基于BIM虚拟技术工程项目精细化管理

余　倩， 唐建伟， 胡计兰， 元建民， 龚培雷

(1. 广州军区空军工程建设局，广东广州 510405； 2.总参谋部管理保障部基建营房局，北京 100085；3.南京军区空军机场营房处，江苏南京 210018)



基于BIM虚拟技术工程项目精细化管理

余倩1， 唐建伟1， 胡计兰1， 元建民2， 龚培雷3

(1. 广州军区空军工程建设局，广东广州 510405； 2.总参谋部管理保障部基建营房局，北京 100085；3.南京军区空军机场营房处，江苏南京 210018)

随着建筑工业化的发展，建筑信息模型(BIM)技术贯穿于决策、设计、招投标、施工、运营等阶段，得到了广泛的推广与应用。文章从项目全寿命周期管理理念出发，阐述了工程精细化管理“精、准、细、严”的特点，论述了BIM虚拟技术在工程项目精细化管理应用的重要性。工程实践表明，在项目实施的不同阶段充分应用BIM技术，可以实现项目经济价值最大化，大大提高工程管理的效率和效益。

BIM；工程管理；精细化管理；项目全寿命周期

随着现代建筑结构大型化、规模化、工业化发展趋势，建筑设计、施工、维护复杂程度愈来愈高，工程项目全寿命周期管理难度也越来越大。建筑产品具有多样性、固定性、体型庞大的特点。当前建筑业普遍存在“点多面广、劳动密集、机械化程度低”的现象，单纯依靠“进度、成本、质量、安全”指标控制，难以在事前统筹规划。因此，必须将现代企业管理理念引入至工程项目管理中，将先进管理方法与虚拟数字技术相结合，克服传统项目管理手段单一性和局限性，才能满足现代建筑工程施工的要求。

1　项目精细化管理

20世纪初期，泰勒在常规管理理论基础之上提出企业精细化管理理念。通过对目标分解和细化，简化完善管理体系和流程，分阶段规范化实施(PDCA)并动态纠偏，最大限度降低资源消耗和管理成本[1]。精细化管理核心是通过专业化、系统化、数据化、信息化(PSDI)手段，将笼统模糊目标用量化评价指标取代，最终实现抽象战略决策向具体明确措施的转化。企业精细化管理作为一种现代管理理念，应用到工程项目管理建设前期、施工期、运营维护期三个阶段，则可以分别进行决策、计划、物资、技术、质量、成本等细化和量化，加强流程化实施过程中整体沟通与协作，提高项目管理的效率。

2　BIM技术概念

BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型技术作为建筑工业化发展的典型应用，具有多维度建模、参数化管理、可视化更新、数据信息互联互通等特点[2]。传统的CAD图纸作为信息传递的载体，存在简单二维、不够直观、专业协调差、设计变更复杂等缺点，建筑从业人员需二次处理繁杂的文字、图形及表格等数据，不利于各阶段工程管理人员之间的沟通与信息传递，且易造成因信息管理混乱带来管理成本加大的风险。基于BIM多维信息技术的项目全寿命周期(建设前期、建设期、运营维护期)工程管理，可形象地展示项目实施各阶段、各部件的详细信息，实现决策建模、设计优化、工程算量、虚拟施工、数据化运营维护等目的，将工程项目从建设到使用所有孤立的信息串联起来，消除了局部“信息孤岛”现象。

3　项目全寿命周期管理应用

3.1前期决策阶段

工程项目决策是将建设意图转换为定义明确、系统清晰、目标具体且具有策略性运作思路的系统活动。建设单位利用BIM技术建立功能定位明确的建筑实体模型，综合考虑结构选型、征用地范围、经济效果评价、社会环境和市场等影响因素构建项目系统框架，从项目可行性、建设总投资、使用能耗等不同方面量化分析与论证。同时，新建项目BIM决策数据档案可与类似工程进行直观对比，预测估算出项目工程总造价，确定项目最佳投融资计划和方式，编制项目建议书和可行性研究报告。

3.2项目设计阶段

传统的设计模式一般为流水化作业。首先，建筑设计师根据业主要求给出初步设计方案，如效果图、平面图、立面图等；其次，结构、给排水、暖通、电气等按照设计意图分别进行专业技术设计；最终，设计单位集成各专业设计成果，提供满足施工要求的施工图。通常劳动作业量大、沟通协调繁琐、设计周期较长。然而，利用BIM技术创建工作平台则可将各专业设计师统一协同办公，基于同一模型进行编辑与修改。如建筑师根据使用功能要求对建筑平面布局进行更改，修改信息则实时传输至其他专业工程师，结构师根据信息调整参数进行受力分析，暖通工程师同步调整设备规格和参数，安装工程师进行管线布局校对、模拟调试等，避免繁多冗长的沟通联络环节，缩短设计周期时间。

3.3招投标阶段

工程项目进入招投标阶段，建设单位通常提出施工工期合理、质量标准高、投资回收期短、经济效益大等要求，这要求招标内容与施工过程尽量吻合。招标前，通过导入建筑构件经济数据信息，可以计算出BIM实体模型工程量，根据计价规则套用定额快速编制工程量清单和招标控制价。进入现场踏勘和投标答疑环节，由于BIM模型融合了地形地貌、地质水文条件、地下管线及构筑物等信息，投标人可以考虑综合现场实际情况，综合选择最优化施工方案进行投标报价，减小投标偏差。

3.4工程施工阶段

3.4.1现场平面布置

BIM施工现场三维布置软件可以将常规CAD、3Dmax、GCL文件导入并创建三维模型，按照安全文明施工、绿色施工、环境卫生等规范要求自动生成规划方案，并且可根据项目类型计算施工临时用水量和临时用电负荷量。开工前，项目管理人员利用软件进行虚拟平面办公区、生活区和施工区划分，科学设计现场临时道路和临时排水系统；BIM软件三维现场实景仿真模拟，可全面评估施工过程中光、噪声、粉尘及废弃物等污染等级，通过虚拟设置封闭围挡、平面绿化、防尘降噪设备、降害回收设施，尽可能降低对周围社会环境的不良影响[3]。

3.4.2虚拟仿真施工

工程施工涉及土建、暖通、给排水、电气安装等专业众多，建设过程中常出现主体结构与装修不符、节点复杂、管线交叉碰撞、标高净空过低等问题，随之产生大量设计变更、返工窝工、工期延误及资源浪费现象。利用BIM虚拟施工技术，在图纸会审阶段实现各专业协作和图纸优化，施工前通过仿真合理划分施工段、施工过程及流水作业面；施工中将时间维度融入到三维立体模型，实时掌握施工计划与实际进展之间进度偏差，便于各工程参与方协同动态纠偏[4]。实践表明，运用BIM三维虚拟数字技术，不仅可以解决施工平面场地优化布置、机械设备调控、复杂管线排布、特殊工艺流程实施等问题，而且可以减少施工质量通病和排查安全隐患，提高项目施工管理经济效益。

3.4.3质量安全管理

施工质量和安全作为项目管理的重点，及时将施工现场隐患进行反馈和处理显得尤为重要。在BIM系统中，利用BIM模型模拟施工方案建造施工，可将三维模型与施工现场质量安全问题对接，将质量或安全问题进行快速、精准定位，采用仿真实验手段检验隐患应急处理措施和预案可操作性，在事前避免发生质量安全事故。施工参与方就问题处理状态及时交换意见，实时跟踪问题处理进展，问题解决后及时归档。由于BIM采用数字化图纸，计算机可以充分发挥检索、判别、处理、反馈等优势，通过指令信号将捕捉到的建筑模型特征信息(如钢筋布置、预留孔洞的位置、预埋件尺寸等)并传输至施工现场，从而建立“人-机-人”联络机制。

3.4.4数据信息管理

通常，建筑工程结构设计复杂、系统功能庞大、数据信息众多，从施工层面对项目管理提出的要求更高。基于BIM技术创建信息交流平台可实现建筑项目信息资源共享，如从BIM模型提取截面尺寸、位置、标高、材质、工程量、施工时间、责任人等建筑信息数据，使得建设单位、勘察单位、设计单位、施工单位、监理单位五方责任主体对现场了如指掌，实现简约化、模块化、集成化管理模式，降低建筑施工的管理难度。

3.4.5合同造价管理

在工程合同造价管理中，引入该技术不仅实现了管理与技术的创新，而且打破了传统造价中信息共享、协同壁垒的局限性。实践表明，BIM技术与互联网技术的有效结合，加强了对各参与方的成本控制，减小了资金的投入使用，使建筑市场价格更加公开化、透明化和规范化。同时，BIM技术促进了建筑产业由粗放型向集约型转换，有助于提高工程造价的精细化管理。宏观层面上，不仅降低了工程造价，实现了低碳、绿色生产的目标，符合我国建筑业可持续发展的目标；微观层面上，还体现了传统工程技术向现代数字技术创新转型的工作理念。

3.5运营维护阶段

基于施工单位提交的竣工图纸和BIM三维模型，建设单位可将其移植到运营维护信息集成系统平台。运营期间，BIM技术提供全面的建筑信息数据，实现基础数据管理的智能化、自动化与信息化；通过各设备构件设置条形码、二维码等识别手段，为设备设施的管理与维护提供全面、高效的信息化技术支持，发挥业主方BIM使用效益最大化。

4　结束语

工程精细化管理作为建设项目全寿命周期管理价值最大化的有效手段，在各阶段应用BIM 技术不仅可以提升我国建设行业生产力，还可以提高综合集成管理质量和水平。然而，BIM 应用过程中也凸显了行业体制滞后、标准不完善、全寿命期集成、软件信息交互等诸多问题，进一步深入推广BIM技术并使其标准化，为 BIM在我国的广泛应用起到重要基础研究作用和价值。

[1]贾先国.工程项目施工精细化管理探讨[J].西安建筑科技大学学报: 社会科学版,2009,28(4):26-29.

[2]何清华,钱丽丽.BIM在国内外应用的现状及障碍研究[J].工程管理学报,2012,26(1):13-16.

[3]《建筑施工手册》第5版编委会.建筑施工手册[M].5版.北京:中国建筑工业出版社,2013.

[4]蒋爱明,黄苏.BIM虚拟施工技术在工程管理中的应用[J].施工技术,2014(15):86-89.

余倩(1986～)，男，硕士，助理工程师，国家注册一级建造师，国家注册造价师，主要从事工程技术与施工管理。

TU712.1

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[定稿日期]2016-03-29