BIM技术在数字化项目管理中的应用

吴京戎，熊能超，姜金延

（湖北工业大学，湖北武汉 430068）

1 BIM数字化项目管理体系概述

1.1 BIM相关概念

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），结合BIM的几大特性：协调性、可视化、模拟性、优化性和可出图性［1］，把三维数字技术作为基础，使建筑工程项目上的各种相关信息进行数据模型集成表达。将BIM数字化技术最直接地应用到建筑工程中，有利于解决在现实中无法准确描述的问题，使相关设计人员和工程技术人员对各种建筑信息做出最正确的应对，为项目管理协同工作起到重要的指导作用［2］。

1.2 BIM数字化项目管理

建筑信息模型是一种管理、设计、建造和运维的数字化方法，支持建筑工程的信息集成管理工作，为提升建筑工程项目全过程质量和降低工程风险做出了卓越的贡献。由于BIM技术需要支持工程项目的全生命周期的信息集成管理，因此BIM作为一种复合结构模型，不仅包含了给予几何图形及数据有关的数据模型，也包含了与管理行为有关的行为模型，这两者相互结合关联为数据赋予新的意义，因此可以模拟真实世界的活动行为，例如施工现场模拟、构件吊装模拟和日照模拟等，为项目管理活动带来了极大的便捷性和科学性［3-4］。

为了进一步协助建设项目的建设与优化，促进数字化项目管理体系的建立，加强各方面的系统管理和各层次的协调，确保BIM技术在项目中更高效地落地和实施。以BIM技术的可视化、仿真模拟为基础搭建项目管理体系，解决工程建设过程中遇到的重点和难点。如项目机电系统中的管线综合碰撞检查与优化设计、施工现场模拟等。将传统的工程项目管理数字化和标准化，进而将线下的工程项目管理工作转移到线上。建筑行业的组织管理需要采用数字技术来实现建筑信息模型，而BIM技术正好提供了这样的契机，为数字化项目管理打下了坚实的基础。

2 工程概况及项目运用BIM技术的优势

2.1 工程概况

深圳裕璟幸福家园项目位于深圳市坪山区深圳监狱北侧，共3栋塔楼（1号、2号、3号），建筑高度分别为92.8 m（1号楼、2号楼）、95.9 m（3号楼），总建筑面积64 050 m2，项目总造价1.97亿元。该项目结构形式为装配整体式剪力墙结构，由中国建筑股份有限公司、中建科技有限公司EPC总承包。

2.2 BIM技术在本EPC总承包项目的应用优势分析

2.2.1 项目协同设计管理

在项目设计阶段运用BIM技术进行协同设计管理，可以把施工和生产阶段的问题提前到设计阶段，使设计阶段和施工阶段更好地联系起来，信息交互，更好地发挥协同设计管理的作用。项目协同设计管理主要过程分为3个层级：第一层级异步协同，基于对象建模；第二层级同步协同，基于模型协同；第三层级同步协同，基于网络集成。以设计阶段为主导，把设计、生产和施工有机协同，实现BIM数字化项目协同设计管理，如图1所示。

2.2.2 项目管理系统化

图1 协同设计框管理框架

把项目管理和BIM数字化技术结合起来，加强了在EPC模式下项目的BIM数字化技术应用实施。以BIM数字化技术作为基础，从工程管理模式的视角，提出适合的管理模式构建思路为本项目进行服务，而BIM数字化技术可以实现EPC项目设计、生产、施工、运维的全生命周期的信息化管理，达到整合全产业链，节省时间，减少设计的误差，优化设计，降低工程造价的效果，从而在最大程度上发挥出本项目的经济效益［5］。

2.2.3 实现工程建设的高度组织化

EPC项目的总承包商需要将各方协调的主要应用点集中编制在实施流程中，利用BIM数字化技术对项目的整体工作部署进行实时管控，明确各个部分工作的衔接性。其他的项目参与方也需要以项目的整体目标为中心，制定基于BIM技术的项目组织计划，划分组织结构，进而实现工程项目建设的高度组织化。

3 项目组织及管理

3.1 BIM策划管理

本项目基于EPC总承包的管理理念，运用BIM数字信息化技术对项目的设计、生产、施工及运维进行统筹管理，最终实现全员、全专业、全过程的“三全”BIM应用［6］，如图2所示。把数字化项目管理，智慧管理和智能建造运用在设计、生产、施工各个阶段，可以更好地实现信息模型的综合应用。本项目发挥了EPC总承包管理的优势，将生产施工过程中可能遇到的问题都提前到设计阶段进行解决，实现信息的累积叠加而不是重建，提高信息利用效率［7］。本项目通过建立BIM全过程协同管理体系，在设计、生产、施工和运维4个阶段运用BIM信息数字化技术，对各EPC参与单位的工作内容进行辅助协调。其中，设计部门负责设计阶段的BIM应用，提前将生产和施工的信息需求进行结合，创建各专业的模型，进行整合并且利用BIM软件做碰撞检测，得到碰撞检测报告后实现BIM模型深化要求，优化设计方案［8］。生产和施工部门负责生产和施工阶段的BIM技术应用，创建BIM数字化管理信息平台，随时随地查看PC构配件的生产情况，判断是否影响施工的进度，还需提前进行施工现场的施工模拟，三维场布，提前了解施工机械的排布、机械出入的道路、PC构配件吊装、人员安排等信息，为后续的真实现场的施工提供了指导的意义。施工项目完成后建立竣工信息模型提交给运维方，并配合运维阶段实现BIM模型的交付使用。

3.2 BIM在各阶段应用及创新

本项目在3D建模的基础上不断发掘创新应用点，力求扩大BIM技术在整个项目的优化影响力，如3D阶段的优化设计，4D阶段的进度，质量安全管理，5D阶段的成本控制，通过全过程BIM管控为后期运行维护6D应用打下坚实的基础。除6D应用目标外，项目同时建立了VR仿真模型，以辅助项目后期的装饰装修，如图3所示。通过精细化算量级模型辅助成品支吊架及机房预制的设计及加工。

（1）项目在设计阶段主要是以设计建模、工程量统计、碰撞检查、预制构件深化设计、专有的族库建立等为主要应用点。设计建模是重要的基础工作，本项目用于施工中的最终信息模型大小为：4.37 G，如图4所示。

（2）本项目高层主要用于居住，在最初整体框架设计时，利用BIM技术将构件进行标准化拆分模型。标准化户型分别有35 m2，50 m2，65 m2用于基础模型建设，对构件进行标准化处理。119块预制外墙共16种，26块预制内墙共8种，8块预制楼梯共2种，172块预制叠合楼板共18种，可用于以后类似项目的使用，如图5和图6所示。

图2 各阶段主要工作点

图3 应用亮点

图4 建筑信息模型与实景效果

图5 1#/2#楼标准化构件

（3）项目通过精细化建模及管线综合共发现240多个图纸问题，63 000多个碰撞问题，包含项目全专业（建筑结构、安装全专业、幕墙、智能化、园林、地下标识、燃气、室外管线、泛光照明、精装修、擦窗机等）图纸问题。机电系统的管线综合的碰撞问题主要是管线之间的碰撞问题、净空问题、与土建专业之间碰撞问题、施工空间不足等问题。根据管线的排布规则、管线的材质、相关人员的现场施工经验，利用BIM技术进行管线综合优化设计，从而达到施工的标准，如图7所示。

（4）项目借助BIM技术在项目组进场施工前规划并模拟场地布置，并进行了三维场布及动画演示体验，如图8所示，从而使各专业人员提前感受施工的过程，有利于指导现场布置，为文明施工提供了科学的数据参考和可操作性方案，实现了节地、节材、节能、节水及环保的目标。

（5）在施工过程前利用BIM技术，对项目使用的大型机械设备、预制构件装配、铝模板拼装进行施工工艺模拟，将施工过程中可能遇到的问题进行前置预演并讨论解决方案，进行预制构件的现场可视化交底，可以避免施工过程中发生质量安全等事故，达到管控工期、成本的目的。对大型垂直运输设备的安拆及爬升和现浇部分的模板支护进行流程模拟［9-10］，如图9所示，可以提前熟知工程中的重点难点部位，为后续的实际施工提供重要的指导意义。

3.3 基于BIM的建设工程全生命周期监管系统管理

在 BIM、大数据、GIS、互联网+物联网、云计算新一代信息技术蓬勃发展的时代，需要人们利用有限的资源以及新兴信息技术，创新监管模式和手段，提升监管效率，以解决传统建筑行业的弊端。本文从源头引入BIM，打通各监管环节，实现BIM监管数据共享，在建设工程全生命周期监管平台基础上，建立了基于BIM的建设工程全生命周期监管系统，从规划到项目的建成，把全过程积累的建筑BIM模型数据应用于物业管理，从而实现了房屋安全管理等建筑运维管理［11-12］，如图10所示。

3.4 BIM数字化技术优点

本项目充分利用了BIM数字化技术，在设计阶段通过精细化建模，进行碰撞检查，优化设计，避免后续返工，节约了大量的时间，提升了项目的经济效益。借助BIM数字化技术模拟施工，并结合VR仿真技术，提前进行现场模拟，做到心中有数，消除后期在实际施工过程中出现的一些隐蔽部位的施工。基于BIM的全生命周期系统管理可以实现监管数据共享和后期的运营维护。真正做到发挥项目管理人员在项目管理工作中的主观性和BIM技术作为辅助性工具带来的便捷性。

4 结语

图6 项目预制构件库

图7 管线综合设计优化

图8 三维场布和动画模拟

图9 预制构件的吊装模拟

图10 基于BIM的建设工程全生命周期监管系统

从整体的项目管理和实施来讲，深圳裕璟幸福家园项目运用BIM信息数字化技术对项目全过程进行统筹管理，对项目的精益建造进行保驾护航，冲破了传统项目管理的壁垒。总承包商大力推进BIM数字化技术的实施，为项目带来了创新可靠的管理理念，事实证明，项目取得了可观的经济效益和全过程管理方面的创新突破。BIM技术就是一个数字化和数据化相结合的过程，现在市场BIM应用以数字化为核心，且多以应用单位自身和阶段的利益为目的，往往偏离项目利益和业主价值，随着国家EPC和全过程咨询服务模式的推行，一体化的管理需求则会倒逼BIM的一体化，让数字化与数据化融合为管理服务。