基于BIM的项目管理流程研究

朱佳佳 谈 飞 周 彬

（1.河海大学 商学院 工程管理研究所，南京 211100；2.中国船舶重工集团公司 第七二四研究所，南京 210003）

当前，信息化是整个社会的发展趋势，在这种大的社会环境下，建筑行业的信息化发展突飞猛进，信息化管理成为项目管理中的新浪潮，在这种背景下BIM应运而生.BIM建筑信息模型（Building Information Modeling）起源于20世纪70年代，与CAD一样，它的出现也使建筑行业经历了一次信息技术的大洗礼，给建筑业带来新的挑战和机遇［1］.目前，国内已经有不少项目应用到BIM技术，通过项目的实施可以明确，BIM的应用确实给项目带来了价值.其中上海中心大厦是全生命周期应用BIM的典型案例，运用BIM技术对设计、施工、运营进行全方位规划，进一步推动了BIM在中国的发展势头.

作为一种全新的理念，BIM正受到国内外学者的关注，欧美国家对BIM的研究起步较早，BIM的应用已经比较成熟，并且已经从企业应用层面上升到政府层面.目前主要研究方向包括：BIM数据标准及其扩展研究、多维模型应用研究以及BIM技术与其他高科技技术相结合的应用扩展研究.同时各国也在积极制订适合国情的BIM项目管理流程与实施细则.我国BIM的应用起步比较晚，目前的研究方向主要集中在BIM的应用推广、BIM软件开发、IFC标准的研究以及某些具体项目中BIM的应用探讨.与国外相比，国内的研究更多地偏重于理论方面，由于国情与行业现状不同，必须制订出符合我国国情的基于BIM的操作流程.

虽然现阶段有不少单位已经开始应用BIM技术，包括设计单位、施工单位、业主单位等，但是各个单位都没有形成自己的应用流程，对BIM的应用还处在摸索阶段.从实现项目目标这个最终结果来看，合理的项目管理流程是实现项目目标的基础，而新技术的出现或多或少都会对现有项目管理流程产生影响.因此，构建出新的基于BIM的项目管理流程，明确各参与方的职责与分工是实现BIM应用的基础.目前还没有符合我国国情的标准或规范，BIM实施过程中还存在着很多障碍［2］.

1 二维工程项目管理流程

我国现阶段的项目管理体系采用以CAD为主要工具并结合项目管理方法，为了和采用BIM的项目管理流程区别开，本文将其称之为二维工程项目管理流程.工程项目管理发生在工程项目的全生命周期内，包括可行性研究阶段、设计阶段、施工阶段、运营管理阶段，旨在通过系统工程的理论和方法进行组织、协调、控制等，在既定的资源限定下，实现项目的工期、质量、投资等目标.

图1展示了二维工程项目管理流程的基本框架和流程，它是一种串联式的运行模式，各参与方各自负责其参与阶段的项目实施与管理.二维的项目管理实施流程经过多年的实践，各方的职责权限已经很明确，各参与方对实施程序也很熟悉.但对于业主来说，由于存在专业知识不足的缺陷，对整个项目的控制能力不强.

图1 二维项目管理实施流程

传统的项目管理流程存在着如下几个缺陷：1）项目各阶段相互割裂，导致项目信息割裂，前后阶段的信息不连贯，对参与各方来说存在着信息不对称的情况；2）信息交换方式杂乱，是一种分散的信息交换方式，信息传递速度慢，各个参与方必须与其他所有参与方进行信息交换才能获取自己所需的信息并将信息传递出去；3）各参与方处于相互独立的状态，多数流程是企业内部的，从项目整体角度来说，缺少协同工作的平台；4）项目信息以不同的形式分散存在，给项目信息管理带来很大的不便.二维工程项目管理中存在的这些弊端降低了工程项目管理的效率，制约了工程项目管理的发展，也给建筑业的信息化管理带来不便.

而BIM技术的引入可以很好地解决二维项目管理实施流程中的这些缺陷.BIM强大的信息整合能力，有效整合了建设项目的所有信息，包括项目属性信息以及管理行为信息，提高管理效率的同时提升了各参与方对建设项目的控制力.对于大型项目与异形项目来说，BIM的管线综合能力以及施工模拟等技术可以提高各参与方对项目的主动控制能力.BIM数据库为建设项目的协同管理提供了基础，为建设项目参与方提供了协同工作的平台，提高交流沟通的效率.另外，BIM模型随着项目的进展不断完善，跟随项目一起成长，使业主能够真正实现对项目的全生命周期管理.

2 各参与方的BIM管理流程

二维项目管理流程是一个长流程，从项目前期开始到项目运营维护是由多个阶段组成的，项目管理中更多的是事中控制与事后分析.而在项目管理中，事前控制也被称之为主动控制，是效率最高的环节，但在二维的项目管理流程中并不能很好地实现.BIM技术强大的管线综合能力以及模拟能力能够为项目各参与方实现事前控制提供基础.鉴于此，可以基于强化事前控制这个原则来构建新的基于BIM的项目管理流程.

工程项目在不同的阶段由不同的参与方执行，只有各个参与方相互配合、协同工作才能顺利地实现工程项目的目标.

2.1 设计单位的BIM流程

在传统二维CAD设计中，最明显的缺陷就是信息之间没有关联性，所以一旦发生设计更改，相应的平面图、立面图、剖面图等都必须手动修改，这就导致设计团队很大的精力都放到了改图上，而且很容易出现漏改、前后信息不一致的情况，设计周期、成本也会随之增加.另外一个缺陷就是，各个专业的设计是分开的，等最后施工时才能发现各管线之间的碰撞问题，而基本上碰撞都是不可避免的.因为BIM参数化建模的特性及其强大的管线综合能力，设计单位不再需要被动地等待施工时发现问题再做修改，而是可以提前在设计过程中发现并修改.对于小型简单项目，BIM的管线综合能力可能并没有太大的优势，但在大型项目以及异形项目等复杂项目中，BIM正发挥着越来越大的作用.设计单位应用BIM的管理流程如图2所示.

图2 设计单位BIM流程图

图中BIM碰撞检测以及BIM管线综合是新增加的两个流程，它们分别发生于初步设计之后以及施工图设计之后，这两个流程是目前比较常用的.根据业主要求或项目的具体情况不同，还会有其他流程增加［3］.比如，绿色设计时可通过日照分析、能耗分析、风环境分析等分析软件通过BIM模型进行模拟分析，辅助绿色设计.与二维CAD设计相比，设计单位不再需要交付大量的的纸质文档，而是直接交付设计BIM模型.对于设计单位来说，其主要职责就是协同项目管理，根据业主的要求进行设计，构建BIM模型（包括了水电、暖通等各个专业的BIM模型），并对其构建的模型的正确性负责.

设计单位的BIM流程与传统模式相比最大的区别在于：1）将设计人员从大量的设计图纸与二维平面图形中解脱出来，设计单位不再需要交付大量的的纸质文档，而是直接交付设计BIM模型；2）建设项目中设计单位的介入时期发生改变.因为建设项目最初的BIM模型是由设计单位提供，所以，设计单位需要在早期项目决策阶段就参与进去，这样才能更好地理解业主的意图；3）工作流程有所改变.通过碰撞检测与管线综合，设计阶段就解决了传统二维设计中需要在实际施工中才能发现的问题，将部分设计更改提前到设计前期，大大减少了了后期的设计更改，从而提高设计效率，节约时间；4）设计单位职责发生改变.设计单位主要职责就是协同项目管理，根据业主的要求进行设计，构建设计BIM模型（包括了水电、暖通等各个专业的BIM模型），并对其构建的模型的正确性负责.

2.2 施工单位的BIM流程

施工单位主要利用BIM虚拟建设的功能，通过对施工过程进行模拟，提前发现施工中可能存在的问题并及时改进，防患于未然.施工之前，施工单位进行管线碰撞检查，提前排除构件间的碰擦，调整设计，不用等到实际施工时发现问题才进行设计变更；另外可以利用BIM模型的4D模型进行施工进度的安排，合理安排好资源的采购与组织，避免资源的冲突.同时BIM技术还可以与激光扫描、GPS、移动通讯、RFID和互联网等其他高科技相结合应用到施工管理的现场跟踪中.

施工单位采用BIM运作流程主要包括以下几个步骤（流程如图3所示），首先根据业主的招标信息，初步制定3D施工方案并实现可视化，然后根据施工方案编制投标文件，参加投标.若中标，则进一步将可视化的施工方案细化，通过不断改变不确定因素，采用BIM的施工模拟技术比选出优化的施工方案并用于指导施工.施工单位的职责除了进行实体建造外还需完成对BIM模型的扩展与维护，并在项目竣工后将完整的BIM模型移交给业主.

图3 施工单位BIM流程图

在新的流程中，施工单位的前期成本较传统模式有所提高，实际开始施工时间节点有所延后.实际施工之前，施工单位需要反复进行施工模拟，排除构件间的碰擦，安排后期施工中所需要的施工安装空间.通过细化施工方案可能会产生不同的施工方案，因此施工单位还需要通过模拟优选出比较合适的施工方案.而这些，都需要相应的人力、物力投入，因此前期的成本与时间会较传统模式有所提高.

与传统模式相比，另外一个比较大的区别是，施工单位能实现成本动态管控.在BIM模型中，构建信息不仅包括几何尺寸、材料信息，价格，供应商等施工成本信息也包括在内，结合无线射频技术，施工单位可以实时跟踪项目进度，从而可以实现成本的实时动态管控.

2.3 业主的BIM流程

现阶段BIM的应用与发展，业主是BIM技术的最大获益人.同时，在新的项目管理流程中，业主也起着主导作用.BIM的应用为项目各参与方提供了信息交流的平台，加强了业主方对建设项目的控制力，有效克服了业主方工程专业知识不足的缺点，对业主来说，对项目进行全生命周期的管理也成为可能，特别是运营阶段的管理.对于建设项目来说运营阶段是时间最长的阶段，也是成本花费最大的阶段，从长远来看，BIM在运营阶段的运用是未来BIM给业主带来利益最大的阶段.运营阶段的所需要的信息主要包括设施三方面的信息，分别是法律（建筑编号、出租信息、各项法规等）、财务（运营收入、折旧、维护成本等）和物理信息（来源于交付时的各项运作参数）.利用BIM模型中的信息可以对建筑物进行空间与设施运营管理，实现能源管理、设施维修、租金管理等功能，全面提升BIM的应用价值.

业主单位的BIM流程如图4所示.业主运用BIM技术的运作流程主要包括以下几个步骤，首先业主通过招标选取能够进行3D设计的设计单位，设计单位根据业主的意图设计出可行的3D设计方案；然后业主进行施工招标，要求施工单位能够提供3D的投标方案，并根据3D投标方案进行评标，选定出合适的施工单位后将设计单位交付的3D模型移交给施工单位，由施工单位在施工过程中进行模型的维护与扩展，直至项目竣工完成后连同项目一起交付给业主；最后，业主根据此模型进行项目的维护与运营.

图4 业主单位BIM流程

3 基于BIM的项目管理流程构建

从项目管理角度来说，BIM应用于项目管理中的流程是协作式的流程，发生的所有管理行为都是基于同一个BIM模型.不管设计单位还是施工单位都是在同一个模型上进行扩展与应用，最后交付给业主的除了实物外还包括BIM模型.基于BIM的项目管理流程与工作内容还是与二维项目管理流程大致相同，BIM在项目管理中的改变体现在对信息流程和业务流程的改变.信息流程的改变是指由传统的分散式信息传递模式转变成基于BIM数据库的信息传递模式，各参与方只需将信息数据提交至BIM信息数据库，其他各参与方就可以获取项目信息，同时也可以在BIM数据库中获取自己相关的信息，这种信息交换模式简化了信息的传递路径，提高了信息传递效率.业务流程的改变主要是指与传统项目管理流程相比项目管理任务前移.用BIM的管线综合以及模拟施工，可以提前发现施工中可能存在的问题，规避风险，有效降低工期、成本增加的风险.

基于BIM的项目管理流程如图5所示.新流程主要是基于前文的，强化事前控制这一原则，在前文探讨的各参与方的项目管里流程基础上构建的.新的流程中，总的管理流程不变，但是工作内容增加了关于BIM模型的构建与维护部分以及通过BIM模型进行模拟分析等.

图5 基于BIM的项目管理流程

与传统流程相比，新的项目管理流程工作内容不变.设计阶段的概念设计、方案设计、初设等包含在BIM建模中，设计单位的交付成果不再是简单的CAD图纸，而是BIM模型；施工阶段，项目的三大目标控制通过BIM模型的来实现，施工单位可以利用BIM模型的4D模型进行施工进度的安排，并通过BIM技术与RFID技术相结合获取建设项目实时动态，以此进行成本的动态管控；后期运营管理阶段，除了工程实体的交付外还包括了BIM模型的交付，这个模型将伴随着建筑物的全生命周期，为业主后期的运营管理提供信息支持，真正实现项目的全生命周期管理.

4 结 语

BIM技术可以为建筑业带来全新的发展，但是它的效用在现阶段尚未有效地发挥出来.BIM的应用对项目管理的流程改变是BIM在实施过程中不得不面对的问题，基于该问题，文章从传统项目管理流程出发，分析其存在的缺陷，并通过各参与方的BIM管理流程构建出新的基于BIM的项目管理流程，为BIM的推广与运用奠定一定的基础.文章所构建的管理流程还需要实际案例来验证与完善.

［1］ 何关培，李 刚.那个叫BIM的东西究竟是什么［M］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

［2］ 李 恒，郭红领，黄 霆，等.BIM在建设项目中应用模式研究［J］.工程管理学报，2010，24（5）：525－529.

［3］ 应宇垦，王 婷.探讨BIM应用对工程项目组织流程的影响［J］.土木建筑工程信息技术，2012（3）：52－55.

［4］ 何清华，钱丽丽，段运峰，等.BIM在国内外应用的现状及障碍研究［J］.工程管理学报，2012（1）：12－16.

［5］ 彭栋宇，陈建国，杨丹珩.建筑业信息共享技术研究现状与应用分析［J］.建筑经济，2010（10）：18－22.