应用BIM技术构建工程项目管理信息化平台

陈晓泽

广联达科技股份有限公司 北京 100193

随着工程项目复杂性的增加，传统管理方法面临挑战，BIM技术作为应对这一挑战的关键工具，其在项目信息化管理中的作用变得尤为关键。本文聚焦于BIM在项目管理中的应用，讨论了其如何优化项目流程、提高管理透明度，以及如何帮助项目团队更有效地协同工作，以实现项目目标。

1 BIM技术应用基础

BIM技术应用基础涉及构建和利用建筑项目的数字化表示，以支持设计、施工和设施管理过程。在项目设计阶段BIM能够提供详细的三维模型，这些模型不仅呈现了建筑物的几何特征，还能够反映结构、电气、管道和其他系统的综合信息，通过这种方式设计团队能够进行更为精确的冲突检测，优化设计方案，以减少施工过程中可能出现的问题。在施工阶段BIM技术则使得项目管理者可以直观地追踪项目进度和成本，评估各个阶段的风险，从而实现对工程项目的实时监控和管理，施工团队利用从BIM模型中提取的信息来指导现场工作，确保施工质量和进度符合设计要求，至于设施管理BIM模型提供了全面的建筑物资料库，支持维护和运营团队进行高效的资产管理和维护计划。随着云计算和物联网技术的发展，BIM模型已经能够实时收集和分析建筑性能数据，为建筑物的持续优化提供决策支持。因此，BIM不仅仅是三维建模软件，它代表了一个多学科协作的信息共享平台，这在现代工程项目管理中发挥着至关重要的作用[1]。

2 基于工程项目管理平台的数字化需求

2.1 工程项目全过程管控

在初期阶段通过设定明确的项目目标，比如确定总成本不超过1亿元，工期限定在两年内以及质量达到ISO9001国际质量管理体系标准，为项目的后续执行提供基础的量化目标。在资源配置方面根据工期和成本目标，采用诸如EVM（Earned Value Management）管理技术，对项目成本进行跟踪和控制，例如通过计算CPI（成本绩效指数）和SPI（进度绩效指数），确保CPI和SPI值均大于1，表明成本和进度控制在预期目标之内。在施工阶段引入六西格玛管理方法，力争将缺陷率控制在3.4个缺陷每百万机会之内，从而显著提升工程质量，结合BIM技术实现对工程进度和资源消耗的实时监测和优化，例如通过BIM进行碰撞检测，减少图纸修改率至少30%，节省修正成本和时间。此外，对关键工序实施关键路径法（CPM）分析，将关键工序的时间缓冲区限定在5%以内，以降低延期风险。对于材料采购实施严格的物资管理制度，如通过集中采购和批量订购的方式，降低至少15%的材料成本，同时采用先进的库存管理系统，将库存周转率提高到12次/年，确保物资利用效率最大化[2]。安全生产方面定期开展安全生产月活动，旨在通过全员培训和应急演练，将事故率降至每百万工时以下0.1次。此外，环境保护是项目管控中的另一项重要内容，通过实施ISO14001环境管理体系，确保所有施工活动的废弃物排放量减少至少20%，并推行绿色施工，如使用低挥发性有机化合物（VOC）的材料和设备，减少对环境的影响。项目收尾阶段，要通过综合绩效评价，确保每项工作均达到或超出预期目标，利用客户满意度调查等手段，将客户满意度保持在90%以上，同时对于项目中出现的问题和变更，应及时总结并形成案例库，为后续类似项目提供参考和借鉴。

2.2 三维模型信息化

三维模型信息化是建筑信息模型（BIM）技术的核心，它通过数字化表示建筑物的物理和功能特性，在BIM环境中三维模型不仅仅是图形的表达，更是各种信息和数据的集成体，其信息化程度直接关联到项目设计、施工及运维的效率和质量。在模型构建阶段，建筑元素的几何精度至关重要，以某高层建筑项目为例，模型中结构柱的位置精度需控制在±5mm以内，以确保与实际施工严密对应，模型中的构件均需符合实际制造标准，如钢筋直径和间距需遵守国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）的规定，钢筋的弯曲半径则需满足《钢筋混凝土设计规范》（GB50010-2010）的要求。在模型的详细程度（LOD）方面，依据项目阶段和专业需求，LOD可从100级（概念设计）逐步提升至500级（施工详图），在LOD 300阶段模型应详细到能够生成准确的材料清单，误差不超过3%，而在LOD 500阶段模型应反映实际安装的构件，包括其精确位置、尺寸、型号及与其他系统的连接[3]。

在模型的信息内容上，关键属性如构件的材料性能参数、维护信息以及生命周期数据均应得到详尽记录。例如，对于重要的结构构件，应记录其混凝土强度等级、钢材的屈服强度等以确保满足设计规范，通过使用诸如Revit或Tekla Structures等专业软件，模型数据可以在工程量计算、碰撞检测及施工模拟中得到应用，提升工作效率并减少现场错误。此外，三维模型的信息化也极大地促进了跨专业团队的协同工作，以云技术为支撑的协同平台，如Autodesk BIM360，允许多专业团队实时共享和更新模型数据，确保信息一致性，通过BIM的三维模型信息化可实现设计变更时5分钟内全模型更新，施工现场问题解决的响应时间减少至半天以内，大大提高项目的响应速度和处理效率。同时三维模型信息化的实施能够确保在设计、施工到运营维护的每个阶段，项目团队都能够基于准确、全面的信息作出决策，提升建筑项目的整体质量和性能，降低风险并优化成本。

2.3 质量、进度控制管理

在工程项目管理领域建筑信息模型（BIM）技术的应用，特别是在质量和进度控制方面已成为行业内提升项目管理水平的重要工具，通过集成化的BIM平台项目管理者可以准确监控工程质量与进度，实现项目目标的精细化管理。在质量控制方面，BIM技术使得项目管理者能够在预防性质量管理中发挥作用，确保设计符合规范和标准。以混凝土浇筑为例，利用BIM平台可以确保混凝土的浇筑温度在规定的20℃-30℃之间，而混凝土成型后28天内的养护湿度保持在95%以上，以符合国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）。在施工过程中BIM可用于追踪关键结构构件的安装，通过与设计模型的比对，及时发现偏差并采取措施，例如确保楼板水平度偏差控制在标准GB50205-2001规定的3mm以内[4]。

对于进度控制BIM技术提供了动态的可视化工具，以监控项目的时间表和资源分配，通过BIM模型的4D模拟功能，项目管理者可以分析工程各个阶段的完成情况，预测和识别潜在的进度延误，并及时调整施工计划，例如通过BIM软件可以模拟高层建筑的立面工程每周应完成的安装面积，设定标准为每周不少于500m2，以匹配整体施工进度计划，如果某一周完成面积低于标准，则立即启动应对措施，如增加工作班次或调整后续工作计划。此外，采用实时数据采集技术，如无人机测量和现场传感器可以实时监测施工现场的状态，将采集的数据与BIM模型进行对比，实现质量与进度的即时控制，利用数据分析可对工程项目进行成本与进度的综合分析，如通过对比实际成本与预算成本的偏差，采取必要的成本控制措施，确保整体成本不超过项目预算的±5%范围。

3 应用BIM技术构建工程项目管理信息化平台的功能实现

3.1 面向设计、施工、竣工的BIM管理系统

在构建工程项目管理信息化平台的核心，BIM（建筑信息模型）技术的应用至关重要，此技术在设计阶段依据项目规模和复杂性要求不同级别的模型精细度，如LOD 100至LOD 500，确保设计过程的精确性与信息的详实性，例如在超高层建筑的结构设计中，BIM模型能详细模拟结构组件的受力情况，如风压对楼体的影响，需按照每平方米不超过2.5kPa的标准进行设计。施工阶段BIM技术通过与现场数据采集系统如RFID（无线射频识别）技术集成，能够实时跟踪材料的消耗速度，如一天内混凝土使用量不得超过200m3，确保材料利用最大化。此外，BIM还可以模拟施工过程中的临时支撑结构，比如在承重墙拆除过程中，确保临时支撑的安全载荷达到15吨以上，以防止结构在施工过程中的意外坍塌。竣工阶段BIM模型应集成楼宇设施运行数据，如空调系统的能耗在每平方米不超过5kW·h，这些参数与实际运行数据相结合，可为建筑运维阶段提供决策支持[5]。在整个BIM模型的建立与应用过程中，确保各环节数据的精确输入与更新是实现工程项目管理信息化的关键，能够在设计、施工及运维各个阶段实现信息的无缝衔接与资源的最优配置。

3.2 实现BIM数据标准化集成

在建筑信息模型（BIM）技术推动下的工程项目管理信息化平台，需要在功能上实现对设计、施工、竣工各环节的全方位覆盖，以确保工程项目在整个生命周期内的信息准确性和可追溯性。在设计环节，BIM平台能够对建筑构件进行精确模拟，根据项目特点设定不同的模型精细度等级（LOD），如在结构设计阶段通过BIM软件细化模拟每个构件，确保其受力和稳定性满足国标GB50009的规定，例如在计算楼板承载力时确保其设计载荷不低于3.0kN/m2。施工环节平台通过整合物联网技术，对施工材料和机械进行实时监控，如通过传感器收集混凝土的实时养护温度，必须控制在20℃-25℃范围内，以避免强度发展不均。同时通过BIM模型的辅助能够对施工进度进行模拟和预测，及时调整施工方案，比如预测结构封顶时间需在施工开始后的180天内完成，以确保工期控制在合理范围。竣工环节BIM平台应具备高度的数据分析能力，对建筑物的能耗、使用寿命等参数进行预测分析，例如对建筑的整体能效进行评估，确保其能耗指标符合GB/T 51161-2016标准的要求，促使建筑维护成本和能源使用在运营期间维持在预算范围内，比如大楼空调系统的能耗需控制在每平方米每年不超过150kW·h。通过这样的技术应用，BIM技术不仅在各个项目阶段提供决策支持，同时也为建筑的长期可持续运营提供了数据支持，最终推进工程项目管理信息化平台的深度实现，确保项目能在高效率与高质量的双重目标下稳步推进[6]。表1展示了BIM数据标准化集成关键参数。

3.3 利用BIM技术实现施工过程的控制优化

利用BIM技术实现施工过程的控制优化，在现代建筑工程管理中起着至关重要的作用。BIM技术能够为施工过程提供精确的数据支持和模拟环境，通过这些数据和模拟结果工程团队能够在施工前对可能出现的问题进行预测和规划，减少现场问题的发生频率，并在施工期间提供实时的信息更新和调整，例如在一个建筑项目中BIM模型可以帮助工程师计算出所需混凝土的准确体积，减少材料浪费，并对混凝土浇筑过程进行精确控制，确保混凝土强度达到设计要求C30/37，同时通过模拟不同施工环境下材料的表现，如考虑到温度变化对材料性能的影响，保证施工质量。在工期控制方面BIM技术可以实现对施工进度的实时监控，以一个10层商业建筑为例，通过BIM技术的应用施工管理人员可以设置关键节点，比如基础工程30天，主体结构工程90天，装饰装修工程60天等，及时发现偏差并进行调整，确保整个项目按计划进行。在施工安全管理方面BIM技术可以模拟施工过程中的安全风险，如模拟高空作业过程中可能发生的坠落事件，通过分析数据指导施工团队采取相应的安全措施，如在高度超过2m的作业环境中部署安全网，并通过传感器监测作业人员的健康状况。通过以上措施，BIM技术显著提升了施工过程的效率和安全性，为工程项目的成功实施奠定了坚实基础。

4 结语

本文深入探讨建筑信息模型（BIM）技术在工程项目管理中的关键作用，通过集成化的数据管理和实时更新机制，BIM技术极大地提高了设计、施工与竣工各阶段的效率和精确度。设计阶段BIM的模拟和验证功能确保了结构设计的合规性与实用性；施工阶段BIM与物联网技术的结合提高了材料和进度管理的效率，同时通过安全模拟减少了现场事故；竣工后BIM提供了维护成本和能源使用的预测，帮助建筑物实现了长期的可持续运营，整体而言BIM技术的应用为建筑项目带来了从设计到运营的全生命周期优化，显著推动了建筑行业的数字化转型。