BIM 技术在工程全过程精细化项目管理中的应用

潘多忠

(深圳市首嘉工程顾问有限公司，深圳 518054)

1 引言

近几年来，BIM 技术在国内外的研究、开发和应用越来越多。从软件本身、软件之间的数据交换以及在项目中的具体实施等，大量成果说明BIM 技术将带动行业走向更高的台阶［1］。在工程建设项目中，如何体现全过程精细化管理，是多年来追求的目标和方向，既是BIM 技术应用若干年来，真正做到全过程应用并取得理想效果，在总体投资项目中的比例仍然很小。其中，BIM 技术的实施标准、大数据的提炼与转化应用、专业软件的选用等，一直是BIM 技术的关键。

大栅栏北京坊项目(简称大栅栏项目)是承载北京和大栅栏地域文化的商业项目，北起西河沿街，南至廊房二条，西起煤市街，东至珠宝市街，总用地面积约3.74 万m2。该项目是基于大栅栏C 地块中临街的8 个单体建筑组成的建筑集群。通过大量扶梯、直梯以及步行楼梯的组合使用，形成立体式交通体系，地下4 层建设了超大容量的车库，以解决大栅栏地区停车难问题。

由于项目体量大、工程施工区域小、工期紧、品质要求高、超大型多层地下车库地下空间关系复杂，大栅栏北京坊引入了专业的建筑信息模型(BIM)和设施管理咨询服务团队合作，协助业主项目管理方进行了大栅栏项目BIM 实施方案的设计部署、标准制定、平台建设及技术咨询，提出了“设计-施工-运维模型一体化”的工程项目BIM 精细化管理方案，力求达到以下应用目标:

(1)利用BIM 三维协同设计功能，提前解决设计中专业综合及“错漏碰缺”问题;

(2)利用BIM 技术切实提高项目管理过程中对于工程进度、造价、质量等方面的管控水平;

(3)面向设计、施工和运维的需要，将项目建设过程中的BIM 信息采集规范化，实现基于BIM 模型的数字化交付;

(4)实现基于BIM 的FM 运维管理，探索BIM精细化管理之路，将BIM 的价值在运维阶段得到真正体现;

(5)建立企业级标准BIM 数据库，快速用于类似项目的管理和实施。

2 大栅栏项目BIM 精细化管理解决方案

BIM 的核心价值在于信息，以及信息的流转和传递，即数据共享和协同工作，BIM 的应用就是对信息的应用(包括几何信息、属性信息)，信息不准确就不是真正的BIM(只是三维设计)，而且BIM 的最终受益方应该是业主［2］，基于这些基本理念和认识，大栅栏项目从建筑全过程的角度出发，建立了BIM 技术、云平台技术相结合的工程精细化管理平台，其基本技术架构如图1。

图1 大栅栏项目BIM 精细化管理技术架构

大栅栏项目建设之初就引入管理云平台，在扩初设计阶段引入BIM，并在BIM 模型建立过程中贯彻和执行设施管理(FM)数据交换标准，将运维所需的设备台帐和设备参数、文档搜集到管理平台，从而并保证在工程完工时将准确的竣工BIM 模型和运维管理系统交付给设施管理部门，真正实现BIM 在建筑项目全过程的应用，从而提高业主在进度管理、成本控制和工程质量上的管理水平。工程管理过程中问题解决的思路如图2。

图2 BIM 精细化管理问题解决思路

基于云技术开发的BIM 工程项目管理云平台，部署在大栅栏项目提供的企业云计算数据中心，作为大栅栏项目的一体化管理平台。主要功能模块包括:

(1)项目信息管理:提供项目问题跟踪、进度计划、安全信息、质量信息等全方位信息管理。

(2)数据中心:将BIM 模型的空间信息、设备信息同步到管理平台，提供BIM 算量清单、设备属性模板，按运维的需求采集项目各参与方提供的数据。

(3)流程中心:提供变更流程、验收流程等工程相关的工作流，总包、工程监理、造价咨询、分包方、业主等各方通过工作流协同工作。保障BIM 模型及时按现场实际情况变更，分项验收工作依据BIM数据进行。

(4)招标中心:提供各个分包招投标的全过程跟踪，按照BIM 设备属性模板要求中标方填报设备参数，上传设备文档。

(5)文档中心:汇集项目过程中的CAD 图纸、BIM 模型、合同、会议纪要、工程联系单、现场照片等各种文档资料。

大栅栏项目BIM 精细化管理云平台的使用界面如图3。

大栅栏项目从设计阶段初期就推行基于BIM的工程信息管理云平台，所有的数据和主要的工作流程是通过管理平台实现的。管理平台的工程基础数据库由两部分构成:(1)实物量数据:通过BIM模型直接导入;(2)工程管理数据:需要项目各方在实施过程中按照工作流程上传和分享［3］。

项目实施过程中BIM 的流程标准［4］，包括施工总包、施工分包、BIM 团队等等的流程关系，都通过云平台在整个日常工程推进中发挥作用，也是逐步落地的管理流程。另外，目标的制定、模型的文件、模型的构建、文件的标准、项目的模板，在整个推进过程中也通过云平台逐步落地和存档。大栅栏项目BIM 精细化管理实施总体流程如图4。

在项目实施的过程中，发现基于BIM 的工程管理云平台具有以下特点:

(1)全面性:一个汇总工程全过程信息的企业级项目基础数据库;

(2)权限管理:支持项目所有参与方的相关人员使用，根据不同岗位，进行不同层次数据的查询、分析和完善;

(3)文件关联:实现对管理文件之间、管理文件与三维模型之间的关联，不再孤立的图档;

(4)实时性:数据实时更新，提供最新最准确的工程信息和BIM 模型;

(5)便捷性:客户可使用ipad、手机、电脑等各种客户端，随时随地访问工程数据。

图3 大栅栏项目BIM 管理云平台

图4 大栅栏项目BIM 精细化管理实施总体流程

3 大栅栏项目BIM 全过程应用

大栅栏项目实施的过程中，依托工程管理云平台，切实使用BIM 技术在设计、招投标、施工和运维四个阶段的应用，真正实现基于BIM 的建筑项目全过程的管理。

3.1 设计阶段

早在初步设计阶段，引入了专业的BIM 咨询团队。大栅栏项目的BIM 团队根据项目进度需要，已经建立所有主要单体的BIM 模型，完成碰撞检测、管线综合和性能分析等工作，并与设计方协调后修改图纸，更新BIM 模型，解决错漏碰缺等问题。设计阶段BIM 实施的要点如下:

(1)BIM 团队完成各专业建模后开始碰撞检查工作，并提出各幢单体的碰撞检查报告。

(2)项目管理部召集设计方和BIM 团队召开BIM 施工深化设计图会审会议，基于碰撞报告逐条共同商议解决方案或方向，各工种根据会议要求调整自己的施工图深化设计。

(3)各专业管线综合的工程是一个不断尝试的过程，直至完成整个项目的整体管线综合，并形成BIM 施工深化设计模型。

(4)依据设计团队要求，完成幕墙等相关性能分析与模拟。

(5)项目管理部会有专人负责此项工作，确保BIM 咨询的工作落到实处。

BIM 咨询团队在设计阶段针对扩初设计和施工图设计完成二次全面的碰撞检查和管线综合及性能分析等工作，特别是针对地下车库中管线复杂、难以满足净空要求的区域，通过管线优化，保证了机电安装一次性施工到位，提高净空保证使用要求。如下图5:

图5 地下三层某复杂管线区域模型及剖面图

3.2 招投标阶段

BIM 提供的工程量数据进入管理平台，作为业主方招投标工程量清单的复核和参考，同时对招投标流程和招投标文档进行管理。

采购部门已在消防系统、空调系统的招标过程中按运维需求提出各个系统设备的招标技术要求，在招标完成后由中标方在管理平台中填报设备详细技术参数和文档，同时进入云端数据库作为运维管理的基础数据。

在工程实践的过程中，发现BIM 工程算量具有以下优点:

(1)多角度快速分析:由于建立基于BIM 的构件级数据库，数据提取效率高，可实现短周期的成本分析，并且支持汇总分析更多种类、更多统计分析条件的成本报表。

(2)数据准确:成本数据动态维护，准确性大为提高，通过总量统计的方法，消除累积误差，成本数据随进度进展准确度越来越高。另外通过实际成本BIM 模型，很容易检查出哪些项目还没有实际成本数据，监督各成本实时盘点，提供实际数据。

(3)提升总部成本控制能力:将实际成本BIM 模型通过互联网集中在企业总部服务器。企业总部管理部门、财务部门就可共享每个工程项目的实际成本数据，实现了总部与项目部的信息对称，总部成本管控能力大为加强。

3.3 施工阶段

要求BIM 工程师常驻工程部和施工现场，以便及时根据变更单、签证单、工程联系单、技术核定单等相关资料，按照变更流程对BIM 模型和工程数据库进行维护、更新。基于BIM 的工程管理流程见图6。同时，现场的施工工作依托BIM 模型进行现场施工指导，检查空间碰撞等问题，快速对进度计划同步修改，为项目各管理条线提供最为及时、准确的工程数据。主要实施要点如下。

图6 BIM 模型+管理平台+流程管控

3.3.1 现场施工指导

现场场地布置模拟的应用，主要是针对塔吊布局和运行、材料的运输堆放、临时设施布置进行了现场布置模拟，有效地解决了大栅栏项目由于属于老城区改造项目引起的施工过程中用地紧张的问题。大栅栏项目现场场地布置如图7。

图7 大栅栏项目现场场地布置图

在正式施工前，对土建和机电BIM 模型进行碰撞检测，确保图纸的准确性，避免错漏碰缺问题和返工现象。通过模拟，展现施工工艺，三维模型交底，提升各部门间协同沟通效率。在模型中，随时以任意角度生成视图，并可进行漫游，以3D 的方式指导施工，保证工程进度。结合进度，进行四维的施工模拟，排定合理的施工次序，提供各工种的三维施工界面，进而排出合理可行的施工计划，优化施工过程管理。

3.3.2 材料过程控制

工程管理部利用BIM 模型的4D 关联数据库，实现施工过程中用料和造价的控制，快速、准确获得过程中工程基础数据拆分实物量(包括主要钢筋用量)。另外，随时为采购计划的制定提供及时、准确的数据支撑，为限额领料提供及时、准确的数据支撑。为材料超供、物料浪费等现场管理情况提供审核基础。

3.3.3 现场实景模拟

通过BIM 模型定期提供现场实景的模拟视频，为业主管理层提供直观印象，反映项目进展。

3.4 运维阶段

运维阶段的应用美国知名的运维管理软件Archibus，Archibus 是第一个将BIM 标准集成在整体解决方案中的FM 厂商，提供了与Revit 集成的插件，实现BIM 模型与Archibus 数据库的实时数据同步，如图8。

图8 Archibus 与Revit 的数据双向同步

BIM 提供的工程量数据只要进入管理平台，Archibus 就能采集BIM 模型数据建立各单体、楼层的空间数据和设备数据，使得运维部门可以提前进行空间分配规划、建立设备台帐。

而且由于BIM 中心数据库是在实时更新和完善的，在项目完成时即能提供给运维部门一个信息完善的基础数据库，避免了常规运维流程中后期运维数据收集困难，资料不全的问题，切实提高了业主运营管理的效率和准确度［5］。Archibus 获取BIM 信息后的运维管理界面如图9。

图9 Archibus 获取大栅栏项目锅炉房的BIM 空间、设备信息

4 结论

通过大栅栏项目的实践，深深体会到在项目早期实施基于BIM 的工程信息管理平台，保证了建筑工程信息在设计阶段、施工阶段、运维阶段的一致性，达到了更好地提高设计质量、更好地进行施工管理、更好地进行运营管理的目的［6］，实现了建筑项目全过程的精细化管理。

(1)建立了一个可随时随地、快速访问到的最新、最准确、最完整、最可靠的基于BIM 的工程数据库［7］。

(2)项目所有参与方(设计、供应商、总包、监理、业主、BIM 咨询方)的相关人员都可以根据各自不同的权限在管理平台上进行协同工作。

(3)通过严格的工作流程保障BIM 数据采集和更新，完工后交付高精度BIM 模型和运维管理平台，实现业主运维方面的需求。

(4)利用BIM 技术、云平台技术将大栅栏项目建成北京老城区改造项目的参照模板，可对类似项目快速评估，为政府的投资决策和精细化管理提供参考。

(5)编制了基于BIM 工程信息管理平台的规范、流程和操作手册，可在类似老城区改造项目中快速复制应用并保证实施效果，实现BIM 价值的最大化。

［1］Sawhney，A.，Bailey，C.，Muse A.etc，International BIM implementation guide，http://www..rics.org/Global/BIM，RICS guidance note，2014.

［2］葛清.BIM 第一维度［M］.北京:中国建筑工业出版社，2013:65-89.

［3］徐又全，刘欣.基于BIM 的大型建设项目扁平化组织结构研究［J］.工程管理学报，2013，27(1):44-47.

［4］Chuck Eastman，Paul Teicholz，Rafael Sacks and Kathleen Liston，BIM Handbook:A Guide to Building Information Modeling for Owners，Managers，Designers，Engineers and Contractors，John Wiley ＆ Sons，2011:221-232.

［5］翟伟.BIM 与FM［J］，工业化数字设计的创新发展，2013.

［6］何关培.业主BIM 应用特点分析.土木建筑工程信息技术［J］，2012，4(4):32-38.

［7］Redmond.A，Hore.A，West R.etc，Building support for cloud computing in the Irish construction industry.27 International Conference on References Applications of IT in the AEC Industry.2010:132-138