BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

B I M（建筑信息模型）是近幾年在原有CA D技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種多維模型信息集成技術(shù)，可以使工程建設(shè)項(xiàng)目的所有參與方從項(xiàng)目概念方案產(chǎn)生到完全拆除的整個(gè)生命周期內(nèi)，都能夠在模型中操作信息和在信息中操作模型，從根本上改變從業(yè)人員依靠圖紙進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營管理的工作方式，實(shí)現(xiàn)在建設(shè)項(xiàng)目全生命周期內(nèi)提高工作效率和質(zhì)量以及減少錯(cuò)誤和風(fēng)險(xiǎn)的目標(biāo)。

1 BIM技術(shù)在建筑施工企業(yè)中的應(yīng)用價(jià)值

B I M是通過計(jì)算機(jī)三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫，包含建筑施工周期中大量重要的信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)庫信息在建筑施工全過程中動(dòng)態(tài)變化調(diào)整并可以及時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中包含的相關(guān)數(shù)據(jù)，加快決策進(jìn)度、提高決策質(zhì)量，從而提高項(xiàng)目質(zhì)量，降低項(xiàng)目成本，增加項(xiàng)目利潤。

B I M是事前的模擬技術(shù)。B I M在施工之前能夠提供一種基于計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作成果、績效指標(biāo)以及生產(chǎn)過程模擬的手段，使得工作之前就可以通過可視化方式知道過程或者成果中存在的問題，從而提前進(jìn)行方案改進(jìn)和優(yōu)化，提高施工的質(zhì)量，減少浪費(fèi)，創(chuàng)造價(jià)值。

施工單位通過B I M的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的精細(xì)化管理。在施工階段B I M與設(shè)計(jì)階段不同，施工階段的工作目標(biāo)是實(shí)際項(xiàng)目，而B I M成為實(shí)際項(xiàng)目的“計(jì)算機(jī)虛擬映像”而包含了實(shí)際項(xiàng)目所需的所有必要信息。這就是為何在施工階段，只有將B I M模型與實(shí)際項(xiàng)目虛實(shí)結(jié)合，才能對項(xiàng)目進(jìn)行有效過程管控。建筑項(xiàng)目產(chǎn)品不像制造業(yè)產(chǎn)品，建造過程項(xiàng)目管理所需要的數(shù)據(jù)復(fù)雜且難以標(biāo)準(zhǔn)化，而B I M三維信息技術(shù)不但解決了海量數(shù)據(jù)管理難題，而且解決了信息孤島問題，數(shù)據(jù)能夠完全共享。當(dāng)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息在動(dòng)態(tài)的建設(shè)過程中進(jìn)行有效地創(chuàng)造、計(jì)算、管理、共享，使各管理崗位，各協(xié)作單位快速、準(zhǔn)確獲得數(shù)據(jù)成為項(xiàng)目能夠成功的關(guān)鍵。

2 BIM技術(shù)在建筑施工企業(yè)中的應(yīng)用方法

2.1 輔助投標(biāo)及方案實(shí)施

在競爭的壓力下，施工單位為了贏得建設(shè)項(xiàng)目投標(biāo)，采用B I M技術(shù)來展示自己施工方案的可行性及優(yōu)勢，從而提高自身的競爭力。圖1展示了某辦公樓項(xiàng)目的可視化施工方案，包括施工工序、資源調(diào)配、進(jìn)度安排等信息，用于項(xiàng)目投標(biāo)，由此建設(shè)單位可以清楚地了解整個(gè)施工過程或方法。另外，在大型復(fù)雜建筑工程施工過程中，施工工序通常也比較復(fù)雜。為保證施工的順利進(jìn)行、減少返工，施工單位采用B I M技術(shù)進(jìn)行施工方案的模擬與分析，在真實(shí)施工開始之前找出合理的施工方案，同時(shí)便于與分包單位協(xié)作與溝通。

圖1 某辦公樓項(xiàng)目的可視化投標(biāo)施工方案

施工單位基于建設(shè)單位的施工招標(biāo)信息，采用B I M技術(shù)將初步制定的施工方案可視化，并制定投標(biāo)方案、參與投標(biāo)。中標(biāo)后，施工單位通常會(huì)與分包單位協(xié)作將施工方案細(xì)化并采用B I M技術(shù)進(jìn)行方案模擬優(yōu)化分析，經(jīng)過多次模擬后提出可行的施工方案進(jìn)行指導(dǎo)實(shí)際施工。

2.2 碰撞檢查

某研究表明工程建設(shè)行業(yè)的浪費(fèi)高達(dá)57%，而因圖紙錯(cuò)誤導(dǎo)致的設(shè)計(jì)變更或者返工造成的進(jìn)度與成本的浪費(fèi)和損失也是司空見慣。

碰撞檢查是指在電腦中提前預(yù)警工程項(xiàng)目中各不同專業(yè)（結(jié)構(gòu)、暖通、消防、給排水、電氣橋架等）在空間上的碰撞沖突。碰撞分硬碰撞和軟碰撞（間隙碰撞）兩種，硬碰撞指實(shí)體與實(shí)體之間交叉碰撞，軟碰撞指實(shí)體間實(shí)際并沒有碰撞，但間距和空間無法滿足相關(guān)施工要求。例如，空間中兩根管道并排架設(shè)時(shí)，因?yàn)橐紤]到安裝、保溫等要求，兩者之間必須有一定的間距，如果這個(gè)間距不夠，即使兩者未直接碰撞，但其設(shè)計(jì)是不合理的。目前B I M的碰撞檢查應(yīng)用主要集中在硬碰撞。通常碰撞問題出現(xiàn)最多的是安裝工程中各專業(yè)設(shè)備管線之間的碰撞、管線與建筑結(jié)構(gòu)部分的碰撞以及建筑結(jié)構(gòu)本身的碰撞。

應(yīng)用B I M技術(shù)進(jìn)行三維管線的碰撞檢查，不但能夠徹底消除硬碰撞、軟碰撞，優(yōu)化施工設(shè)計(jì)，減少在建筑施工階段可能存在的錯(cuò)誤損失和返工的可能性，而且優(yōu)化凈空，優(yōu)化管線排布方案。最后施工人員可以利用碰撞優(yōu)化后的三維管線方案，進(jìn)行施工交底、施工模擬，提高施工質(zhì)量、同時(shí)也提高了與業(yè)主的溝通能力。

進(jìn)行碰撞檢查前，先應(yīng)用B I M相關(guān)軟件創(chuàng)建各專業(yè)三維B I M模型并且各專業(yè)人員要對B I M模型的準(zhǔn)確性、合理性進(jìn)行審核，審核完畢后通過B I M集成應(yīng)用平臺(tái)自動(dòng)查找工程中結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與機(jī)電安裝、機(jī)電安裝各專業(yè)之間的碰撞點(diǎn)并提供相應(yīng)的碰撞檢測報(bào)告。施工前根據(jù)碰撞檢查報(bào)告中的位置信息、標(biāo)高信息，進(jìn)一步深化施工圖紙，及時(shí)調(diào)整施工方案，可以避免因碰撞返工引起的質(zhì)量問題，加快施工進(jìn)度，減少不必要的人工、材料等成本支出。

2.3 為預(yù)制加工提供精確尺寸

傳統(tǒng)的構(gòu)件制作是完全由人工根據(jù)施工圖紙和現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行測量、劃分、校核、制作、安裝的，在此過程中要受到工期、大量的計(jì)算統(tǒng)計(jì)過程、材料質(zhì)量管理、施工人員制作水平等問題的困擾，圖紙僅起到了指導(dǎo)施工的作用，直接拿來指導(dǎo)預(yù)制加工則無法保證其準(zhǔn)確度。B I M技術(shù)的使用則為解決上述技術(shù)難題提供了更有力的保證。傳統(tǒng)二維圖紙中的點(diǎn)和線不具備存儲(chǔ)信息的功能，而B I M技術(shù)則是還原建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電系統(tǒng)等專業(yè)于本色，以數(shù)字化的可視模型來包含實(shí)際物體的屬性參數(shù)、空間關(guān)系，每一個(gè)模型構(gòu)件都是有意義的實(shí)體存在，準(zhǔn)確的反映了實(shí)際情況。

構(gòu)件預(yù)制加工是預(yù)先在建模的時(shí)候就將施工所需構(gòu)件的材質(zhì)、尺寸、類型等一些參數(shù)輸入到模型當(dāng)中，然后將模型根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，待模型調(diào)整到與現(xiàn)場一致的時(shí)候再將構(gòu)件的材質(zhì)、尺寸、類型等信息導(dǎo)成一張完整的預(yù)制加工圖，將圖紙發(fā)給制作單位進(jìn)行預(yù)制加工，等實(shí)際施工時(shí)將預(yù)制好的構(gòu)件送到現(xiàn)場安裝。

石材、門窗、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電管道等進(jìn)行工廠化預(yù)制后再到現(xiàn)場進(jìn)行安裝，運(yùn)用B I M導(dǎo)出的數(shù)據(jù)可以極大程度地減少預(yù)制構(gòu)件的現(xiàn)場測繪工作量，同時(shí)還有效提高了構(gòu)件預(yù)制加工的準(zhǔn)確性和速度，使原本粗放性、分散性的施工模式變?yōu)榧苫?、模塊化的現(xiàn)場施工模式，從而很好地解決了現(xiàn)場加工場地狹小、垂直運(yùn)輸困難、加工質(zhì)量難以控制等問題，為提高工作效率、降低工作成本提高了關(guān)鍵作用。

預(yù)制加工將工作重心由安裝現(xiàn)場轉(zhuǎn)移到加工車間，由施工的手工操作為主，變?yōu)橐岳^續(xù)操作為主，使生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，有利于提高生產(chǎn)效率；預(yù)制過程中的機(jī)械化程度的提高，可節(jié)省相當(dāng)量的勞動(dòng)力；工人工作的內(nèi)容還可以進(jìn)一步專業(yè)化，使工人的操作水平易于提高，同時(shí)可以啟用技術(shù)低的工人來完成難度較大、技術(shù)性較強(qiáng)的預(yù)制加工任務(wù)。

2.4 進(jìn)度管理

B I M模型不是一個(gè)單一的圖形化模型，它包含著從構(gòu)件材質(zhì)到尺寸數(shù)量以及項(xiàng)目位置和周圍環(huán)境等完整的建筑信息。利用編制項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃的相關(guān)軟件產(chǎn)生施工進(jìn)度計(jì)劃，首先將項(xiàng)目目標(biāo)進(jìn)行分解，判斷并輸入工期的估值，創(chuàng)建時(shí)間列表并按大綱的形式將其組織起來，給各個(gè)任務(wù)配置資源，決定這些任務(wù)之間的關(guān)系并指定日期。將B I M模型的構(gòu)件與進(jìn)度表聯(lián)系，形成4D模型以直觀展示施工進(jìn)程。

利用4D模型模擬實(shí)際施工建造過程，通過虛擬建造，可以檢查進(jìn)度計(jì)劃的工期估值是否合理，即各工作的持續(xù)時(shí)間是否合理，工作之間的邏輯關(guān)系是否準(zhǔn)確等，從而對項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行檢查和優(yōu)化。將優(yōu)化后的四維虛擬建造動(dòng)畫展示給項(xiàng)目的施工人員，可以讓他們直觀了解項(xiàng)目的具體情況和整個(gè)施工過程，更深層次地理解設(shè)計(jì)意圖和施工方案要求，減少因信息傳達(dá)錯(cuò)誤而給施工過程帶來不必要的問題，加快施工進(jìn)度和提高項(xiàng)目建造的質(zhì)量，保證項(xiàng)目決策盡快執(zhí)行。

在工程施工中，利用4D模型可以使全體參建人員很快理解進(jìn)度計(jì)劃的重要節(jié)點(diǎn)；同時(shí)收集項(xiàng)目進(jìn)展信息資料，進(jìn)度計(jì)劃通過實(shí)際進(jìn)展與模型的對應(yīng)表示，很容易發(fā)現(xiàn)施工差距，及時(shí)采取措施，進(jìn)行糾偏調(diào)整；即使遇到設(shè)計(jì)變更、施工圖更改，也可以很快速的聯(lián)動(dòng)修改進(jìn)度計(jì)劃。

B I M技術(shù)讓進(jìn)度控制有依可尋、有據(jù)可控，使我們能夠精確控制每項(xiàng)工作，為達(dá)到進(jìn)度履約提供了可靠的保障。

2.5 安全管理

安全管理是企業(yè)的命脈，需要在施工管理中編寫相關(guān)安全管理措施，其主要目的是要抓住施工薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵部位。但傳統(tǒng)施工管理中，往往只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)規(guī)范要求編寫相關(guān)安全措施，針對性不強(qiáng)。在B I M的作用下，這種情況將會(huì)有所改善。

傳統(tǒng)的施工中，施工場地的布置遵循總體規(guī)劃，但在施工現(xiàn)場還是可能會(huì)由于各專業(yè)作業(yè)時(shí)間的交錯(cuò)、施工界面的交錯(cuò)，使得物料堆放混亂，各專業(yè)物料交錯(cuò)，使得工作效率降低，甚至還可能發(fā)生安全隱患。B I M的應(yīng)用對現(xiàn)場起到了指導(dǎo)作用。B I M模型表現(xiàn)的是施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，B I M根據(jù)進(jìn)度安排和各專業(yè)工作的交錯(cuò)關(guān)系，通過軟件平臺(tái)，合理規(guī)劃物料的進(jìn)場時(shí)間、堆放空間并規(guī)劃取料路徑，有針對性地布置臨時(shí)用水、用電位置，在各個(gè)階段確保現(xiàn)場施工整齊有序，提高施工效率。即使臨時(shí)出現(xiàn)施工順序變動(dòng)或各工種工作時(shí)間拖延，B I M仍可根據(jù)信息模型實(shí)時(shí)分析調(diào)整。通過對現(xiàn)場情況的模擬，還可以有針對性的編寫安全管理措施。

現(xiàn)場防火設(shè)備的布置多著眼于平面，以覆蓋直徑范圍為依據(jù)，對于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的情況考慮并不完善，一方面因?yàn)閳D紙表現(xiàn)的僅只有平面，另一方面立面的建造是由時(shí)間的推進(jìn)逐步建設(shè)起來的，使得在制定方案的時(shí)候無法實(shí)時(shí)全面動(dòng)態(tài)的考慮變化過程。結(jié)合施工進(jìn)度規(guī)劃、現(xiàn)場進(jìn)度情況和現(xiàn)場物料布置堆放，可較為完善地分析安全死角，具有針對性地對某些局部存在較大安全隱患的部位設(shè)置安全消防設(shè)施。如在臨時(shí)配電點(diǎn)，配置較為完善的消防措施。通過B I M的軟件平臺(tái)模擬，還可根據(jù)各階段的建筑模型模擬火災(zāi)逃生情況，在火災(zāi)逃生路徑上有針對性的布置臨時(shí)消防裝置，以使在火災(zāi)發(fā)生時(shí)可保證人員安全撤離現(xiàn)場，減少人員和物料的損失。

2.6 施工組織協(xié)調(diào)管理

建設(shè)項(xiàng)目施工管理失敗的主要原因之一是缺乏足夠的信息溝通和共享。工程項(xiàng)目的成功建設(shè)依賴于項(xiàng)目各參與方的交流和協(xié)作。當(dāng)前項(xiàng)目參與各方通常將需要傳遞很多的信息，傳播介質(zhì)以二維的圖紙、文字說明為主，由于這些信息并非完全一致和同步更新，交流起來很困難。

B I M利用三維可視化的模型及龐大的數(shù)據(jù)庫支持則可以改善這個(gè)問題。在企業(yè)內(nèi)部的組織協(xié)調(diào)管理工作中，可以搭建總承包單位和分包單位協(xié)同工作平臺(tái)，通過B I M模型統(tǒng)計(jì)出來的工程量合理安排人員和物資，做到人盡其能、物盡其用；在企業(yè)對外的組織協(xié)調(diào)工作中，有了B I M這樣一個(gè)信息交流的平臺(tái)，可以使業(yè)主、設(shè)計(jì)院、咨詢公司、施工總承包、專業(yè)分包、材料供應(yīng)商等眾多單位在同一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，使溝通更為便捷、協(xié)作更為緊密、管理更為有效。

2.7 現(xiàn)場監(jiān)控

在施工過程中，還可以用B I M與數(shù)碼設(shè)備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的監(jiān)控模式，更有效地管理施工現(xiàn)場，監(jiān)控施工質(zhì)量，使現(xiàn)場管理人員把不用大量的時(shí)間用在現(xiàn)場的巡視監(jiān)控上，可以把更多的精力用在現(xiàn)場實(shí)際情況的提前預(yù)控和對重要部位、關(guān)鍵產(chǎn)品的嚴(yán)格把關(guān)等準(zhǔn)備工作上，這樣不僅提高了工作效率，相應(yīng)減少管理人員數(shù)量，還可以幫助管理人員在盡早發(fā)現(xiàn)并制止質(zhì)量問題成為現(xiàn)實(shí)。同時(shí)，還能使工程項(xiàng)目的遠(yuǎn)程管理成為可能，使項(xiàng)目各參與方的負(fù)責(zé)人都能在第一時(shí)間了解現(xiàn)場的實(shí)際情況。

3 結(jié)語

本文歸納總結(jié)了B I M技術(shù)在施工企業(yè)中的現(xiàn)有應(yīng)用模式并對其進(jìn)行了詳細(xì)剖析，基于 B I M的工程管理模式是創(chuàng)建信息、管理信息、共享信息的數(shù)字化方式，是建設(shè)行業(yè)數(shù)字化管理的發(fā)展趨勢，可以預(yù)期施工企業(yè)如能建立以B I M應(yīng)用為載體的項(xiàng)目管理信息化體系，必將有效提升項(xiàng)目生產(chǎn)效率、提高建筑質(zhì)量、縮短工期、降低建造成本。

盡管B I M技術(shù)在施工領(lǐng)域的應(yīng)用還處于初期階段，仍然需要積極探索與實(shí)踐，但是可以認(rèn)為，基于B I M的虛擬建造技術(shù)不僅是可行的，而且會(huì)對我國工程項(xiàng)目管理的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

［1］趙 彬，王友群，牛博生.基于B I M的4D虛擬建造技術(shù)在工程項(xiàng)目進(jìn)度管理中的應(yīng)用［J］.建筑經(jīng)濟(jì)，2011，（9）：95-97.

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