蔡加強(qiáng) 姚阿娜

（泉州輕工職業(yè)學(xué)院， 福建 泉州 362200）

0 引言

隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)字化建造已經(jīng)成為建筑業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。建筑信息模型（BIM）作為數(shù)字化建造的核心技術(shù)之一，正在逐漸被廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)的各個(gè)方面。BIM技術(shù)數(shù)字化建造過(guò)程中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化、施工管理和項(xiàng)目交付的全過(guò)程數(shù)字化管理，對(duì)于提高設(shè)計(jì)和施工的效率和質(zhì)量、提高交付準(zhǔn)確性和效率、為運(yùn)維管理提供便利具有重要意義。基于此，筆者結(jié)合前人研究成果，分析建筑信息模型（BIM）技術(shù)在數(shù)字化建造項(xiàng)目中的實(shí)施策略、面臨的挑戰(zhàn)，并對(duì)挑戰(zhàn)提出解決方案。

1 BIM技術(shù)在數(shù)字化建造項(xiàng)目中的應(yīng)用情況

1.1 設(shè)計(jì)階段

在設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)被用于創(chuàng)建建筑模型，從而提供了更具真實(shí)性和可視化的設(shè)計(jì)效果。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以通過(guò)BIM模型進(jìn)行空間規(guī)劃、材料選擇、碰撞檢測(cè)和性能分析等。

1.2 施工階段

在施工階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以幫助實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的協(xié)調(diào)和優(yōu)化。建筑模型可以用于生成施工圖紙、物料清單和工程進(jìn)度計(jì)劃等，減少錯(cuò)誤和重復(fù)工作的發(fā)生。BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的可視化和仿真，幫助施工團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)和解決潛在的問(wèn)題。

1.3 運(yùn)維階段

在運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段，BIM技術(shù)提供了一個(gè)集成的平臺(tái)，用于管理建筑設(shè)備和制定維修計(jì)劃。建筑模型可以與設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)和維護(hù)記錄進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的自動(dòng)化和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策。此外，BIM技術(shù)還可以用于能源管理和可持續(xù)性評(píng)估，幫助建筑運(yùn)營(yíng)者降低能耗和環(huán)境影響。

1.4 不足之處

盡管BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段提供了更加直觀和接近實(shí)際的模型，但在實(shí)際施工和運(yùn)營(yíng)階段，BIM模型與實(shí)際建筑之間數(shù)據(jù)的一致性和精確性仍然存在誤差。模型中的數(shù)據(jù)可能與實(shí)際施工中使用的材料、設(shè)備和尺寸等存在差異，這可能導(dǎo)致施工沖突和運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。其次，目前的BIM技術(shù)主要集中在建筑的設(shè)計(jì)和施工階段，對(duì)于建筑的整個(gè)生命周期管理還存在較多不足。例如，在運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段，如何將BIM技術(shù)與建筑設(shè)備的監(jiān)測(cè)和維修系統(tǒng)集成，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)、維修的自動(dòng)化，仍然需要進(jìn)一步的研究。

2 BIM技術(shù)在數(shù)字化建造項(xiàng)目中的實(shí)施策略

2.1 應(yīng)用BIM技術(shù)的關(guān)鍵步驟和要素

首先，確定項(xiàng)目目標(biāo)和要求，定義項(xiàng)目的成本控制目標(biāo)，確定項(xiàng)目的范圍、預(yù)算和時(shí)間計(jì)劃，明確項(xiàng)目的約束和限制條件[1]。項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)及相關(guān)條件如表1所示。

表1 項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)及相關(guān)條件

其次，收集并整合項(xiàng)目相關(guān)的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，如圖紙、模型、材料信息等。使用BIM軟件創(chuàng)建三維模型，將數(shù)據(jù)與模型關(guān)聯(lián)起來(lái)，形成全面的項(xiàng)目信息模型，如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目信息模型

之后，進(jìn)行成本估算與預(yù)測(cè)，基于BIM模型中的構(gòu)件和材料信息，進(jìn)行成本估算和預(yù)測(cè)。利用BIM軟件提供的成本計(jì)算工具，根據(jù)材料價(jià)格、施工方法等因素，計(jì)算每個(gè)工程分項(xiàng)的成本，并預(yù)測(cè)整體項(xiàng)目成本，如表2所示。

表2 每個(gè)分項(xiàng)目的成本

最后，制定成本控制策略，基于成本估算和預(yù)測(cè)結(jié)果，制定相應(yīng)的成本控制策略和計(jì)劃，確定成本控制的關(guān)鍵指標(biāo)和閾值，并設(shè)定變動(dòng)范圍和調(diào)整機(jī)制，如表3所示。

表3 關(guān)鍵指標(biāo)與閾值

2.2 集成BIM技術(shù)與數(shù)字化建造項(xiàng)目的方法

首先，基于BIM 技術(shù)建立單方集成模型，將建筑設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)等各個(gè)階段的信息整合到一個(gè)統(tǒng)一的模型中。在模型中，包含各構(gòu)件的幾何信息、材料屬性、工程量數(shù)據(jù)和單位造價(jià)等相關(guān)信息。利用BIM軟件和參數(shù)化建模技術(shù)，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)公式和算法實(shí)現(xiàn)成本的計(jì)算和分析。例如，成本的計(jì)算可以采用如下公式：成本=施工數(shù)量×單位造價(jià)，其中，施工數(shù)量可以根據(jù)模型中的構(gòu)件數(shù)量和尺寸信息獲取，單位造價(jià)可以根據(jù)材料價(jià)格、人工費(fèi)用等確定。

其次，構(gòu)建多方集成模型，在多方集成模型中，將設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、施工團(tuán)隊(duì)、供應(yīng)商和業(yè)主等不同方的信息進(jìn)行集成和共享。利用BIM協(xié)同平臺(tái)和IFC協(xié)議，實(shí)現(xiàn)多方之間的協(xié)作和數(shù)據(jù)交換。將各方的成本數(shù)據(jù)與其他項(xiàng)目數(shù)據(jù)（如進(jìn)度、質(zhì)量）進(jìn)行關(guān)聯(lián)和集成，形成綜合的信息模型。在多方集成模型中，可以通過(guò)公式和算法實(shí)現(xiàn)綜合的成本分析和決策支持。例如，可以計(jì)算綜合成本效益：綜合成本效益=成本∕（進(jìn)度×質(zhì)量），其中，成本是整體項(xiàng)目的成本，進(jìn)度和質(zhì)量分別是項(xiàng)目進(jìn)度和質(zhì)量的評(píng)估指標(biāo)。

3 BIM技術(shù)在數(shù)字化建造項(xiàng)目中應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

BIM技術(shù)在數(shù)字化建造項(xiàng)目中實(shí)施，面臨技術(shù)、組織、法律與合規(guī)性的挑戰(zhàn)。

3.1 技術(shù)挑戰(zhàn)：軟件和硬件要求，數(shù)據(jù)整合與共享

BIM軟件通常需要強(qiáng)大的計(jì)算能力和較大內(nèi)存支持，以處理復(fù)雜的建筑模型和大量的數(shù)據(jù)。同時(shí)，涉及大量的建筑數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、施工數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)往往來(lái)自于不同的來(lái)源和格式，如CAD軟件、傳感器、掃描儀等。因此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)需要解決數(shù)據(jù)整合的問(wèn)題，確保不同數(shù)據(jù)源之間的無(wú)縫集成和共享。

3.2 組織挑戰(zhàn)：團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通，文化變革

數(shù)字化建造項(xiàng)目通常涉及多個(gè)參與者，包括建筑師、工程師、承包商、供應(yīng)商等。這些參與者需要在項(xiàng)目的不同階段進(jìn)行緊密的協(xié)作和溝通，共享信息、解決問(wèn)題、做出決策等。然而，不同參與者之間可能存在溝通障礙、信息共享不暢等問(wèn)題，影響項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的協(xié)調(diào)和效率。文化變革涉及到組織結(jié)構(gòu)、角色定義、工作流程等方面的調(diào)整。

3.3 法律與合規(guī)性挑戰(zhàn)：知識(shí)產(chǎn)權(quán)與責(zé)任問(wèn)題

在數(shù)字化建造項(xiàng)目中，BIM模型和相關(guān)數(shù)據(jù)涉及到多個(gè)參與者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。設(shè)計(jì)師、工程師、承包商等各方可能對(duì)其所創(chuàng)建的BIM模型和數(shù)據(jù)擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。同時(shí)，涉及到多個(gè)參與者之間的協(xié)作和合作。然而，如果BIM模型或相關(guān)數(shù)據(jù)中存在錯(cuò)誤或缺陷，可能會(huì)對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生不良影響。

4 對(duì)挑戰(zhàn)的解決方案

4.1 技術(shù)解決方案：更新軟件和硬件設(shè)施，數(shù)據(jù)管理與集成平臺(tái)

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)考慮使用高性能的硬件設(shè)備，如算力高的計(jì)算機(jī)、高容量的存儲(chǔ)設(shè)備等，以滿足數(shù)字化建造項(xiàng)目對(duì)資源的需求。選擇最新版本的BIM軟件和工具，確保能夠使用最新的功能和性能優(yōu)化。采用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)管理系統(tǒng)和集成平臺(tái)，可以有效整合和管理數(shù)字化建造項(xiàng)目中的各種數(shù)據(jù)。這些平臺(tái)提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、共享和訪問(wèn)方式，促進(jìn)不同參與者之間的協(xié)作和數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)管理與集成平臺(tái)還應(yīng)具備數(shù)據(jù)驗(yàn)證、規(guī)范化和清理的功能，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等技術(shù)，可以將BIM模型以更直觀、沉浸的方式呈現(xiàn)出來(lái)，幫助團(tuán)隊(duì)成員更好地理解和分析建筑模型[2]。

4.2 組織解決方案：培訓(xùn)和教育，跨部門(mén)協(xié)作與溝通

為團(tuán)隊(duì)成員提供系統(tǒng)的BIM培訓(xùn)和教育，包括BIM工具和軟件的使用培訓(xùn)，BIM流程和工作流程的培訓(xùn)，以及BIM協(xié)作和協(xié)同工作的培訓(xùn)，使團(tuán)隊(duì)成員能夠掌握最新的BIM 技術(shù)，增強(qiáng)其在數(shù)字化建造領(lǐng)域的技術(shù)能力。建立跨部門(mén)的協(xié)作機(jī)制和溝通渠道，促進(jìn)不同部門(mén)之間的有效溝通和協(xié)同工作，設(shè)立定期的跨部門(mén)會(huì)議和工作坊，以促進(jìn)信息共享、問(wèn)題討論和決策制定，使用協(xié)作平臺(tái)和工具，如項(xiàng)目管理軟件、在線協(xié)作平臺(tái)等，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的跨部門(mén)協(xié)作和信息共享。推動(dòng)組織文化的變革，營(yíng)造積極支持BIM實(shí)施的氛圍，設(shè)立專(zhuān)門(mén)的BIM團(tuán)隊(duì)或BIM協(xié)調(diào)員，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和推動(dòng)數(shù)字化建造項(xiàng)目中的BIM實(shí)施工作，減少信息孤島的出現(xiàn)。

4.3 法律與合規(guī)性解決方案：法律框架和合同管理，風(fēng)險(xiǎn)管理

確定適用的法律和法規(guī)，建立相應(yīng)的法律框架，明確各方在BIM實(shí)施中的權(quán)利、責(zé)任和義務(wù)。著重制定和審查合同條款，明確知識(shí)產(chǎn)權(quán)、責(zé)任分擔(dān)、風(fēng)險(xiǎn)分配等關(guān)鍵問(wèn)題，確保合同的可執(zhí)行性。雇傭合適的法律專(zhuān)家，以確保合同和法律文件的準(zhǔn)確性和合法性[3]。進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管理，識(shí)別數(shù)字化建造項(xiàng)目中的法律和合規(guī)風(fēng)險(xiǎn)，建立風(fēng)險(xiǎn)管理流程和機(jī)制，包括風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、評(píng)估、控制和監(jiān)測(cè)，以降低潛在的法律風(fēng)險(xiǎn)。在合同中明確風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)機(jī)制，確保各方在BIM實(shí)施中承擔(dān)適當(dāng)?shù)姆珊秃弦?guī)風(fēng)險(xiǎn)，確保數(shù)字化建造項(xiàng)目中的個(gè)人隱私和敏感數(shù)據(jù)的保護(hù)。制定隱私政策和數(shù)據(jù)安全措施，確保個(gè)人數(shù)據(jù)的合法收集、使用和保護(hù)。采用加密、訪問(wèn)控制和身份驗(yàn)證等安全措施，保護(hù)數(shù)字化建造項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)免受未授權(quán)訪問(wèn)和泄露。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)在數(shù)字化建造項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)維階段具有良好的應(yīng)用效果，也存在不足之處。實(shí)施過(guò)程中需重點(diǎn)掌握BIM技術(shù)的關(guān)鍵應(yīng)用步驟和要素，有效集成BIM技術(shù)與數(shù)字化建造項(xiàng)目，才能確保實(shí)施效果。BIM技術(shù)在數(shù)字化建造項(xiàng)目中應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)，應(yīng)從技術(shù)、組織、法律與合規(guī)性方面采取有效的解決方案予以應(yīng)對(duì)?？傊?，通過(guò)合理實(shí)施BIM技術(shù)，有利于數(shù)字化建造項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)更高效、更精確的成本控制，這將為建筑行業(yè)帶來(lái)巨大的變革和發(fā)展機(jī)遇，提高項(xiàng)目的質(zhì)量、效率和可持續(xù)性。