板間取代傳統(tǒng)施工樣板間，業(yè)主首先可節(jié)約樣板間施工采購服務(wù)這筆費用.其次是BIM虛擬樣板間可精確提取每間客房的材料用量，這個用量加上合理的損耗值即可得出每間客房的實際材料用量，進(jìn)而為整個酒店裝修材料采購量提供參考，避免浪費和不必要的多次采購，在材料環(huán)節(jié)節(jié)省成本.第三，BIM虛擬樣板間是該模塊空間裝修的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫，可復(fù)用性強(qiáng)并可不斷迭代更新，最終形成該業(yè)態(tài)成熟的產(chǎn)品庫，在研發(fā)環(huán)節(jié)為業(yè)主后續(xù)項目節(jié)省成本.

3.2 提升質(zhì)量

BIM虛擬樣板間通過其強(qiáng)大的可視化功能，為項目提供逼真的討論環(huán)境，首先從方案選型階段為項目裝修品質(zhì)提供保障.其次是在技術(shù)交底環(huán)節(jié)，BIM虛擬樣板間可輸出收邊收口節(jié)點大樣圖紙和施工工藝動畫等資料，以更生動形象的方式讓工人理解設(shè)計意圖，從而在技術(shù)層面提升項目質(zhì)量.最后是BIM的碰撞檢測功能，可提前發(fā)現(xiàn)和解決專業(yè)之間錯漏碰缺的問題，避免造成諸如空間凈高不夠之類影響裝修品質(zhì)的問題.

3.3 縮短工期

由于BIM建模過程中對圖紙進(jìn)行仔細(xì)梳理，模型完成后進(jìn)行碰撞檢測，使得一些圖面問題和專業(yè)之間不協(xié)調(diào)的問題得以提前發(fā)現(xiàn)和解決，避免帶入施工階段造成工程停工窩工返工，客觀上節(jié)約了工期.其次是BIM虛擬樣板間為業(yè)主方領(lǐng)導(dǎo)在方案選型階段提供決策依據(jù)，提高了方案選型的效率和科學(xué)性，有利于項目快速推進(jìn).再次，BIM虛擬樣板間與現(xiàn)場拍攝的全景圖形成對比，可讓項目管理人員及時了解到施工進(jìn)度情況，進(jìn)而采取必要的管控措施.

3.4 持續(xù)創(chuàng)造價值

BIM可為酒店運(yùn)維提供技術(shù)支撐.在日常經(jīng)營過程中，BIM虛擬樣板間可為酒店客戶提供在線看房功能，提高客房入住率.在隱蔽工程出現(xiàn)故障時，BIM虛擬樣板間可快速定位問題點，及時排查問題.把BIM模型加載到運(yùn)維平臺上還可實現(xiàn)對固定資產(chǎn)、人力、能耗等信息實現(xiàn)一體化管理.在項目施工完成后，BIM為業(yè)主建立該類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)終端客戶使用意見不斷迭代更新，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計和施工工藝，為后續(xù)開發(fā)同類產(chǎn)品提升競爭力，為業(yè)主持續(xù)創(chuàng)造價值.

結(jié) 語

BIM是建筑業(yè)與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其目的是借鑒制造業(yè)的做法，提升建筑業(yè)的信息化水平.在當(dāng)前階段，選擇單元式建筑作為BIM實施的類型，可起到四兩撥千斤的效果，原因是單元式建筑可滿足BIM模型數(shù)據(jù)復(fù)用性的要求，一次建模反復(fù)使用，迭代更新形成成熟產(chǎn)品庫，為業(yè)主項目開發(fā)和管理工作提供有力支撐和顯著經(jīng)濟(jì)效益.本文主要論述的是精裝修階段的BIM應(yīng)用，其他階段或其他分部分項工程也可參考精裝修階段的應(yīng)用，有針對性地制訂建模標(biāo)準(zhǔn)和策劃BIM應(yīng)用，爭取早日實現(xiàn)建筑工程全生命周期BIM應(yīng)用的美好愿景.