BIM技术在工程建设过程中的几点体会

■ 范颖伟 FAN Yingwei

0 引言

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，基于3D几何模型，同时集合了建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，实现建设项目物理和功能特性的数字化表达，最终变成共享的知识资源，为建筑从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供了可靠的依据[1,2,3]。

BIM的提出和发展，除了在技术上对建筑行业行为进行改革和创新外，更是对传统的行业行为模式和管理方式的挑战。BIM技术的完备性、关联性和一致性，能够有效提高工程的可实施性和可控制性，提高设计质量，减少过程返工，能够提升建设管理水平和生产效率。

1 BIM的应用策划

BIM作为一门新兴的技术管理手段，事前策划的完备和科学是其应用成功的前提。以上海中心大厦项目建设为例，项目建设过程中合计委托了二十多家咨询公司，对于这样一项跨专业、跨领域、跨流程、多方参与的BIM策划工作，与传统策划步骤基本相同，其关注点仍为人、财、物、量、质、期以及配套的权限职责流程等要素。第一，确定团队组织机构和各方关联人，明确承担的角色和定位，责权利分解到部门，落实到岗位人员；第二，需要设计出一套切合应用范围和实际业务需求的总体流程图，把握好工程的进度；第三，核定BIM实施所需的所有资源、培训，确定沟通交换共享成果的方式和频率等作为实施的保障；第四，确定BIM的行为基准和项目目标，通过共享的专业技术数据协同集成化应用，有效提升项目基准线。以上各点是前期项目策划必备的过程。

2 BIM技术在不同阶段的应用范围和应用亮点

2.1 BIM技术在不同阶段的应用范围

首先，在项目方案规划阶段，对于BIM模型的精度要求比较简单，更多体现的是项目的概念设计，对应可行性研究和方案论证阶段的设计深度进行现状建模和场地分析，帮助业主进行直观的方案评审和决策，也可以根据模型中的数据对项目建设造价指数进行估算、概算，为后续设计阶段提供数据基础和指导性依据。

其次，在项目设计阶段，此时即可全面铺开基于BIM技术的各专业的协同工作。此阶段，进行模型的集成，规范检查、碰撞检查、标准检查和单构件验证，并出具相应检验的报告。检验完毕，完成基于BIM模型的能耗分析、结构分析、采光分析、机电分析、LEED评估等，通过一模多用的快捷检查手段，设计质量可得到了提升和保障。

最后，进入招标和施工阶段，重点是按照工序搭接关系，对模型进行深化，实现动态模拟和管线综合等精细化管理目标；项目竣工验收完成以后，根据交付的数据模型，可以直接生成设备设施的维修维护管理档案，可以实地通过二维码扫描进行可视化管理，同时监控能耗状况，并且对于空间管理、防火管理和应急管理均能实现数字化、信息化的全过程在线监控管理。

2.2 BIM技术应用亮点

BIM技术作为一种新兴的管理模式，在建设过程中应用亮点主要体现在对传统管理模式的变革。

2.2.1 进度管理

将模型进行4D合成，原理是利用Project或P6软件程序中WBS编制程序文件，将结果直接导入到BIM技术的进度管理软件中去，这就意味着进度管理工作站在了行业巨人的肩膀上，进行再升级和再创造，能够实现人、材、机等资源的有效配置，也能同时关联集成安全管控信息和流程，并且及时对前置任务和滞后任务进行分析，对施工进度、冲突和偏差进行预测、协调和控制，能够辅助各方决策人员及时调整进度计划和资源配置，实现进度管理的及时调整修正和安全管理的可控在控。

如图1所示为优化后BIM3D模型进行4D施工模拟。对优化后BIM3D模型进行施工模拟，比选施工方案，指定施工进度，以此指导实际施工，尽早发现施工中的问题，确保实际进度与计划进度相匹配。

如图2所示为2018年9月10日现场拍摄的照片及2018年10月10日现场拍摄的照片。图片表明，截至9月10日，现场实际进度四层已经浇筑完成，对比原定计划超前3d。10月10日现场拍摄的照片表明现场在砌筑第2层建筑墙。

如图3所示，运用BIM4D技术对项目整体施工流程进行推演，通过BIM模型和进度计划的关联，反应出项目实施过程中的进展情况及现场资源情况，在项目实施过程中指导各个专业协同施工，当施工进度出现问题的时候，直接预警项目的整体施工流程，方便项目管理者调配生产资源，以保障对业主的工期承诺。

2.2.2 质量管理

在质量管理方面，主要是将BIM融入到动态样板引路中，通过在施工现场布置若干个触摸式显示屏，根据不同的项目进度和质量控制计划，将施工样板做法、质量控制要点、施工模拟动画、现场平面布置等进行动态展示，为现场质量控制提供可视化服务。通过移动通信APP与BIM应用平台软件进行互联互通，同时与3D激光扫描设备集成应用，实现“实测实量”和质量管理的闭合工作。

如图4所示，在BIM5DPC端将构件与跟踪事件关联，并指定跟踪人员对构件进行检查，确保构件符合项目要求，从而保证工程质量。使用二维码技术生成全景三维模型，可随时随地进行模型查询。

2.2.3 成本管理

图1 BIM4D施工模拟图

BIM技术应用的最大收益体现在5D集成，成本管理方面的效益尤其突出[4]。与之配套的行业公司如广联达、鲁班软件等，都形成了成熟的BIM成本管理程序体系。5D模型不仅能统计工程量，还能动态模拟施工变化过程，实现对工程成本的实时监控功能，完成计量支付的不超付、不欠付的精准管控状态。

造价软件集成BIM信息以后，可以快速地对各种已知数据信息的构件进行统计分析，通过加载计算规则的自动化算量，将造价人员从繁琐的机械劳动中解放出来，将更多的时间和精力用于更有价值的商务工作。除了计算更有效率，计算结果也更加准确。只要基于BIM技术算量软件内置的算法、规则、定额和材料价格信息库相同，就彻底打破了预算界的一个不成文的魔咒：“天下没有两份一模一样的预算”。

基于模型的算量，每一个构件的信息和位置都能精确记录，对构件交叉重叠部位的扣减和异形构件计算更科学。最大限度地减少了算量过程中的重复、漏项和缺项问题。这种贯彻全过程的信息统合数据库和成本管理手段，解决了阶段割裂和专业割裂的问题，避免了环节脱节、变更频繁、结算扯皮等问题，保证了多维度成本分析的高效性和精准性，以及成本控制的有效性和针对性。

如图5所示，实际成本细化到BIM 模型的构件级，周期性地进行实际成本与预算成本的比较分析，找出成本控制的薄弱环节，有效实现动态成本控制和成本风险控制。

如图6所示，BIM5D平台的应用，将原有的BIM 3D模型加入4D（时间）和5D（成本）两个维度之后，可以形成一个与工程关联度极为敏感的BIM 5D模型，能够快速汇总不同时段、不同工作面与不同构件的工程量信息，从而实现工程量的动态统计，再利用BIM5D的造价软件进行分析，最终得到整个项目的成本预算数据库，作为施工成本基准。

图2 综合楼航拍全景图

图3 生产进度看板图

图4 二维码交互平台图

图5 BIM5D资金曲线模拟图

图6 BIM5D一键报量审核图

3 BIM技术应用推广过程中的问题和建议

首先，我国工程建设管理现状和BIM技术协作高效发展的需求还不能完全匹配。目前现状是除了实力雄厚的央企、国企等大型管理公司以外，我国项目管理组织仍然呈现散落性、小规模、临时性的系统组织状态。具体表现为人员流动性强、组织机构不稳定、制度流程不健全，此现状决定了无法在广泛领域内，大规模地形成有始有终、有组织、有传承、有创新的以及完善的BIM技术推广应用机制[5]。针对这一现状，我国工程建设管理行业有关部门出台了一系列政策法规及方案条例，比如，近期利用社保联网开展的清理资质挂靠工作，优化了行业从业环境，能够匹配确实有能力、有资质的人才到工程实际建设中去，禁止了名不副实的空壳施工管理乱象。随着市场清理整顿工作的深入开展，工程管理行业必将会呈现出规范完善的管理模式。

其次，我国相关从业人员的专业技术水平参差不齐，暂时还无法满足BIM技术应用的全方位、全行业的推广需求。我国项目管理从业人员大多专业分工比较细，土建专业的对于机电水暖了解甚少，做设计的大多不懂施工，对于跨行业、跨专业的学习通常缺乏热情开放的心态、创新并蓄的意识和实践挑战的勇气。而要想把BIM技术的应用优势发挥到极致，就要求业主单位、咨询单位、设计单位、施工单位、监理单位、运维单位，对于BIM模型进行全方位、全过程的共享、交互和协作，以实现模型效益最大化。任何一个环节的薄弱都是一种系统性缺憾。针对这一现状，相关部门适时推出一系列BIM工程师培训、取证工作，这样培养的BIM人才比较迅速，但是缺少规范性，因此也需要各高校重视起来，培养BIM方向的优秀人才。

除此之外，BIM技术应用相关的软硬件要求较高，在以北上广深为代表的大型城市，发展得较为迅速，因其不仅拥有得天独厚的人才集聚优势，并且物联网和移动应用等客户端的技术也在迅速普及与飞快发展，依托于云计算和大数据等服务端的技术，满足了BIM技术数据信息的实时采集、高效分析、及时共享和随时获取，实现了真正的云端协同应用[6]。而对于我国欠发达的地区，技术知识更新的速度迟缓，管理手段和方法还停留在传统模式，因此，政府相关配套政策也亟待出台，来激励BIM技术的发展和推广应用。

4 结语

综上所述，BIM技术在项目建设过程中，不同环节、不同专业的信息共享和无缝衔接，能够提前规避和弥补传统管理模式下易出现的管理漏洞和缺陷，减少由于信息孤岛引起的项目返工和 失误，实现了项目建设质量、进度、投资、安全目标的高标准移交，从而提高了项目的经济效益和社会效益。所以，全生命周期、全方位协同作业的BIM技术的应用是现代化项目管理的必然趋势，符合国家宏观政策的价值导向，也是市场的高效先进性选择和技术进步的内在驱动需求，发展国际通行的全过程BIM技术应用，既是适应行业发展的需要，也是我国发展“一带一路”建设的必要手段之一。BIM共享技术的推广和应用，虽任重道远，但必将继往开来遍地开花。