浅析BIM技术在建筑工程项目管理中的应用

张德军

（兰州交通大学 基建规划处， 甘肃 兰州 730070）

1 BIM基本概念

BIM 技术起源于美国，最早由学者 Chuck Eastman提出(1975 年)。他当时将该系统形容为“建筑描述系统(Building Description System)”。后由 F.Tolman教授将完善后的系统命名为“Buliding Information Modeling”。

何谓 BIM 技术？简单来讲，BIM 是基于三维数字基础，集成了建设工程项目各相关信息的工程数据模型；同时又是一种可应用于设计、建造和管理各阶段的数字化技术。采用国际标准组织设施信息委员会(F.I.C.)的定义简单描述BIM的功能：“BIM 是在开发的工业标准下对设施的物理和功能特性及相关的项目全寿命周期信息的‘可计算、可运算’的形式体现，从而为决策提供支持，以更好地实现项目的价值。”BIM 技术一直伴随着不断的发展和完善，使得业内对其概念进行准确的定义和解释变得更加困难，但总体可以概括为以下几方面：首先，强调它不是仅仅局限于传统项目管理的施工阶段，而是全生命周期的数据信息模型；其次，是对工程最小实体构件的数字化表达；最后，它是一个各方工作人员可以进行创建、管理和共享的动态数据平台。

近年来，BIM 技术在国内工程行业领域比较热门。各方一致认为其将会引领建筑信息化未来的发展方向，也必将引起建筑行业及其相关行业的革命性变化。国内一些重大项目，如北京奥运“水立方”、上海世博会场馆、北京“中国尊”、深圳平安金融中心等，都使用了该技术。在发达国家和地区，BIM 技术的应用更加成熟，如：美国在工程建设行业应用 BIM 技术的比例，由 2007 年的 28% 增长到 2012 年的 71%；韩国规定 2016 年前全部工程项目均需应用 BIM 技术；我国香港特别行政区也于 2009 年 11 月发布相关标准，计划在 2016 年将 BIM 技术覆盖到香港房屋署所管辖的所有项目。我国正式宣告制定 BIM 标准工作的启动是住建部发布的《关于印发 2012 年工程建设标准规范制定修订计划的通知》；2017 年 3 月 5 日，国务院《政府工作报告》中写入了“加快 BIM 技术在建筑业应用”。

2 BIM技术的主要特点

2.1 覆盖面广

BIM 技术不仅仅是一个系统模型，针对的不是建筑工程中的某一方面、某一环节或某一方，而是贯穿于整个建筑项目的规划设计阶段、施工阶段及后期营运管理阶段的全寿命周期；除此还可以从施工组织模拟及进度、质量、安全和成本等多方面进行控制。同时，它也面向建筑项目各参建方。业主方、设计方、施工方、监理方等都可使用该技术，来提高自己的工作效率。

2.2 可视化强

在以往结构形式比较简单的时候，通过对二维的平面设计图的想象，就能得到一个大概的建筑轮廓。但是随着对结构力学性能研究的不断深入，建筑的结构形式朝着多样化、复杂化的方向发展，传统的设计图纸已经很难适应现代建筑。BIM 技术实现了“所见即所得”。与传统的设计单位所给出的“视觉效果图”不同的是，BIM 的可视化不仅是施工时构件的可视化，更多的是整个建筑过程的可视化；不仅可以展示出设计意图，更重要的是实现了项目设计、建造及运营等过程中的讨论和决策等的可视化。

2.3 模拟性强

BIM 技术的模拟，不仅仅是对建筑结构形式上的模拟，而是结合时间与空间对建筑结构给予现实情况的模拟。比如：模拟突发情况下，如火灾、地震等发生时人员的疏散；模拟日照情况、热能环境和结构通风情况等。这些模拟效果都是传统技术手段所无法实现的。

2.4 协调性强

一个完整的建筑项目是在多部门参与下完成的。当然，在碰到问题的大多数情况下，也需要相关多部门配合进行解决，但这只是当出现问题后才开始进行的协调。BIM技术最大的价值就在于提前进行协调，为各参建方提供一个三维的设计信息交互平台，将各专业模型进行交互合并，为协同工作提供可能性。

3 BIM 技术在建筑工程管理各阶段的应用

3.1 BIM 技术在设计阶段的应用

传统的基于二维状态下的 CAD 设计，不可避免地会出现一些设计错误。如：各专业的碰撞、设计缺陷等问题只有在后续的施工过程中才会得到反馈，有时候不得不进行设计返工。这些问题使用基于三维状态的 BIM 技术的建模设计过程，就可以在设计阶段得到解决。在 BIM 技术的支持下，各个专业通过相关三维设计软件协同工作，在实际过程中做到“你中有我，我中有你”。比如通过欧特克开发的 Auto CAD、Revit、Autodesk Robot Structural Analysis 等系列软件，使得结构工程师、设备水电工程师可以直接使用建筑工程师完成设计后所保存的 BIM 模型进行各自的设计。这就实现了各个专业间数据的互通共享，实现了在施工前对各专业设计进行协调，以避免矛盾的出现。同时，在 BIM 技术的支持下进行设计，还可以对设计方案进行迅速的对比和分析，以得到优化后的方案。造价单位采用 BIM 条件下的三维算量软件，可以迅速地计算出成本。

3.2 BIM技术在施工阶段的应用

(1) 项目施工是将设计意图变为实物的一个过程。其中包含了许多环节，而 BIM 技术完全可以贯穿到整个施工过程中来。对于施工方来说，BIM 技术可以发挥其三维立体模型的优势，将传统二维图纸所不能表达的模糊内容进行准确形象的呈现，加深了施工人员对设计意图的理解。

(2) 可以集合算量软件和使用 BIM 技术建立的施工阶段的模型，对每个施工工序(如桁架杆件的工厂预拼)、每个工区及每个时间段的工程量和施工成本进行精确计算；同时根据施工进度进行及时的成本统计分析。实现了施工成本的动态管理，增强了施工单位对后续施工成本的管控。

(3) 使用 BIM 技术可以有效控制施工进度和施工质量。比如，结合 BIM 技术与互联网，建立一个储存施工材料及相关机械设备的信息模块，在实际施工过程中，就能够根据信息模块进行材料及设备的准备和检查，确保施工材料与相关设备满足施工要求，进而为施工质量和施工进度提供物质基础；同时，利用 BIM 技术对施工流程进行准确的模拟，为实际施工制定相关规范与标准，为工作人员施工提供参考依据。当遇到问题时，相关方可以利用基于 BIM的协同工作平台，根据实际情况提取各自所需要的信息，对信息传递的准确性和效率做出保证。因此，在施工进度控制中，BIM 技术的应用有助于工作人员更加全面地掌握施工的进展情况，为工程高质量地顺利建成提供保障。

(4) 施工安全管理也是施工阶段很重要的一个环节。当发生事故时，不仅施工人员的生命安全受到了威胁，而且也会影响到施工进度，甚至会给企业带来难以估计的损失。以往施工单位降低事故发生率的手段，往往是通过对施工过程中的安全隐患进行排查。但这无法完全和有效地避免事故的发生。而采用 BIM 技术，就能够通过对建筑施工的整个过程进行模拟分析，主要是一些施工细节的展示，让施工人员大致明确可能出现安全隐患的环节和关键点，方便施工人员提前采取相关的安全控制措施，将安全隐患扼杀在萌芽阶段。

3.3 BIM 技术在竣工验收阶段的应用

在建筑项目的竣工验收阶段，最重要的就是严把质量关。因为在整个建造过程中的所有相关信息，均可以通过BIM 技术汇集到信息资源共享平台系统中去。有了这些数据信息的支撑，可以更有效地提高项目检验的科学性和准确性。

3.4 BIM技术在运营维护阶段的应用

在传统的建筑项目运营维护过程中，会出现建筑空间的规划和使用不合理、建筑能耗大、安全维护缺乏周期性和科学性等一系列问题，而且也加大了运营维护成本。BIM技术在该阶段则体现出了强大的优势。首先，解决了传统运维管理操作过程中的信息丢失和信息搜索困难的问题，实现了设备参数和维护信息等的管理储存。其次，借助BIM 技术可视化的优点，可以为运维管理人员提供直观的(如水电等设备的)三维视角。此外，还可以借助BIM技术进行仿真模拟和识别潜在危险，进行相应灾害的模拟及提出系统的解决方案和应急措施，减少生命和财产的损失。

BIM 技术在建筑工程全寿命周期项目管理各阶段应用流程，如图 1 所示。

4 结 语

图1 建筑工程全寿命周期项目管理流程图

虽然 BIM 技术在建筑行业的应用已经比较广泛，但是不可避免地也遇到了一些问题，比如：缺乏 BIM 复合型人才；对 BIM 的应用深度不够；集成化程度高的 BIM 应用软件相对匮乏；我国建筑领域的 BIM 数据缺乏标准，数据交换难的现象普遍存在；等等。可以坚信的一点是，现代信息技术以及建筑行业的高速发展，为 BIM 技术的普及应用提供了前所未有的契机，BIM 技术也将从各方面彻底改变传统的建筑工程管理模式。