关于运用BIM进行工程管理的研究

宗 仁 栋

(中铁交通投资集团有限公司，广西 南宁 530021)

关于运用BIM进行工程管理的研究

宗 仁 栋

(中铁交通投资集团有限公司，广西 南宁 530021)

从BIM具有的集成化、可视化、交互性、模拟性、动态优化5个创新点出发，通过在建筑构件三维模型基础上关联WBS、施工进度和资源信息，创建了施工阶段的4D施工资源信息模型，研究了施工阶段将资源管理细化到WBS工序节点的机制与方法，开发了基于BIM技术的5D资源动态管理系统，实现了施工过程的工程量动态查询，人、材、机等施工资源的动态管理，施工成本的实时监控、工程进度款的支付与管理。

BIM，可视化，5D，WBS

1 BIM时代背景

伴随着建筑业竞争日趋激烈，对传统的建筑设计、施工、监理提出了新的要求，业主也在管理的方面不断进行完善，BIM理念应运而生，见图1。

BIM(Building Information Modeling)，即建筑信息模型，该技术可以通过施工流程模拟、信息量统计给项目管理提供重要的技术支持，使每个阶段要做什么，工程量是多少，下一步做什么，每一阶段的工作顺序是什么，都变得显而易见，使管理内容变得“可视化”，增强管理者对工程内容和质量掌控的能力。

2 BIM创新之处

1)集成化。BIM相较于传统的管理和建设模式，最大的区别就是它的集成化特点。BIM将最初的2D构件信息扩展为带有空间坐标的三维信息，并在此基础上逐渐发展成为携带成本信息及进度信息的5D管理信息模型(见图2)。因此基于BIM的管理平台不仅可以通过三维数据了解各个构件基本信息及具体空间位置，更可以进一步通过对成本及进度信息的添加及修改实现对工期、成本的管理。除了各类工程信息的集成外，BIM也将建设项目的全寿命周期进行了集成。

传统方法虽然可以对前期阶段所制定的进度计划进行优化，但是由于其可视性弱，不易协同，以及横道图、网络计划图等工具自身存在着缺陷，所以项目管理者对进度计划的优化只能停留在部分程度上，这就使得进度计划中可能存在某些没有被发现的问题，当这些问题在项目的施工阶段表现出来时，对建设项目产生的影响就会很严重。基于BIM技术的进度管理通过虚拟施工对施工过程进行反复的模拟，可使在施工阶段可能出现的问题在模拟的环境中提前发生，逐一修改，并提前制定应对措施，使进度计划和施工方案最优，再用来指导实际的项目施工，从而保证项目施工的顺利完成，见图3。

2)可视化。BIM的另一个特点就是可视化，它通过可视化技术为建设参与各方提供一个三维可视化的效果图，比传统的2D出图更加直观清晰。

尤其是当前建筑业快速发展，各类建筑都朝着大型化、复杂化方向发展，传统的CAD二维出图方式不仅给施工方甚至给设计方自身都带来极大的不便。而BIM的可视化功能为各参与方提供一个三维模型，解决了复杂结构识图困难的问题。同时能辅助设计优化及施工中的进度成本可视化控制，通过场地的布置及材料需求安排物资采购调度计划。由于BIM包含的大量信息，可视化的结果不仅可以通过效果图展示项目竣工情况并生成报表，同时可以为项目的开发、设计、施工、运用各方提供一个可视化的管理状态。

3)交互性。在建设项目的全寿命周期中，涉及到众多的利益相关者，他们在工作的各个阶段无不存在着相互之间的协调配合工作，见图4。

但传统项目管理方式由于信息传递方式的缺乏造成了信息孤岛及信息滞后现象。如在设计过程中土建部分、安装部分分开设计，极有可能造成各种专业之间的碰撞问题。在施工阶段，由于缺乏良好的信息沟通方式，施工方与设计方就施工图纸中存在的问题无法进行良好的交流，尤其是当发生设计变更时，施工单位无法及时获知变更信息，更可能由于对变更理解的偏差而造成严重的损失；在项目交付使用后，运营方缺乏对建设项目设计及建设期详细信息的了解，造成后期维护过程中缺乏针对性，尤其不利于绿色运营管理的实现。

而BIM为各参建方提供了一个信息交流平台，使众多参与者可以在一个平台上协同工作，共同参与。

4)模拟性。BIM可以通过一系列虚拟手段用数字仿真技术对将要进行的项目及过程进行模拟，从而实现事前控制。BIM技术模拟的不仅仅是建筑物本身的模型，还可以借助各类分析软件对项目的能耗、日照、紧急疏散等情况进行模拟，同时通过虚拟现实技术在施工前即对项目的施工整体过程进行模拟，从而确定合理的施工组织方案以及成本、进度计划指导施工。在后期运营阶段，可以通过模拟的手段对日常维护问题进行提前分析，提高管理效率及节能效果。对较复杂的如管线重新布置等问题，用BIM来模拟具体的布线位置及布线方案可以极大的提高工作效率，减少返工等问题。

5)动态优化。项目的全寿命周期就是一个不断优化的过程，优化受到信息量、复杂程度及时间三方面的影响。而BIM正好能完整的携带大量的信息，并通过实时传递保证信息的时效性。由于BIM的集成化、可视化及交互性等特点，使得各参与方在建设过程中能对项目进行实时的动态控制。如在施工阶段，若发生任何临时性问题需要设计变更时，施工单位只需将情况上报至BIM管理平台，设计单位即可协同施工单位实时进行修改，大大缩短了传统信息传递过程所消耗的时间并减少了信息传递损耗问题。

正是由于BIM拥有集成化、可视化、交互性、模拟性以及动态优化的特点，它尤其适合于进行建设项目的进度控制。集成化特性使得进度信息并非孤立，而是与成本、材料、现场布置等信息联系在一起，交互平台为多方共同控制项目进度提供了基础，通过模拟对进度进行合理安排，并通过动态优化进行进度的事中控制。

3 运用BIM拟优化解决的问题

1)工程变更优化。BIM的4D模型是进度调整的有力工具。当变更发生时，利用BIM模型可以把设计变更内容关联到模型中，只要把模型稍加调整，相关的工程量变化就会自动反映出来，可通过对BIM模型的调整使管理者对变更方案带来的工程量及进度影响一目了然，管理者以变更的工程量为依据，及时调整人员物资的分配，将由此产生的进度变化控制在可控范围内。同时在施工管理过程中，可以通过实际施工进度情况与4D虚拟施工进行比较，直接的了解各项工作的执行情况。当现场施工情况与进度预测有偏差时，及时调整并采取相应的措施。通过将进度计划与企业实际施工情况不断的对比，调整进度计划安排，使企业在施工进度管理工作上能全面掌控。甚至我们可以把设计变更引起的造价变化直接反馈给建设方，使他们清楚的了解设计方案的变化对工程造价产生了哪些影响。

工程变更在实际施工过程中经常发生，且难以进行精准的测量和控制。传统方式中，设计人员对设计变更后的方案重新出图，然后需对变更后的图纸再次进行工程量的计算，才能得到最终成本造价结果。因此，工程中一旦产生变更，就会相继带来重复劳动和计算偏差风险。

通过BIM软件所绘制的实时动态建筑模型，可以做到即时更新设计师对图纸的更改，所有的变更过程通过BIM信息平台在模型中自动更新完成，并在软件中自动计算工程量变动统计结果，而无需重复人工计算。对于可能多次产生调整变更的部位，BIM技术可利用其可视化动态分析的特点，模拟多方案施工情况，在设计源头上降低变更率。利用BIM技术的信息集成与即时跟踪，能够良好促进施工总承包企业对于工程变更的掌控。

2)工程费用优化。基于软件系统创建的虚拟建筑模型是一个涵盖了建筑全部信息的数据库。施工管理可以直观的看作是将建筑模型和时间、成本结合起来的5D模型。这个过程中施工方案的可行性可以在设计或施工之前就确定下来，运用施工系统可以快速、方便、精确的建立施工模型。这种方法得到的模型可以降低设计文档中出现的错误，这样就降低了施工的费用和时间。

工程量可以通过模型准确的获得，再加上时间和成本，就能分析施工工序的可行性。应用施工管理可以自动的将工程进度和施工模型连接起来，这种连接一旦形成，工程进度的方案就能高效的进行分析和交流，并可以将预算中的数据信息运用到生产中，使得生产在预定中进行，此外把施工模型和时间、成本结合起来，做成一个表格，可以分析财务状况。在施工管理系统中，进度、成本、设计三个方面是紧密相连、密不可分的，其中任何一方变动都会自动的反映在另外两方面上，这样可以减少预算和评估的时间，且预算的准确性也得到了提高。此外，施工项目的可预见性也得到了提高，在设计和施工初期提前找出问题。

目前，建筑施工与建造技术的信息化程度较低，主要体现在工程算量、成本核算等方面，面临着效率低、浪费大等问题。通过实施BIM来提升施工的质量与效率，减少施工人力与材料的浪费具有重要的经济与社会意义。在采用BIM设计时，通过材料的选择已经将造价的参数自动记录，可以随时生成造价清单，实现基于BIM的工程造价技术。设计者可以通过BIM赋予建筑构件时间属性，模拟施工建造工程，使其变得清晰、可视。

3)工程进度优化。运用BIM进行工程项目管理可清晰的观察到项目推进进展情况，已完成哪些分项，剩余哪些分项，剩余分项中怎么合理安排施工工序等这些问题都能借助BIM很好的得到解决。实际运用BIM过程中，对未完成的分项进行颜色区分的标注，提高可视度的同时，更重要的是能够合理组织施工工序，从而使得进度得到优化。

同时，可对整个工程项目进行WBS分解，把整个项目分成若干个组成模块，进行节点工期制定，然后根据实际施工进度进行工期考核，对建设单位而言，能够很好的掌控实际进度与节点进度的偏差情况，配合使用奖惩制度，从而使得进度得到优化，缩短工期。

4 结语

1)BIM的应用不管对建设方、设计方还是施工方带来效率的提升、技术水平的提高和管理控制力的加强都是毋庸置疑的。同时对于业主最关心的工程变更、造价、工期、工程质量是否符合规范等问题，BIM所带来的价值优势也是巨大的。

2)BIM可视化的设计方式能与业主更好的交流；参数化的设计方式使构件调整快捷准确，方案调整时只需要进行参数修改，即可达到要求，大大减少了重复的工作，提高了生产的效率；完成了用传统设计手段无法完成的任务。

3)BIM对结构安全信息进行分类、应用层的探索。该系统在实现传统结构安全信息管理系统功能的基础上，能更好地实现数据获取、管理、分析，且能科学有效化的将指令信息、监测成果进行展示，并用于指导实际工作的展开。

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Research conducted on the application of BIM project management

ZONG Ren-dong

(China Railway Communications Investment Group Co., Ltd, Nanning 530021， China)

Starting from five creative BIM points of integration, visualization, interactivity, simulation and dynamic optimization, the article connects WBS, construction schedule and source information by establishing tri-dimensional model, sets up 4D construction source information model at construction phase, studies WBS mechanism and methods, develops 5D dynamic source management system on the basis of BIM technology, and finally realizes dynamic BIO consulting, dynamic management of employee, materials and machines, timely monitoring construction cost, engineering schedule funds payment and management as well.

BIM, visualization, 5D, WBS

1009-6825(2014)36-0266-03

2014-10-14

宗仁栋(1978- )，男，工程师

TU712.1

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