文／劉寧、于慶龍 濟(jì)南高新智慧谷投資置業(yè)有限公司 山東濟(jì)南 250101

1.BIM 技術(shù)基本概述

1.1BIM 技術(shù)

BIM 技術(shù)的內(nèi)涵包括建筑信息模型的創(chuàng)建、管理和利用，數(shù)據(jù)的集成和共享，以及各種分析和應(yīng)用。它涉及建筑項(xiàng)目各個(gè)階段的設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)，以數(shù)字化的模型為基礎(chǔ)進(jìn)行信息管理和協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性、施工效率和運(yùn)維優(yōu)化的目標(biāo)。BIM 技術(shù)內(nèi)涵還包括多方參與者的協(xié)作，通過模型共享和實(shí)時(shí)協(xié)作實(shí)現(xiàn)信息的交流和共享，減少誤差和沖突。從技術(shù)結(jié)構(gòu)方面看，其核心是建筑信息模型，即BIM 模型。BIM 模型是一個(gè)數(shù)字化的、三維的表示建筑物的模型，它包含了建筑物的幾何形狀、構(gòu)件屬性、關(guān)聯(lián)關(guān)系等信息。BIM 模型可以通過各種軟件工具進(jìn)行創(chuàng)建、編輯和管理。

BIM 技術(shù)依賴于一系列的數(shù)據(jù)交換和共享標(biāo)準(zhǔn)，如IFC、COBie、IFD 等。這些標(biāo)準(zhǔn)定義了建筑項(xiàng)目中各種信息的結(jié)構(gòu)和格式，使得不同軟件工具之間能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和共享。BIM 技術(shù)還涉及一系列的軟件工具和技術(shù)應(yīng)用。例如，用于創(chuàng)建和編輯BIM 模型的建模工具，如Revit、Archicad 等；用于模型檢測(cè)和沖突檢測(cè)的碰撞檢測(cè)工具，如Navisworks、Solibri 等；用于可視化和演示的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，如VR 和AR 等。這些工具和技術(shù)為BIM 技術(shù)的實(shí)施提供了技術(shù)支持和平臺(tái)。此外，BIM 技術(shù)還涉及各種數(shù)據(jù)管理和分析方法。包括數(shù)據(jù)集成和共享的方法，如數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算等；以及數(shù)據(jù)分析和可視化的方法，如數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等。這些方法可以對(duì)BIM模型中的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，從而為項(xiàng)目決策和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)[1]。

1.2BIM 技術(shù)主要特征

1.2.1 可視化

可視化是BIM 技術(shù)的一個(gè)重要特征，它通過三維建模將建筑物和相關(guān)信息以圖形化的方式呈現(xiàn)出來。通過可視化，用戶可以直觀地了解建筑物的外觀、結(jié)構(gòu)、設(shè)備布置等方面?？梢暬粌H僅提供了對(duì)建筑物外觀的呈現(xiàn)，更重要的是能夠展示建筑物的空間關(guān)系和構(gòu)件之間的聯(lián)系。通過BIM模型，用戶可以自由地瀏覽建筑物的內(nèi)部和外部，觀察不同角度和視角的細(xì)節(jié)。這種直觀、形象的展示方式能夠幫助設(shè)計(jì)師更好地理解和表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，施工人員能夠更具體地了解建筑物的構(gòu)造和布置，業(yè)主能夠?qū)?xiàng)目進(jìn)展和最終效果進(jìn)行更準(zhǔn)確的評(píng)估?？梢暬€能夠幫助各方之間進(jìn)行溝通和協(xié)作，促進(jìn)合作和決策的達(dá)成。通過可視化，BIM 技術(shù)為建筑項(xiàng)目提供了更直觀、更清晰的信息展示，從而提高了項(xiàng)目的效率、準(zhǔn)確性和可視性。

圖1 某建筑施工項(xiàng)目BIM 可視圖

1.2.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)是BIM 技術(shù)的核心特征，它將建筑項(xiàng)目的各項(xiàng)數(shù)據(jù)集成到模型中，并為每個(gè)構(gòu)件添加屬性信息。通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，BIM 技術(shù)可以進(jìn)行各種分析和計(jì)算，如數(shù)量統(tǒng)計(jì)、造價(jià)評(píng)估、能源模擬等。這些數(shù)據(jù)不僅僅是靜態(tài)的信息，更是可以通過算法和模型進(jìn)行推演和預(yù)測(cè)的工具。通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)師可以進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)量測(cè)算和材料選擇，施工人員可以進(jìn)行施工進(jìn)度的評(píng)估和優(yōu)化，運(yùn)維人員可以進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)的計(jì)劃。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)使得建筑項(xiàng)目的決策過程更加科學(xué)和精確，能夠減少誤差和風(fēng)險(xiǎn)。此外，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)也為建筑項(xiàng)目的持續(xù)改進(jìn)提供了依據(jù)。通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析和比對(duì)，可以發(fā)現(xiàn)問題和優(yōu)化的空間，從而不斷提升建筑項(xiàng)目的質(zhì)量和效率。

1.2.3 協(xié)調(diào)性

協(xié)調(diào)性是BIM 技術(shù)的一個(gè)重要特征，它通過建立一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，使得設(shè)計(jì)師、施工人員、監(jiān)理人員等多方參與者能夠?qū)崟r(shí)協(xié)作和共享信息。通過BIM 技術(shù)，各方可以在同一個(gè)模型中進(jìn)行工作和交流，從而減少信息傳遞和溝通的誤差。協(xié)調(diào)性能夠幫助各方在設(shè)計(jì)和施工過程中發(fā)現(xiàn)和解決潛在的沖突和問題，避免重復(fù)工作和資源的浪費(fèi)。通過BIM 模型的沖突檢測(cè)和協(xié)調(diào)，可以提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和一致性，減少設(shè)計(jì)變更和施工糾紛的發(fā)生。同時(shí)，協(xié)調(diào)性也有助于項(xiàng)目的整體管理和協(xié)調(diào)[2]。通過BIM技術(shù)，可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)展進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整，優(yōu)化資源的分配和利用，提高項(xiàng)目的效率和質(zhì)量。協(xié)調(diào)性使得建筑項(xiàng)目的各方能夠在一個(gè)協(xié)同工作的平臺(tái)上共同努力，達(dá)成共識(shí)和目標(biāo)。

1.2.4 綜合性

綜合性是BIM 技術(shù)的一個(gè)重要特征，它能夠集成建筑項(xiàng)目的各種信息，包括設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等各個(gè)階段的數(shù)據(jù)。BIM 模型不僅僅是一個(gè)建筑物的幾何形狀，還包含了大量的屬性和關(guān)聯(lián)信息。通過BIM 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)綜合性的信息管理和協(xié)調(diào)。首先，綜合性使得項(xiàng)目數(shù)據(jù)的集成和共享成為可能，各方可以通過BIM 模型獲取所需的信息，避免信息孤島和重復(fù)勞動(dòng)。其次，綜合性還可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)和分析，通過對(duì)數(shù)據(jù)的交互和計(jì)算，可以得出更全面、準(zhǔn)確的結(jié)果。例如，可以通過BIM 模型對(duì)材料、能源消耗、施工進(jìn)度等進(jìn)行綜合分析和評(píng)估，為項(xiàng)目決策提供科學(xué)依據(jù)。此外，綜合性還有助于建筑項(xiàng)目的整體管理和優(yōu)化。通過對(duì)各個(gè)階段的數(shù)據(jù)集成和分析，可以實(shí)現(xiàn)全生命周期的管理和控制[3]。

2.BIM 技術(shù)在建筑工程施工工藝流程中的重要作用

2.1 實(shí)現(xiàn)施工工藝的模擬可視化

通過BIM 模型的建立和使用，施工團(tuán)隊(duì)能夠以數(shù)字化的方式模擬并可視化施工工藝。這使得施工人員能夠更好地理解和掌握施工工藝的步驟、要求和關(guān)聯(lián)性，幫助他們?cè)趯?shí)際施工前進(jìn)行模擬和演練。通過虛擬環(huán)境中的可視化展示，施工人員可以檢查施工過程中的潛在問題和優(yōu)化施工方案，從而減少施工中的錯(cuò)誤和變更。此外，通過模擬可視化，施工人員能夠更好地協(xié)調(diào)和溝通，改善團(tuán)隊(duì)成員之間的協(xié)作和理解。他們可以共同在模型中查看和討論施工工藝，快速解決問題，并確保施工過程的順利進(jìn)行。模擬可視化還有助于與利益相關(guān)方的溝通和共享，幫助他們更好地理解施工工藝和項(xiàng)目進(jìn)展。

2.2 進(jìn)行施工進(jìn)度的管理和優(yōu)化

通過BIM 模型與施工進(jìn)度的關(guān)聯(lián)，施工團(tuán)隊(duì)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控施工進(jìn)度的變化和預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的進(jìn)度管理。首先，模型中的時(shí)間維度可以幫助建立詳細(xì)的施工計(jì)劃和進(jìn)度安排，包括各項(xiàng)工作的時(shí)間點(diǎn)、工期和資源需求，使施工進(jìn)度可視化。其次，通過模型的場(chǎng)景演示功能，施工人員能夠直觀地了解整個(gè)施工流程的時(shí)間順序和相關(guān)性，并針對(duì)具體任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化，提高施工效率。此外，當(dāng)施工過程中出現(xiàn)延誤或問題時(shí)，施工團(tuán)隊(duì)可以及時(shí)在模型中進(jìn)行調(diào)整和協(xié)調(diào)，避免進(jìn)度的進(jìn)一步滯后[4]。通過BIM 技術(shù)進(jìn)行施工進(jìn)度的管理和優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的資源配置和工期控制，減少浪費(fèi)和沖突，提高施工的安全性和質(zhì)量。最重要的是，施工進(jìn)度的管理和優(yōu)化可以幫助預(yù)測(cè)和解決潛在的問題，從而減少工期延誤和額外成本，確保項(xiàng)目按時(shí)交付。

2.3 及時(shí)檢測(cè)出施工過程中的沖突

通過BIM 模型的碰撞檢測(cè)功能，施工團(tuán)隊(duì)可以在施工前發(fā)現(xiàn)和解決模型之間的沖突，從而減少施工中的安全隱患。一方面，模型中包含了各種構(gòu)件的準(zhǔn)確信息，包括其位置、尺寸和關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過模型的碰撞檢測(cè)功能，可以檢測(cè)到管道、電纜、設(shè)備、結(jié)構(gòu)構(gòu)件等之間的干涉和交叉，避免在施工過程中發(fā)生碰撞和沖突。另一方面，通過模型的可視化展示，施工人員可以在虛擬環(huán)境中檢查模型中的沖突點(diǎn)，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整和協(xié)調(diào)。這可以大大減少施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)和意外事件的發(fā)生，提高施工的安全性。另外，及時(shí)檢測(cè)出施工過程中的沖突還有助于預(yù)防事故和減少工作人員的傷害。通過BIM 技術(shù)進(jìn)行沖突檢測(cè)和協(xié)調(diào)，可以在施工前就發(fā)現(xiàn)和解決潛在的安全問題，確保在施工現(xiàn)場(chǎng)有序進(jìn)行，減少事故的發(fā)生[5]。

3.BIM 技術(shù)在建筑工程施工工藝流程中的優(yōu)化措施

建筑工程施工工藝流程涵蓋了從施工準(zhǔn)備到最終驗(yàn)交的各個(gè)環(huán)節(jié)。首先，施工準(zhǔn)備階段確保了所需資源的充足與計(jì)劃，為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。接著，測(cè)量放線和溝槽開挖確保了建筑的準(zhǔn)確位置和穩(wěn)定基礎(chǔ)。工作坑施工和下管穩(wěn)管階段是管道系統(tǒng)安全可靠的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。附屬構(gòu)筑物和接口施工階段則保證了管道系統(tǒng)的完整性和與其他系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。局部管頂回填和隱蔽驗(yàn)收確保施工質(zhì)量的合格性。分段壓力實(shí)驗(yàn)和全部回填階段是保障管道質(zhì)量和穩(wěn)定性的重要步驟。管道沖洗和消毒環(huán)節(jié)確保水質(zhì)達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。最后的驗(yàn)交環(huán)節(jié)是對(duì)整個(gè)施工工藝流程的驗(yàn)證，確保工程符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。通過嚴(yán)格按照工藝流程操作，合理安排工期與協(xié)同合作，建筑工程施工工藝流程能夠確保工程質(zhì)量、安全與進(jìn)度的達(dá)標(biāo)。

3.1 利用BIM 技術(shù)建立建筑施工信息模型

圖2 一般建筑施工工藝流程示意圖

利用BIM 技術(shù)建立建筑施工信息模型是一種先進(jìn)的施工管理方法，它可以將建筑的各個(gè)方面包括結(jié)構(gòu)、機(jī)電、管道等整合在一個(gè)虛擬模型中，為施工過程提供全面的數(shù)據(jù)和可視化的展示。首先，收集和整理建筑設(shè)計(jì)文件。建立建筑施工信息模型的第一步是收集和整理建筑設(shè)計(jì)文件，包括設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)規(guī)范和施工方案等。這些文件提供了建筑施工的基本信息和要求，為建立信息模型打下基礎(chǔ)。其次，建立三維建模。利用BIM 軟件，根據(jù)設(shè)計(jì)文件建立建筑的三維模型，將建筑的各個(gè)構(gòu)件包括結(jié)構(gòu)、機(jī)電、管道等進(jìn)行細(xì)致建模。這樣可以形成一個(gè)全面的建筑施工信息模型，用于模擬和可視化展示施工過程。第三，添加施工信息。在建模的基礎(chǔ)上，添加施工信息，包括施工工藝、材料規(guī)格、施工順序等。這些信息可以通過BIM軟件的屬性和參數(shù)功能進(jìn)行編輯和管理，實(shí)現(xiàn)施工過程的模擬和規(guī)劃。第四，進(jìn)行施工工藝的優(yōu)化和沖突檢測(cè)。通過BIM 模型，對(duì)施工工藝進(jìn)行優(yōu)化和規(guī)劃，包括工序的安排、資源的分配和施工路徑的規(guī)劃等。利用BIM 技術(shù)，對(duì)模型進(jìn)行模擬分析，包括施工的時(shí)間、成本和安全等。同時(shí)，通過BIM 模型的可視化展示功能，能夠直觀地展示施工過程和結(jié)果，方便施工管理人員和相關(guān)方進(jìn)行決策和溝通[6]。

3.2 利用BIM 技術(shù)優(yōu)化建筑工程施工工藝流程

利用BIM 模型將施工計(jì)劃與模型相結(jié)合，通過模擬施工過程的時(shí)間和順序，可以有效安排施工活動(dòng)，避免資源浪費(fèi)和沖突。施工人員可以在虛擬環(huán)境中查看模型，并了解具體的施工步驟和順序，從而減少現(xiàn)場(chǎng)的試錯(cuò)和重復(fù)工作。通過模型的碰撞檢測(cè)功能，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)模型中的沖突點(diǎn)，如管線交叉、設(shè)備碰撞等。這樣可以避免在施工過程中出現(xiàn)問題，減少工程變更和重復(fù)施工的情況，提高施工效率和質(zhì)量。接著利用分析模型中的數(shù)據(jù)，如材料屬性、施工活動(dòng)的時(shí)間和工序等，可以針對(duì)具體情況進(jìn)行施工工藝的優(yōu)化。最后結(jié)合模型和進(jìn)度計(jì)劃，進(jìn)行實(shí)時(shí)的進(jìn)度管理。及時(shí)跟蹤施工進(jìn)度、資源利用情況和工作量，根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，確保項(xiàng)目能夠按時(shí)交付[7]。

表1 建筑施工工藝流程是否利用BIM 技術(shù)效果對(duì)比表

3.3 利用BIM 技術(shù)強(qiáng)化建筑施工動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

在建立全面的建筑信息模型以后，利用傳感器、攝像頭等技術(shù)設(shè)備，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集。這些設(shè)備可以記錄施工過程中的各種數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、振動(dòng)等，為施工動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支持。將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)與BIM 模型進(jìn)行整合，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的施工數(shù)據(jù)平臺(tái)。通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析和比對(duì)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工進(jìn)度、質(zhì)量和安全等指標(biāo)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題。通過BIM 模型的可視化展示功能，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以圖形和動(dòng)畫的形式展示出來。這樣可以直觀地了解施工過程的運(yùn)行情況，并生成相關(guān)的監(jiān)測(cè)報(bào)告，為施工管理人員和相關(guān)方提供決策依據(jù)[8]。

4.建筑施工工藝流程利用BIM 技術(shù)效果對(duì)比

在建筑施工工藝流程中，利用BIM 技術(shù)和不同BIM技術(shù)可以帶來不同的效果。例如，利用3D 建模技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)空間可視化、碰撞檢測(cè)和工序模擬，提高施工效率和質(zhì)量；而利用4D 施工時(shí)序技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)度可視化、優(yōu)化調(diào)整和沖突檢測(cè)，提升施工管理的準(zhǔn)確性和規(guī)劃性。本研究中，在同類型建筑施工過程下，利用BIM 技術(shù)的施工管理方式相較于傳統(tǒng)方式，可以減少5.4%左右的施工時(shí)間，并有效提高質(zhì)量管理水平。這些數(shù)據(jù)體現(xiàn)了利用BIM 技術(shù)在建筑施工工藝流程中的有效應(yīng)用，為建筑行業(yè)帶來了顯著的效果提升。

結(jié)語：

綜上所述，本文主要介紹了BIM 技術(shù)在建筑工程施工工藝流程中的作用和優(yōu)化措施。BIM 技術(shù)具有可視化、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、協(xié)調(diào)性和綜合性等特征，可以實(shí)現(xiàn)施工工藝的模擬可視化、進(jìn)行施工進(jìn)度的管理和優(yōu)化以及及時(shí)檢測(cè)施工沖突等功能。通過BIM技術(shù)的應(yīng)用與未應(yīng)用方案的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)BIM 技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高施工工藝流程的效率和安全性，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文的理論價(jià)值在于為建筑工程領(lǐng)域的專業(yè)人士提供了新的思路和方法，為未來研究BIM技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展提供了參考。