李季儒 丁海山 張華新

（中部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院運輸營房科，湖北 武漢 430000）

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和城市化進程不斷加深，越來越多的先進技術(shù)手段應(yīng)用于建筑行業(yè)，BIM 作為一種能夠從多維度方向表現(xiàn)建筑項目的信息集成模型技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)工程建設(shè)項目全過程、全專業(yè)、精細化控制[1]。工程建設(shè)活動作為大型系統(tǒng)性工程涵蓋專業(yè)較多，時間跨度較大，資金投入較多，尤其資金投入直接關(guān)系到企業(yè)效益，工程精細化控制也是建筑領(lǐng)域永恒的話題，在工程建設(shè)過程中實現(xiàn)工程的精細化控制能夠起到節(jié)約成本、提前工期的作用[2]。BIM技術(shù)具有可視化和模擬的作用，能夠提高工程精細化控制程度，為明確BIM 技術(shù)對工程精細化控制的作用，該文對BIM技術(shù)在建筑工程精細化管理中的應(yīng)用情況進行深入分析。

1 BIM 在建筑工程精細化控制中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在工程計算中的應(yīng)用解決了傳統(tǒng)計算的問題，提高計算效率和質(zhì)量，為成本控制提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，是工程成本、進度以及施工技術(shù)等方面管理工作的最佳方法之一。BIM 作為一種新的管理理念，通過構(gòu)建信息系統(tǒng)整合和應(yīng)用項目信息，為項目參與者提供信息交流平臺，提高項目參與者的管理、決策和服務(wù)水平，進一步促進建筑行業(yè)的發(fā)展。國內(nèi)BIM 計算系統(tǒng)的綜合評價和研究同時也促進BIM計算的推廣應(yīng)用。BIM 在建筑工程精細化控制中的應(yīng)用要點如圖1 所示，從圖1 中可知，采用BIM 技術(shù)是利用計算機進行建筑過程模擬的重要手段，其能夠在建筑工程建設(shè)全過程進行模擬作業(yè)，且在建筑工程精細化控制中BIM 技術(shù)也能夠在不同的工程建設(shè)階段發(fā)揮不同的作用，基于此，該文就設(shè)計階段、招投標階段、施工階段以及竣工驗收階段4 個部分建筑工程精細化控制中BIM 的應(yīng)用優(yōu)勢進行分析。

圖1 BIM 在建筑工程精細化控制中的應(yīng)用

1.1 設(shè)計階段

BIM 技術(shù)的優(yōu)勢是模型自身所包括的工程信息較為完善，且能夠保存歷史工程數(shù)據(jù)，具有可視化和模擬功能，能夠直觀地將建筑設(shè)計方案進行三維展示。因此，在設(shè)計階段BIM 技術(shù)能夠提高方案比選和優(yōu)化等工作的效率，能夠全方位地對設(shè)計內(nèi)容進行比選[3]，尤其能夠直觀地對各施工方案的實施細節(jié)、重點內(nèi)容以及注意事項等內(nèi)容進行比較。

1.2 招投標階段

在招投標階段的招標控制價以及投標報價工作的核心內(nèi)容是有關(guān)工程量的計算，BIM 技術(shù)的應(yīng)用將工程量計算過程變得準確、快速和簡單，在節(jié)約了人力、物力以及時間資源的同時減少計算紕漏[4]。BIM 技術(shù)在招投標階段最大的優(yōu)勢是提高工程量計算的準確度和速度，對工程量進行精確控制，避免在招投標階段產(chǎn)生錯漏問題，對后續(xù)工程建設(shè)過程產(chǎn)生影響。

1.3 施工階段

BIM 技術(shù)的三維建模以及模擬工程可以將施工過程進行分析，并將施工過程科學(xué)地劃分為若干階段，制定詳細的施工組織設(shè)計與施工步驟，在施工過程中可以實時掌握工程投入、工程進度等信息，及時發(fā)現(xiàn)問題并糾正，此外，BIM技術(shù)在材料控制、成本控制和物料管理等方面也有極大的優(yōu)勢。

2 模糊綜合評價方法

2.1 模糊綜合評價方法

模糊綜合評價（Fuzzy Comprehension Evaluation Method）由美國自動控制專家查德（L.A.Zadeh）教授于1965 年提出，用來表達事物的不確定性，模糊綜合評價是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評價方法，該方法能夠在模糊環(huán)境下考慮許多因素進行綜合決策和評價[5]。模糊綜合評價方法主要是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)中的隸屬度理論，通過計算將定性分析轉(zhuǎn)化為定量評價，可將很多因素共同控制的某一事務(wù)進行整體性決策，具有系統(tǒng)性強、關(guān)聯(lián)度高且清晰的特點，能夠解決難以量化的問題[6]。模糊綜合評價計算步驟如下。

假設(shè)共有n件事物待評價，那么評價對象集X、因素集U以及評價集V分別如公式（1）～公式（4）所示。

假設(shè)針對評價因素的權(quán)重分配為評價集V內(nèi)的一個模糊子集，如公式（4）所示。

式中：an為第n個因素un 對應(yīng)的權(quán)重。

針對模糊綜合評價方法在BIM 建筑工程精細化管理中的控制判斷矩陣如公式（5）所示。

對權(quán)重矩陣進行正規(guī)化處理，如公式（6）所示。

式中：bij為判斷矩陣A第i行j列數(shù)據(jù)；為正規(guī)化矩陣后判斷矩陣A第i行j列數(shù)據(jù)。

將矩陣中元素相加并進行正規(guī)化處理，如公式（7）所示。

矩陣B的級別變量的特征值，如公式（8）所示。

此時，針對判別矩陣的一致性檢驗計算方法，如公式（9）～公式（10）所示。

式中：CI為一致性指數(shù)；RI為矩陣平均值隨機一致性指數(shù)。經(jīng)計算，如果CR＜0.1，就說明通過一致性檢驗。

針對單因素條件下，第i個因素的模糊評價為評價集V中的某一子集，如公式（11）所示。

此時，單因素評價矩陣R，如公式（12）所示。

由此可得，將權(quán)重向量A與評價對象一一對應(yīng)組合，即可獲得模糊綜合評價結(jié)果表達式，如公式（13）所示。

2.2 選取評價指標

根據(jù)BIM 特點以及相關(guān)研究內(nèi)容[7]，同時按照評價目標一致、評價參數(shù)相互獨立、指標的選取具有可靠性等原則，研究有關(guān)BIM 技術(shù)在建筑工程精細化管理中的評價因素。評價因素按照工程建設(shè)階段不同分為設(shè)計階段（A）、招投標階段（B）、施工階段（C）及竣工驗收階段（D）4 個一級指標，各階段所涵蓋的詳細內(nèi)容被稱為二級指標，具體指標體系如下。設(shè)計階段（A）：A1 為設(shè)計人員技術(shù)水平高低；A2為建筑工程精細化管理意識強弱；A3 為設(shè)計文件信息量大小；A4 為設(shè)計方案修改次數(shù)；A5 為溝通效率及反饋；A6：設(shè)計審批時效性。

招投標階段（B）：B1 為招投標效率；B2 為概預(yù)算應(yīng)用情況；B3 為專家評審質(zhì)量及意見實施；B4 為招標單位情況；B5 為招標方案及文件水平。

施工階段（C）：C1 為施工人員技術(shù)水平高低；C2 為業(yè)主對BIM 技術(shù)的認可程度和管理水平；C3 為BIM 現(xiàn)場布置是否合理；C4 為BIM 數(shù)據(jù)庫建立情況；C5 為BIM 資源配置情況；C6 為BIM 組織設(shè)計；C7 為BIM 在建筑工程管理中的應(yīng)用情況。

竣工驗收階段（D）：D1 為工程資料完善程度；D2 為工程資料管理情況；D3 為工程款結(jié)算情況；D4 為工程竣工結(jié)算情況；D5 為工程量統(tǒng)計情況；D6 為工程款支付偏差。

3 案例分析

3.1 工程簡介

某建筑物總高為89.6m，建筑面積90102.64m2，地下3層，地上20 層。地下3 層中南側(cè)為車庫，北側(cè)分別配置配電房、換熱站以及水泵房等設(shè)備房間，地上1 層為住院大廳、大型醫(yī)療設(shè)備機房，2 層為藥房，3 層為層流病房，4 層為檢驗科，其余樓層為病房，此外，屋頂設(shè)置空調(diào)冷卻塔、電梯機房、消防高位水箱以及穩(wěn)壓設(shè)備等。建筑屬于一類高層建筑，耐火等級為一級，抗震設(shè)防烈度為6 度。該工程施工過程模擬示意圖及典型樓層內(nèi)部布置圖如圖2、圖3 所示。

圖2 施工過程模擬

圖3 典型樓層內(nèi)部布置圖

3.2 BIM 技術(shù)應(yīng)用效果

根據(jù)該文所述的模糊綜合評價方法，對該工程中BIM 技術(shù)在各階段中的建筑工程精細化控制效果進行計算，得出BIM技術(shù)對該工程精細化控制效果的模糊評價矩陣，如公式（14）所示。

由公式（14）可知，BIM 技術(shù)在該建筑工程精細化控制的效果的得分為81.6272，可認為BIM 技術(shù)在該工程的精細化應(yīng)用中效果顯著。

3.3 BIM 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

將該工程采用BIM 技術(shù)所產(chǎn)生的平均成本及工期控制情況與其他未采用BIM 技術(shù)的項目進行對比，各部分費用對比信息見表1。當(dāng)采用BIM 技術(shù)時，工程投資比未采用BIM 技術(shù)時成本略高，其原因在于BIM 技術(shù)的使用需要人才、設(shè)備及專業(yè)知識支持。因此，在建設(shè)過程中需要購置設(shè)備、人員培訓(xùn)等，導(dǎo)致各階段成本均有增加。其中增加量最大的為規(guī)劃勘察設(shè)計階段，其原因在于項目開始階段BIM 技術(shù)及其平臺搭建耗費了大量的人力和精密儀器。表中的工期部分是在施工完成后按照實際施工過程，由施工單位相關(guān)人員根據(jù)自身以往工程經(jīng)驗結(jié)合建設(shè)過程實際情況，對每個分項工程所用工期進行預(yù)測，然后對整體工期進行計算，最終得到該工程未采用BIM 技術(shù)時的預(yù)測工期。對比發(fā)現(xiàn)，采用BIM 技術(shù)節(jié)約的工期約為39 天，由此可見，其效果十分顯著。

表1 施工階段費用對比表

4 結(jié)論

該文首先分析了BIM 在建筑工程精細化管理中的應(yīng)用，然后通過模糊綜合評價方法，建立針對BIM 技術(shù)在建筑工程精細化管理中應(yīng)用情況的評價模型，最后對工程實例進行分析。主要結(jié)論如下：1）闡述了BIM 技術(shù)在建筑工程精細化管理的應(yīng)用要點及應(yīng)用流程。2）根據(jù)模糊綜合評價方法建立針對BIM技術(shù)在建筑工程精細化管理中應(yīng)用情況的評價標準。該文研究內(nèi)容對今后BIM 技術(shù)在建筑工程精細化管理中的應(yīng)用及評價工作的開展有一定的借鑒意義。