淺談BIM技術(shù)在施工管理中的優(yōu)化

徐丹丹 劉 喆 杜志鵬

(吉林建筑大學(xué)管理學(xué)院,長春 130118)

近年來,隨著我國對信息技術(shù)發(fā)展和信息技術(shù)利用的重視,信息技術(shù)和信息管理也在建筑領(lǐng)域中得到深入研究,尤其是作為整合建筑項(xiàng)目各階段數(shù)據(jù)解決原有碰撞問題的BIM技術(shù).在住建部十二五規(guī)劃出臺前,BIM技術(shù)大部分應(yīng)用在設(shè)計(jì)工作上,而在施工過程中的應(yīng)用卻是甚少,據(jù)統(tǒng)計(jì)由于工程失誤造成返工的施工企業(yè)高達(dá)43 %,造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi),所以BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用也尤為重要.現(xiàn)階段,對工程項(xiàng)目管理一般僅依靠項(xiàng)目管理人員的經(jīng)驗(yàn),然而個(gè)人經(jīng)驗(yàn)具有主觀性和片面性,不能有效地解決項(xiàng)目施工過程中存在的問題.本文將針對BIM技術(shù)在施工管理過程的應(yīng)用,分析BIM技術(shù)的應(yīng)用如何有助于項(xiàng)目管理人員解決工程項(xiàng)目實(shí)施過程中存在的問題.

1 BIM 技術(shù)簡介

建筑信息模型(Building Information Modeling,簡稱BIM),是建筑物在設(shè)計(jì)和建造過程中創(chuàng)建和使用的“可計(jì)算數(shù)字信息”.這些數(shù)字信息能夠被程序系統(tǒng)自動管理,使得經(jīng)過這些數(shù)字信息所計(jì)算出來的各種文件自動的具有彼此吻合、一致的特性[1].作為一種全新的管理理念,為建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn),被稱為建筑界的第二次革命.BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等特點(diǎn),它不再依靠復(fù)雜抽象的二維圖紙,而是以形象的三維模型作為建設(shè)項(xiàng)目的信息載體,為建筑工程各個(gè)專業(yè)相關(guān)人員之間的協(xié)作、溝通和交流提供了平臺,減少了建設(shè)項(xiàng)目因?yàn)樾畔鬟f失誤或信息流失而帶來的損失,以及降低外部因素對工程項(xiàng)目所帶來的風(fēng)險(xiǎn),提高了工程質(zhì)量,節(jié)約成本，縮短工期.

圖1 施工操作優(yōu)化流程圖

2 傳統(tǒng)施工管理的缺點(diǎn)與不足

(1) 施工現(xiàn)場管理的不足. 傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場管理方法不能對施工現(xiàn)場生產(chǎn)要素進(jìn)行有效的計(jì)劃、組織、控制和協(xié)調(diào),使施工操作不能按其預(yù)定的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、安全的生產(chǎn),且不能及時(shí)有序地解決現(xiàn)場出現(xiàn)的各種生產(chǎn)技術(shù)問題.施工現(xiàn)場管理的不足將導(dǎo)致一系列的質(zhì)量、成本、進(jìn)度和安全問題,施工現(xiàn)場的管理混亂將會使施工人員的人身安全得不到很好的保障.同樣,建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量一旦出現(xiàn)問題將會嚴(yán)重影響到使用者的生命安全,更有可能會導(dǎo)致返工事件的發(fā)生,致使項(xiàng)目成本增加,進(jìn)度延誤,最后就會導(dǎo)致施工企業(yè)不能很好的履行合同,使企業(yè)信譽(yù)受到嚴(yán)重的損害,對企業(yè)的長遠(yuǎn)利益不利.

(2) 進(jìn)度管理方面的不足. 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種工程機(jī)械在施工中的應(yīng)用越來越普遍,這雖然大大提高了工程施工的效率,但在很大程度上受人為因素的干擾,例如:施工人員對施工圖紙的理解,對施工工藝的掌握和操作技能水平等因素都可能嚴(yán)重影響項(xiàng)目的實(shí)施計(jì)劃,如果施工人員不能很好的理解施工圖紙,那么就很可能導(dǎo)致大量的返工,造成不可估量的損失.在項(xiàng)目施工過程中,常常會出現(xiàn)建設(shè)單位的資金計(jì)劃、供貨商的材料供應(yīng)計(jì)劃與施工進(jìn)度不匹配,這種狀況往往是由于施工單位與業(yè)主、供貨商的信息溝通存在滯后、不充分與不徹底產(chǎn)生的,溝通的不暢將會導(dǎo)致施工單位不能按照施工計(jì)劃進(jìn)行施工,造成項(xiàng)目的進(jìn)度拖延[2].

(3) 成本管理方面的不足. 傳統(tǒng)的施工成本管理中,由于建設(shè)項(xiàng)目工期較長、數(shù)據(jù)量大、收集復(fù)雜而且速度較慢,從而導(dǎo)致短周期成本分析困難、效率低.這種成本管理方法不能及時(shí)的收集和處理施工過程中出現(xiàn)的大量數(shù)據(jù)信息,無法對成本信息做到正確的選擇與使用,不能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)成本管理中所存在的根本問題及原因,難以對癥下藥,不能及時(shí)的采取有效措施降低成本,使效益大量流失.

3 基于BIM對施工管理的改進(jìn)

(1) 施工操作優(yōu)化. 為了解決傳統(tǒng)施工現(xiàn)場管理中存在的問題,施工單位相關(guān)人員應(yīng)該采用BIM

技術(shù)建立基于時(shí)間維度上的4 D虛擬模型,進(jìn)行施工操作模擬.利用BIM中的碰撞檢測技術(shù)分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在時(shí)間和空間上的施工操作程序是否合理,如果存在碰撞或偏差,應(yīng)該立即修改施工方案,然后再進(jìn)行施工模擬.循環(huán)下去直到選擇出可行性的最優(yōu)方案(如圖1所示).

同時(shí),還應(yīng)該通過建立施工場地動態(tài)時(shí)空模型,研究空間碰撞檢測算法,實(shí)現(xiàn)場地設(shè)施之間、施工機(jī)械之間以及施工機(jī)械與主體結(jié)構(gòu)之間的碰撞檢測[3].這樣就可以最大限度地合理分配和利用施工資源,保證工程施工的順利進(jìn)行.

(2) 施工進(jìn)度優(yōu)化. 通過BIM技術(shù)的信息集成管理對施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行主動控制、動態(tài)優(yōu)化,可以減少因資金和材料供應(yīng)因素、環(huán)境因素、空間碰撞以及對施工圖紙理解不到位等因素對項(xiàng)目進(jìn)度的影響,從而保證建設(shè)項(xiàng)目的順利進(jìn)行.

基于BIM的4 D模型包含了建設(shè)項(xiàng)目完整的數(shù)據(jù)信息,是將建筑模型與進(jìn)度計(jì)劃結(jié)合起來的虛擬建造,通過生成與施工進(jìn)度計(jì)劃相配合的材料和資金供應(yīng)計(jì)劃,從而避免了資金和材料供應(yīng)不合理對施工進(jìn)度產(chǎn)生的不良影響.可以檢查項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃在時(shí)間安排上是否合理,工作之間的邏輯關(guān)系是否準(zhǔn)確,通過模型對工程重點(diǎn)和難點(diǎn)的部位進(jìn)行分析,制定施工計(jì)劃,劃分流水段,從而對項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行檢查和優(yōu)化.BIM技術(shù)擁有強(qiáng)大的信息處理功能,可以將項(xiàng)目各參與方的意見和建議進(jìn)行交流與匯總,并進(jìn)行施工工序模擬,這樣不僅有效降低了建筑事故的發(fā)生的概率,還做到發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決以及協(xié)調(diào)溝通的理想效果.BIM技術(shù)通過引入三維、四維以及可視化強(qiáng)大功能,實(shí)現(xiàn)了對建筑物物理結(jié)構(gòu)和功能特性的數(shù)字化表達(dá),可以消除以往圖紙缺少直觀性的缺陷,還可以使施工人員更直觀、更深層次地理解施工圖紙和施工方案要求,減少因施工人員對施工圖紙理解錯誤而給施工過程帶來不必要的問題,提高施工速度.BIM技術(shù)可以將三維模型放置在虛擬的周圍環(huán)境之中,通過分析周圍環(huán)境可能對工程項(xiàng)目施工進(jìn)度產(chǎn)生影響的因素,從而制定應(yīng)對措施,降低環(huán)境因素對施工進(jìn)度的影響,優(yōu)化施工方案.施工進(jìn)度優(yōu)化是一個(gè)不斷調(diào)整的過程,通過反復(fù)模擬施工方案,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)改進(jìn),從而制定出最有效的施工進(jìn)度計(jì)劃來指導(dǎo)施工[4].

(3) 施工成本優(yōu)化. BIM技術(shù)在處理工程成本管理中有著巨大的優(yōu)勢,通過建立BIM的5 D施工資源信息模型(5 D=3 D實(shí)體+時(shí)間進(jìn)度+成本)關(guān)系數(shù)據(jù)庫,讓實(shí)際成本數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)入5 D關(guān)系數(shù)據(jù)庫,而且對應(yīng)的成本匯總、統(tǒng)計(jì)、拆分報(bào)表同時(shí)可得,這樣可以減少工程量計(jì)算時(shí)受人為因素的干擾,得到更加準(zhǔn)確客觀的成本數(shù)據(jù).同時(shí)建立基于BIM的5 D實(shí)際成本數(shù)據(jù)庫,使匯總分析能力大大加強(qiáng),極大減少了匯總分析的工作時(shí)間,使短周期成本分析不再困難,提高了工作效率.另外,通過對施工過程可視化模擬,能夠清楚地查出施工成本使用的具體情況,對是否需要花費(fèi)這部分成本能有一個(gè)正確判斷；同時(shí)對各成本進(jìn)行實(shí)時(shí)盤點(diǎn)動態(tài)監(jiān)控,提供實(shí)際數(shù)據(jù),而且可以多維度匯總分析成本報(bào)表,因此增加了成本核算的準(zhǔn)確性.同時(shí)產(chǎn)生的實(shí)際成本數(shù)據(jù)能夠作為相關(guān)依據(jù),減少索賠事件的發(fā)生.

4 案例分析

世博文化中心項(xiàng)目是一座全面運(yùn)用BIM技術(shù)的代表性項(xiàng)目,由于該項(xiàng)目從結(jié)構(gòu)到功能都非常復(fù)雜,為了保證施工的順利進(jìn)行,在工程施工階段采用了BIM進(jìn)行輔助管理,BIM技術(shù)的采用大大提高了項(xiàng)目的施工效率,有效地避免了返工事件的發(fā)生,減少材料浪費(fèi),使建設(shè)項(xiàng)目按照預(yù)定工期完成,并最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性和價(jià)值性.本工程利用BIM的軟碰撞功能對鋼結(jié)構(gòu)和幕墻施工進(jìn)行碰撞分析,檢測出可能發(fā)生的問題,進(jìn)而合理地安排了施工工序和時(shí)間,在施工進(jìn)行之前將施工沖突問題成功解決,極大地提高了施工效率.同時(shí),利用BIM技術(shù)進(jìn)行三維大樣出圖和漫游動畫的形式對施工過程進(jìn)行模擬,讓施工操作人員更直觀、更深層次地理解施工圖紙和施工方案要求,更準(zhǔn)確地指導(dǎo)施工,避免拆改現(xiàn)象的發(fā)生.通過建立BIM的5 D施工資源信息模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫,對項(xiàng)目成本進(jìn)行動態(tài)管理,使項(xiàng)目管理者能夠快速準(zhǔn)確地得到項(xiàng)目的實(shí)時(shí)成本數(shù)據(jù),大大降低了不可預(yù)見費(fèi).

5 結(jié)語

本文通過闡述基于BIM技術(shù)在施工操作、施工進(jìn)度、施工成本中動態(tài)優(yōu)化管理的應(yīng)用,結(jié)合具體的案例分析,說明了BIM技術(shù)可以解決傳統(tǒng)施工管理方法的缺點(diǎn)與不足,實(shí)現(xiàn)對工程項(xiàng)目進(jìn)行主動控制、動態(tài)管理,展示了其在施工管理中的優(yōu)越性.盡管 BIM 技術(shù)在施工領(lǐng)域的應(yīng)用還處在起步階段,還有待于完善和發(fā)展,但BIM 技術(shù)的發(fā)展與推廣會對我國工程項(xiàng)目管理信息化的發(fā)展具有重要的理論意義和實(shí)際意義.

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 維基百科.建筑信息模型http://zh.wikipedia.org.shtml.

[2] 趙 彬,王友群,牛博生.基于BIM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):93-95.

[3] 張建平.基于BIM和4D技術(shù)的建筑施工優(yōu)化及動態(tài)管理[J].中國建筑信息,2010(2):18-23.

[4] 李紅學(xué),郭紅領(lǐng),高 巖,劉文平,韋笑美.基于BIM的橋梁工程設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化研究[J].工程管理學(xué)報(bào),2012,26(6):48-52.