建筑工程中BIM技术的应用与发展趋势分析

丁长江

中铁十五局集团城市建设工程有限公司 河南 洛阳 471000

随着我国建筑领域BIM技术的逐步发展，BIM技术通过参数模型整合工程信息，改变了工程建设、设计和维护的传统模式和方法，有利于工程的盈利能力、精细管理、效率，质量保证和投标。通过视觉技术手段，保证整个施工管理的安全性和质量，降低施工管理的经济成本，切实满足当前建筑工程质量需求，促进建筑工程领域稳定发展。BIM技术在我国建筑行业的应用处于初级阶段，必然会出现问题。建设企业要从转变思维入手，借鉴相关政策措施，采取措施规范自己的建设过程，提高BIM技术的应用效率，寻找发展方向的信息化，及时转变发展战略，打造高端BIM应用，提升市场竞争力。

1 BIM技术

1.1 概述

BIM翻译成汉语为建筑信息模型，是一种集成的信息技术，能够满足建筑信息、性能等方面的不同专业要求。将建筑项目的决策、设计、施工和运营的所有信息综合到一个涉及各方的建筑模型中，参与工程建造的人士，即政府当局、业主、规划师、建造商、用户等。能够通过综合信息实现从建筑工程到建筑物拆迁整个生命过程中的业务管理和信息共享，通过BIM技术获得的数据，为项目施工各方的互动提供了平台。在施工中采用BIM技术可以大大提高建筑产品的质量和性能，并在整个工程生命周期内减少误差和风险，节约施工成本。

1.2 运作形式

与一般的3D仿真建模软件不同，BIM技术的功能与运作形式不同。BIM技术主要用于将建筑物和辅助设备分为许多虚拟组件，如地基、柱、梁、窗户、楼梯、卫生设备等。各种虚拟组件不仅包括三维外观，还包括尺寸、材料和模型等零件属性数据。利用这些虚拟组件，BIM模型负责人可以设计计算机虚拟空间中的建筑物。此外，由于组件具有详细的属性，设计元素可以模拟家具的照明和配置，与用户沟通，优化设计。此外，一些专业人员可以将空间配置、结构分析、机电系统整合到实际施工前。检查楼梯净高和重叠管道，是否有缺陷或碰撞。为避免建筑工程中重复进行，可以大大避免人力和财政资源的浪费。

2 BIM技术的特点

2.1 协调性

在我国建筑业中，BIM技术具有高度的工作协调性，因此，建筑工程署必须不断加强各部门之间的沟通，以确保工程安全顺利进行。项目，并在项目出现问题后及时协调解决相关问题。运用BIM技术改进工作协调，保证工作协调发展，提高工作效率和质量，确保内部结构一体化并发挥其重要作用。

2.2 模拟型

模拟不仅模拟建筑模型，而且模拟建筑中不存在的东西。在BIM设计中，可以进行虚拟实验来模拟设计所需的内容，使设计人员能够第一时间发现问题和不足，并进一步完善设计[1]。

2.3 可视化

在BIM技术并不普遍的情况下，施工图是由许多设计人员绘制的，当建筑商根据工作图纸设计工程时，可能会出现一些不完善之处，也可能出现图纸纰漏，而这些又伴随着许多只按设计图纸工作的施工人员，很难及时发现一些图纸问题。但是，在使用BIM等技术时，可以根据其视觉技术特性直接建立立体建筑模型，因此，在施工中可以获得很多方便，提高立体建筑的施工质量，同时也提高了施工效率。

3 建筑工程管理中存在的问题

建设项目管理涉及多个专业领域，管理内容多样复杂。在具体管理方法的实施过程中，出现了导致管理效率低下的各种问题。主要问题概述如下：

在施工过程中，有许多负责任的参与者，在施工过程中，出现了关系、参与、互动等诸多问题，导致了不合理的结果。一些负责任的当事方未能在工作中密切合作，造成了延误。如果对方为了逃避责任而互相争执，可能会出现严重的工程质量问题。

建筑工程各方面可能是个人或小型建筑工人，能力有限，支援机制不足，技术手段不足，施工质量不理想，材料风险预测和质量控制不足，施工质量难以达到，直接影响工程质量目标的实现。

建筑项目管理是一个跨部门互动的过程。各部门之间缺乏适当的信息交流机制，各部门和其他建筑单位以及信息传递不及时给项目管理和协调带来了严重问题[2]。

BIM技术和大数据集不发达，效率低下。由于科技突飞猛进，特别是建筑业采用BIM等先进科技，信息化和智能化取得了突飞猛进的进步，取得了更高的成果。尽管如此，BIM技术的有效性仍然无法充分展示，它的使用和投资对建筑业的BIM技术影响较小，并且迫切需要提高建筑项目管理过程中BIM技术的使用效率，以及目前改进BIM信息处理，特别是通过建立BIM信息交互方案，促进信息集成，展示信息价值，确保BIM技术与建设项目管理的和谐发展[3]。

定价标准、激励机制及信息安全等政策标准有待完善。在政策方面，我国目前实行的BIM技术标准主要是为了利用这一技术，虽然其中心技术开发体系尚未完善；由于价格定义模糊、缺乏制裁制度等严重问题，BIM技术的使用受到阻碍。在需求方面，尽管有许多需求，BIM技术的快速发展，单个请求的更新速度缓慢，无法跟随BIM技术的发展，BIM技术发展的严重障碍，缺乏与CIM平台匹配的信息验证，结论和结论标准之间缺乏一致性，缺乏重要的一般性技术程序。

4 BIM技术在建筑工程施工中的优点

BIM技术在施工过程中起着重要作用。在实践中，BIM技术具有以下优点。一是三维显示，优化施工管理。在施工过程中，传统的施工方案或计划往往有一定的局限性，很难想象直观的经验，同时也反映了建筑工程的重点和难点。利用BIM技术，可以将平面图转换为视觉三维图像，便于对设计方案进行总体观察和分析，它还为建筑过程和过程创造了重要的先决条件。二是测量速度快，优化了信息处理效率。建筑工程是一个复杂的综合工程系统，在施工过程中可以产生更多种类的信息，这是建筑过程的一个明显表现。不过，长期以来，这类资料的使用并不足够广泛，亦明显难以全面反映建筑工程的进度。基于BIM技术，可以获得完整、快速的施工信息摘要，为施工工作提供重要帮助。三是优化资源配置，提高建设效益。在施工过程中，积极运用BIM技术对施工资源和进度进行综合控制，提前准备好相关材料和机械设备并进行管理，优化资源配置，有效避免不必要的资源浪费，总体上提高施工速度和效益。

5 建筑工程项目管理中BIM技术应用的具体分析

5.1 建模

目前，BIM建模的主要应用包括Revit Autodesk、中国建科院的PKPM、广联达等。每个行业或公司的建模软件的优缺点各不相同，而且用户通常会根据他们的实际需要来选择它。

5.2 施工场地总平建模

施工总体布局方案前期规划是整体施工的重点，考虑到材料堆放、通道安全布置，机电设备布置、塔式起重机、电梯施工等大型机械安装场所。施工现场规划和布置的合理性和可预测性直接取决于整个施工期间的进度，为有效避免整体建筑计划的修订及规划工作出现延误，以致时间及费用增加或浪费，BIM可以在设计前对施工现场的总体规划和布局进行建模[4]。

5.3 施工环节的进度管理

施工项目管理是一项非常复杂、全面的工作，局限于施工规模、过程和周期。其他主要客位因素，对施工项目的实际管理设置了诸多障碍，不利于过程管理。BIM技术的应用主要基于设计参数建立三维模型，提高了工作效率。此外，三维模型的构建完全控制了员工的日常工作内容，确保了这一过程中人员和资源的合理配置和适应，进一步提高了设计的效率和质量。

5.4 施工环节的成本管理

成本管理也是建筑项目管理领域的一项重要工作.有效的成本管理可以进一步降低不必要的成本，保证企业的经济效益，促进企业的良好发展。BIM应用程序主要面向动态成本管理，以提高成本管理的及时性。有鉴于此，BIM技术的应用在一定程度上提供了成本预测和控制，通常确保财务和项目关系正常运作。作为这一过程的一部分，公司需要利用BIM技术建立项目成本管理数据库，以确保信息和网络技术的改进和合理化[5]。

5.5 运营与维护阶段

BIM技术允许将项目的所有数据合并到一个共享平台上，从而在运行阶段支持项目管理，例如通过使用BIM技术管理隐藏项目。建筑工程中看不见的部分使得建筑的维护后变得更加复杂，但是BIM技术的视觉特征可以很容易地显示内部环境，例如，在装修过程中，可以很容易地控制内部管道的方向和墙壁的特性。

6 BIM技术在建筑工程中的应用

6.1 BIM技术在决策阶段的应用

在整个生命周期的施工管理过程中，决策阶段是最重要的，对后续工作有直接影响建筑。在决策阶段引入BIM技术工具，可以详细分析气候环境、地质和水文状况，施工现场的环境参数等要素，控制施工过程中的局部实际，并了解施工因素，以有效降低工作难度。明确规范建筑工程设计施工的相关因素，建立完善的建筑决策数据库。

6.2 BIM技术在施工阶段应用

在施工阶段引入BIM技术，将通过三维成像技术演示施工项目图纸，确保整个建筑项目的真实性。引进4D仿真技术手段，合理配置控制施工现场的各个施工环节，将确定施工过程中的复杂操作程序，得到最佳施工方案，提高施工立体效果，及时发现潜在的施工问题。结合施工工程设计图纸，准确预算各项施工项目，将图纸的设计、施工和安装紧密结合，为建立可视化模型，及时发现预算中可能出现的环节疏漏，控制工作量，提高预测精度。

利用BIM技术，可以对不同建筑材料的具体位置进行科学的安全规划和评估，以及建筑机械设备。最后，BIM技术还可以利用新的SOPS数据库分析潜在特殊安全威胁的数据，以自动设计更具针对性及特别的安全建筑解决方案，并定期进行实时安全搜索，直至直到完全消除所有安全威胁。

BIM技术也可用于建筑工程的资源节约和成本管理。在建筑成本方面，可以利用BIM技术开发材料管理和商业成本管理系统。（1）物资管理系统。有了基本数据，BIM技术就可以建立一个数据管理平台，从而准确地预测工作量。据介绍，采购处将对物资采购采取更加明确的态度，以避免采购过多，同时更严格地控制成本，避免出现问题，浪费。（2）商业成本管理。在施工过程中，通过BIM系统可以对施工成本和计划成本进行详细的比较分析，如果超支，还可以找到相关数据，找出具体原因，帮助管理层优化施工过程，提高建筑成本管理水平，降低总成本。

6.3 BIM技术在竣工阶段应用

将BIM技术引入建筑工程中，收集工程各个环节的数据，并利用BIM技术完成数据信息交换和分析等。结合验收，根据工程施工指标，检查工程进度，改进工程数据管理，提高相关数据的准确性和可靠性。此外，BIM技术还可以快速计算总成本和单位成本，在项目实施的各个阶段实施严格控制，提高项目管理水平。

7 BIM技术的应用趋势

在BIM技术的研究和应用方面，我国起步较晚，技术成熟度及其传播水平稍低。在建筑业，如果说CAD的应用是第一次技术革命，那么BIM的应用则是第二次技术革命，其意义不言而喻。在这种情况下，我国应增加产能，深入研究BIM技术，探索一套实用技术，与我国建筑业的发展相适应。在技术引进过程中，要不断总结完善，充分发挥BIM技术对建筑业发展的优势。

在大数据时代，信息资产的价值上升。BIM技术可以实现信息、数据和图形的有效转换，展示了建筑施工人员棉签上三维模型形式的大量数据信息，有效降低不同单位和部门之间的通信成本，为项目管理决策提供信息支持，并利用相关软件准确分析现有项目管理的不足设计和施工方案，优化设计图纸和施工组织，有效规避施工风险，避免因质量不理想而退回的情况，大大提高了建筑成本与预期价格的一致性。

BIM的发展应该带来建筑业的新革命。随着BIM的研发和应用不断深入，建筑行业的分工将不断深化，实现设计协同，三维环境中的控制和操作。随着通讯及电脑科技的发展，建造业的效率必然提高，日后预料BIM技术的发展将呈现以下趋势。

7.1 移动终端的应用

随着互联网和移动智能终端的普及，人们可以随时随地获取信息。在建筑方面，这些流动装置日后会配备建筑事务监督人员等，能够在工作场所进行管理。

7.2 无线传感器网络的普及

控制，无线传感器放置在建筑物的各个角落，控制湿度、空气质量、温度等。结合采暖、通风、供水等控制信息。

7.3 数字化、云计算的应用

通过对桥梁、道路等进行激光扫描，可以在这个交互的三维空间中工作。结构分析、功耗分析需要云层处理分析，才能计算出强大的计算能力。甚至可以实时实现生成和分析过程，帮助设计人员实时比较各种设计和解决方案，取决于他们的喜好。

7.4 扁平化协同模式

BIM的实施要想有效，就必须通过设计能够导致原来的设计师、工程师、承包商和业主之间的互动将变成一种平衡的管理风格，实现共同成果、有各方参与，使BIM能够在项目的整个生命周期中获得最大的回报。

8 结语

总而言之，BIM在我国的全面应用将极大地促进建筑企业的发展，大大提高总承包和整个工程的质量和施工速度，集中控制，有效降低施工成本，有效的施工安全风险提前管理。BIM作为一种贯穿建筑全生命周期的信息收集方法，可以促进建筑过程朝着提高效率的方向发展，机械化和简化以及施工技术变革的实施，对施工企业的可持续发展产生了积极影响。因此需要大力推进建筑工程中BIM技术的应用与发展，提升建筑工程进度管理、安全管理、成本管理水平，实现管理信息共享，提高建筑工程的整体质量。