浅谈BIM技术在施工管理中的优化

徐丹丹 刘 喆 杜志鹏

(吉林建筑大学管理学院,长春 130118)

近年来,随着我国对信息技术发展和信息技术利用的重视,信息技术和信息管理也在建筑领域中得到深入研究,尤其是作为整合建筑项目各阶段数据解决原有碰撞问题的BIM技术.在住建部十二五规划出台前,BIM技术大部分应用在设计工作上,而在施工过程中的应用却是甚少,据统计由于工程失误造成返工的施工企业高达43 %,造成严重的资源浪费,所以BIM技术在施工阶段的应用也尤为重要.现阶段,对工程项目管理一般仅依靠项目管理人员的经验,然而个人经验具有主观性和片面性,不能有效地解决项目施工过程中存在的问题.本文将针对BIM技术在施工管理过程的应用,分析BIM技术的应用如何有助于项目管理人员解决工程项目实施过程中存在的问题.

1 BIM 技术简介

建筑信息模型(Building Information Modeling,简称BIM),是建筑物在设计和建造过程中创建和使用的“可计算数字信息”.这些数字信息能够被程序系统自动管理,使得经过这些数字信息所计算出来的各种文件自动的具有彼此吻合、一致的特性[1].作为一种全新的管理理念,为建筑业的蓬勃发展做出了重大贡献,被称为建筑界的第二次革命.BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点,它不再依靠复杂抽象的二维图纸,而是以形象的三维模型作为建设项目的信息载体,为建筑工程各个专业相关人员之间的协作、沟通和交流提供了平台,减少了建设项目因为信息传递失误或信息流失而带来的损失,以及降低外部因素对工程项目所带来的风险,提高了工程质量,节约成本，缩短工期.

图1 施工操作优化流程图

2 传统施工管理的缺点与不足

(1) 施工现场管理的不足. 传统的施工现场管理方法不能对施工现场生产要素进行有效的计划、组织、控制和协调,使施工操作不能按其预定的目标实现优质、高效、低耗、安全的生产,且不能及时有序地解决现场出现的各种生产技术问题.施工现场管理的不足将导致一系列的质量、成本、进度和安全问题,施工现场的管理混乱将会使施工人员的人身安全得不到很好的保障.同样,建设项目质量一旦出现问题将会严重影响到使用者的生命安全,更有可能会导致返工事件的发生,致使项目成本增加,进度延误,最后就会导致施工企业不能很好的履行合同,使企业信誉受到严重的损害,对企业的长远利益不利.

(2) 进度管理方面的不足. 随着科学技术的发展,各种工程机械在施工中的应用越来越普遍,这虽然大大提高了工程施工的效率,但在很大程度上受人为因素的干扰,例如:施工人员对施工图纸的理解,对施工工艺的掌握和操作技能水平等因素都可能严重影响项目的实施计划,如果施工人员不能很好的理解施工图纸,那么就很可能导致大量的返工,造成不可估量的损失.在项目施工过程中,常常会出现建设单位的资金计划、供货商的材料供应计划与施工进度不匹配,这种状况往往是由于施工单位与业主、供货商的信息沟通存在滞后、不充分与不彻底产生的,沟通的不畅将会导致施工单位不能按照施工计划进行施工,造成项目的进度拖延[2].

(3) 成本管理方面的不足. 传统的施工成本管理中,由于建设项目工期较长、数据量大、收集复杂而且速度较慢,从而导致短周期成本分析困难、效率低.这种成本管理方法不能及时的收集和处理施工过程中出现的大量数据信息,无法对成本信息做到正确的选择与使用,不能及时准确地发现成本管理中所存在的根本问题及原因,难以对症下药,不能及时的采取有效措施降低成本,使效益大量流失.

3 基于BIM对施工管理的改进

(1) 施工操作优化. 为了解决传统施工现场管理中存在的问题,施工单位相关人员应该采用BIM

技术建立基于时间维度上的4 D虚拟模型,进行施工操作模拟.利用BIM中的碰撞检测技术分析复杂结构和构件在时间和空间上的施工操作程序是否合理,如果存在碰撞或偏差,应该立即修改施工方案,然后再进行施工模拟.循环下去直到选择出可行性的最优方案(如图1所示).

同时,还应该通过建立施工场地动态时空模型,研究空间碰撞检测算法,实现场地设施之间、施工机械之间以及施工机械与主体结构之间的碰撞检测[3].这样就可以最大限度地合理分配和利用施工资源,保证工程施工的顺利进行.

(2) 施工进度优化. 通过BIM技术的信息集成管理对施工进度计划进行主动控制、动态优化,可以减少因资金和材料供应因素、环境因素、空间碰撞以及对施工图纸理解不到位等因素对项目进度的影响,从而保证建设项目的顺利进行.

基于BIM的4 D模型包含了建设项目完整的数据信息,是将建筑模型与进度计划结合起来的虚拟建造,通过生成与施工进度计划相配合的材料和资金供应计划,从而避免了资金和材料供应不合理对施工进度产生的不良影响.可以检查项目的进度计划在时间安排上是否合理,工作之间的逻辑关系是否准确,通过模型对工程重点和难点的部位进行分析,制定施工计划,划分流水段,从而对项目的进度计划进行检查和优化.BIM技术拥有强大的信息处理功能,可以将项目各参与方的意见和建议进行交流与汇总,并进行施工工序模拟,这样不仅有效降低了建筑事故的发生的概率,还做到发现问题及时解决以及协调沟通的理想效果.BIM技术通过引入三维、四维以及可视化强大功能,实现了对建筑物物理结构和功能特性的数字化表达,可以消除以往图纸缺少直观性的缺陷,还可以使施工人员更直观、更深层次地理解施工图纸和施工方案要求,减少因施工人员对施工图纸理解错误而给施工过程带来不必要的问题,提高施工速度.BIM技术可以将三维模型放置在虚拟的周围环境之中,通过分析周围环境可能对工程项目施工进度产生影响的因素,从而制定应对措施,降低环境因素对施工进度的影响,优化施工方案.施工进度优化是一个不断调整的过程,通过反复模拟施工方案,发现问题及时改进,从而制定出最有效的施工进度计划来指导施工[4].

(3) 施工成本优化. BIM技术在处理工程成本管理中有着巨大的优势,通过建立BIM的5 D施工资源信息模型(5 D=3 D实体+时间进度+成本)关系数据库,让实际成本数据及时进入5 D关系数据库,而且对应的成本汇总、统计、拆分报表同时可得,这样可以减少工程量计算时受人为因素的干扰,得到更加准确客观的成本数据.同时建立基于BIM的5 D实际成本数据库,使汇总分析能力大大加强,极大减少了汇总分析的工作时间,使短周期成本分析不再困难,提高了工作效率.另外,通过对施工过程可视化模拟,能够清楚地查出施工成本使用的具体情况,对是否需要花费这部分成本能有一个正确判断；同时对各成本进行实时盘点动态监控,提供实际数据,而且可以多维度汇总分析成本报表,因此增加了成本核算的准确性.同时产生的实际成本数据能够作为相关依据,减少索赔事件的发生.

4 案例分析

世博文化中心项目是一座全面运用BIM技术的代表性项目,由于该项目从结构到功能都非常复杂,为了保证施工的顺利进行,在工程施工阶段采用了BIM进行辅助管理,BIM技术的采用大大提高了项目的施工效率,有效地避免了返工事件的发生,减少材料浪费,使建设项目按照预定工期完成,并最终实现项目的经济性和价值性.本工程利用BIM的软碰撞功能对钢结构和幕墙施工进行碰撞分析,检测出可能发生的问题,进而合理地安排了施工工序和时间,在施工进行之前将施工冲突问题成功解决,极大地提高了施工效率.同时,利用BIM技术进行三维大样出图和漫游动画的形式对施工过程进行模拟,让施工操作人员更直观、更深层次地理解施工图纸和施工方案要求,更准确地指导施工,避免拆改现象的发生.通过建立BIM的5 D施工资源信息模型关系数据库,对项目成本进行动态管理,使项目管理者能够快速准确地得到项目的实时成本数据,大大降低了不可预见费.

5 结语

本文通过阐述基于BIM技术在施工操作、施工进度、施工成本中动态优化管理的应用,结合具体的案例分析,说明了BIM技术可以解决传统施工管理方法的缺点与不足,实现对工程项目进行主动控制、动态管理,展示了其在施工管理中的优越性.尽管 BIM 技术在施工领域的应用还处在起步阶段,还有待于完善和发展,但BIM 技术的发展与推广会对我国工程项目管理信息化的发展具有重要的理论意义和实际意义.

参 考 文 献

[1] 维基百科.建筑信息模型http://zh.wikipedia.org.shtml.

[2] 赵 彬,王友群,牛博生.基于BIM的4D虚拟建造技术在工程项目进度管理中的应用[J].建筑经济,2011(9):93-95.

[3] 张建平.基于BIM和4D技术的建筑施工优化及动态管理[J].中国建筑信息,2010(2):18-23.

[4] 李红学,郭红领,高 岩,刘文平,韦笑美.基于BIM的桥梁工程设计与施工优化研究[J].工程管理学报,2012,26(6):48-52.