BIM技術(shù)應(yīng)用綜合效益分析

呂新偉 李建東 劉錦濤

(中國中鐵航空港建設(shè)集團(tuán)北京機(jī)場(chǎng)分公司，北京 100097)

BIM技術(shù)應(yīng)用綜合效益分析

呂新偉 李建東 劉錦濤

(中國中鐵航空港建設(shè)集團(tuán)北京機(jī)場(chǎng)分公司，北京 100097)

依照BIM理論，結(jié)合太原幼兒師范學(xué)校新校區(qū)工程，從防止結(jié)算缺漏項(xiàng)，減少返工，提高工作效率以及質(zhì)量安全等方面入手，分析了BIM技術(shù)的應(yīng)用效果，指出應(yīng)用BIM技術(shù)可提高企業(yè)的運(yùn)營效率與核心競(jìng)爭(zhēng)力。

BIM技術(shù)，成本管理，工程量，工程進(jìn)度

1 BIM理論概述

BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，BIM是對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)。 BIM是一種全新的理念，它涉及到從規(guī)劃、設(shè)計(jì)理論到施工、維護(hù)技術(shù)的一系列創(chuàng)新和變革。

在房屋建設(shè)中通過引進(jìn)BIM技術(shù)研究可以避免對(duì)工程中的結(jié)算缺項(xiàng)、漏項(xiàng)；工程中綜合管線布置減少返工；對(duì)技術(shù)方案的輔助決策；可以按施工段進(jìn)行區(qū)域劃分提高工作效率；對(duì)施工過程中的質(zhì)量、安全有效控制。

2 工程實(shí)例

中國中鐵航空港建設(shè)集團(tuán)北京機(jī)場(chǎng)分公司與上海魯班軟件有限公司就太原幼兒師范學(xué)校新校區(qū)工程中的“大學(xué)生活動(dòng)中心”子項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)在施工中應(yīng)用研究。

大學(xué)活動(dòng)中心總建筑面積18 952.84 m2，地上3層，地下0層，主要建設(shè)內(nèi)容由體育館和劇場(chǎng)兩大功能區(qū)組成。其中，劇場(chǎng)區(qū)包含舞臺(tái)、一個(gè)可容納1 187座的觀眾廳、觀眾休息廳、后臺(tái)輔助用房及機(jī)房；體育館包含一個(gè)多功能Ⅱ型的比賽場(chǎng)地和一個(gè)可容納2 460座(其中固定座席1 945座，活動(dòng)座席390座)的觀眾廳及衛(wèi)生間、機(jī)房、庫房等輔助房間。結(jié)構(gòu)上用防震縫將本子項(xiàng)分為兩部分：體育館(C1)，檐口標(biāo)高21.400 m，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；劇場(chǎng)(C2)，檐口標(biāo)高22.500 m，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。

在接到圖紙后組織人員進(jìn)行對(duì)圖紙的消化，完成了整體BIM模型的建立，圍繞BIM模型與魯班BIM系統(tǒng)，在整個(gè)施工階段、各不同崗位、職能部門展開圖紙問題檢查、成本分析、質(zhì)量安全等不同領(lǐng)域發(fā)揮作用，綜合統(tǒng)計(jì)表明，本項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用的整體分布如圖1所示。

從圖1不難看出，本項(xiàng)目BIM技術(shù)第一位解決的是成本管理、預(yù)結(jié)算這個(gè)施工單位的老大難問題，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非常明顯

并且較容易測(cè)算，所以實(shí)施團(tuán)隊(duì)和項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)將本項(xiàng)目應(yīng)用的權(quán)重放在第一位，比值占85%左右。

在房屋建設(shè)中通過引進(jìn)BIM技術(shù)可以避免在設(shè)計(jì)、施工中信息零碎化、孤立化，形成各管線的信息整合、交互共享平臺(tái)，進(jìn)行碰撞檢查，空間管理、工序進(jìn)度管理、改進(jìn)和彌補(bǔ)設(shè)計(jì)施工中的某些不足。在大學(xué)生活動(dòng)中心項(xiàng)目中專業(yè)沖突十分普遍，極易因變更返工造成材料浪費(fèi)以及進(jìn)度損失，考慮到利用BIM系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟進(jìn)設(shè)計(jì)，第一時(shí)間反映并且解決問題，帶來的進(jìn)度效益和經(jīng)濟(jì)效益都十分驚人，項(xiàng)目實(shí)施人員將減少返工對(duì)項(xiàng)目效益的影響估計(jì)為13%。

工程進(jìn)度，是施工項(xiàng)目管理重點(diǎn)管理目標(biāo)，同時(shí)也是BIM工作對(duì)象，但是由于不易于量化測(cè)算，所以對(duì)工程的進(jìn)度影響作用估計(jì)為整個(gè)BIM工作2%左右，難于測(cè)算主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1)影響的工程進(jìn)度不一定在關(guān)鍵線路上。

2)工程進(jìn)度往往是多因素共同作用的結(jié)果。

3)BIM對(duì)工程進(jìn)度正面影響可能偶然的因素徹底淹沒直至負(fù)面影響。

基于以上幾個(gè)方面的原因，本次定量的測(cè)算BIM價(jià)值主要從可度量的點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行計(jì)算，為了測(cè)算的方便，會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單基數(shù)假設(shè)，例如普通人工200元/d，管理層一般計(jì)算300/d(按照項(xiàng)目經(jīng)理、技術(shù)總工、合約經(jīng)理三個(gè)核心崗位平均工資計(jì)算)，其他一般管理層按照200元/d，鋼筋0.35萬元/t，混凝土按照380元/m3計(jì)算，BIM應(yīng)用綜合效益分析表如表1所示。

表1 BIM應(yīng)用綜合效益分析表

從表1不難看出，大學(xué)生活動(dòng)中心BIM技術(shù)完成的經(jīng)濟(jì)效益價(jià)值可以達(dá)到691.55萬元，投資回報(bào)率遠(yuǎn)大于預(yù)期收益率和社會(huì)平均投資回報(bào)率，以下是大學(xué)生活動(dòng)中心BIM項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益分析明細(xì)。

1)結(jié)算缺漏項(xiàng)。

通過圖形算量對(duì)比招標(biāo)清單工程量和依據(jù)圖紙建立的模型工程量，與項(xiàng)目工經(jīng)部管理人員共同比較缺漏工程量和多算工程量結(jié)合分部分項(xiàng)工程的綜合單價(jià)，按照項(xiàng)目大類匯總?cè)绫?所示。

通過表2可以預(yù)計(jì)，若由專職人員審核并分析結(jié)算缺漏項(xiàng)最少需20人工日，并且按照魯班BIM所供工程量結(jié)算，可以多盈利597余萬元。

2)綜合管線布置減少返工。

通過圖紙問題檢查及機(jī)電安裝多專業(yè)管線綜合及預(yù)留洞口帶來的綜合效益，實(shí)施前期即發(fā)現(xiàn)86個(gè)圖紙問題，按照100個(gè)圖紙問題節(jié)約30 d人工，共計(jì)節(jié)約26人工。平均一個(gè)圖紙問題節(jié)約鋼材0.5 t，混凝土節(jié)約0.5 m3；管線綜合排布調(diào)整前發(fā)現(xiàn)機(jī)電各專業(yè)及土建碰撞點(diǎn)2 140處，調(diào)整后最終確定預(yù)留洞口85處，另有需設(shè)計(jì)變更6處，預(yù)計(jì)可為項(xiàng)目節(jié)省81.35萬元。

3)對(duì)技術(shù)方案的決策輔助。

二次結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱平面定位布置方案、高大支模位置查找輔助高大支模專項(xiàng)施工方案、鋼筋鋼結(jié)構(gòu)施工模擬，按照原始工作模式大約需要20 d完成。BIM工作模式大約需要5個(gè)工日完成，節(jié)約15個(gè)工日，由此決策帶來的其他效益暫未計(jì)入BIM經(jīng)濟(jì)效益。

土建、安裝BIM應(yīng)用項(xiàng)目的綜合效益，特別是凈高檢查的應(yīng)用，在考慮了機(jī)電管線排布之后傳統(tǒng)幾乎沒有辦法提前預(yù)知凈高問題，由此決策帶來經(jīng)濟(jì)效益暫未計(jì)入BIM經(jīng)濟(jì)效益。

4)按施工段進(jìn)行區(qū)域劃分提高工作效率。

對(duì)工程部、工經(jīng)部工作效率的提高，工作的量化分析和數(shù)據(jù)支持力度；不考慮新版圖紙大變更，僅五次共17個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變更、86個(gè)圖紙會(huì)審意見，通過模型維護(hù)和工程量數(shù)據(jù)對(duì)比分析，按照1份變更比傳統(tǒng)模式節(jié)約0.5 d的效率，大約節(jié)約人工51工日。

多次分樓層、分施工段、分構(gòu)件編制數(shù)據(jù)報(bào)告與報(bào)表，僅考慮基礎(chǔ)層就先后多次按施工段提交墊層、基礎(chǔ)混凝土、基礎(chǔ)鋼筋、套筒、門窗表、裝飾等，對(duì)基礎(chǔ)層的挖土工作面寬度還分別按300，400，500來提供挖土方，按照一份報(bào)表節(jié)約人工1個(gè)工日計(jì)算，可節(jié)約9工日。

5)施工過程中的質(zhì)量安全控制。

iBan移動(dòng)應(yīng)用綜合效益分析，通過BIM移動(dòng)客戶端可發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量安全問題，通過BIM移動(dòng)辦公模式，讓所有接觸項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)及工程部管理人員都從事質(zhì)量安全管理，每個(gè)人都能起到質(zhì)量安全監(jiān)督作用，相當(dāng)于增加管理質(zhì)量安全的人員數(shù)量，按照10個(gè)現(xiàn)場(chǎng)人員折算1個(gè)專職人員的計(jì)算模式相當(dāng)于增加2個(gè)專職人員，若按3個(gè)月計(jì)算，相當(dāng)于節(jié)省180個(gè)人工，由此帶來綜合管理效益不計(jì)入BIM直接應(yīng)用成效。

事實(shí)上，上述計(jì)算效益都是在比較保守的計(jì)算模式下進(jìn)行的，例如在項(xiàng)目結(jié)算缺漏項(xiàng)中計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，外墻3磚紅色清水磚墻面綜合單價(jià)僅按150元/m2計(jì)算，而按以往經(jīng)驗(yàn)，清水磚墻綜合單價(jià)通常達(dá)350元/m2，僅此一項(xiàng)即可額外多獲利60萬元以上；而決策輔助帶來的經(jīng)濟(jì)收益尤其是工期提前都未計(jì)算在BIM收益內(nèi)；其次本項(xiàng)目并無鋼筋專業(yè)的BIM應(yīng)用，在其他類似大型項(xiàng)目上，進(jìn)行更加齊全的BIM應(yīng)用，效益必然更加可觀。

3 結(jié)語

通過BIM的應(yīng)用，體會(huì)到在提升全過程協(xié)同效率方面，如果在項(xiàng)目伊始即采用BIM系統(tǒng)，可以利用基于BIM技術(shù)的算量軟件系統(tǒng)，加快招投標(biāo)的組織工作，同時(shí)提升招標(biāo)工程量清單的質(zhì)量；施工例會(huì)時(shí)，傳統(tǒng)依靠人腦猜想三維關(guān)系的工程探討容易造成理解錯(cuò)誤，通過BIM軟件系統(tǒng)進(jìn)行探討可以在避免理解錯(cuò)誤的同時(shí)減少協(xié)同的時(shí)間投入，節(jié)約“開會(huì)成本”提升項(xiàng)目決策效率；工程中利用BIM系統(tǒng)隨時(shí)隨地準(zhǔn)確獲取數(shù)據(jù)，可以大大縮小生產(chǎn)計(jì)劃、采購計(jì)劃的用時(shí)，避免急需材料、設(shè)備不能按時(shí)進(jìn)場(chǎng)，造成窩工；依據(jù)安裝管線綜合模型以及方案，安排安裝各專業(yè)施工隊(duì)伍依次進(jìn)場(chǎng)施工，做到現(xiàn)場(chǎng)有序施工的同時(shí)還能減輕項(xiàng)目生活區(qū)農(nóng)民工住宿緊張的問題；如若業(yè)主方也利用BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)能力，還能快速校核反饋項(xiàng)目的付款申請(qǐng)單，可以大大地加快付款速度等等。

在魯班BIM實(shí)施期間對(duì)BIM技術(shù)的學(xué)習(xí)理解和對(duì)新型建筑施工技術(shù)的追求定會(huì)提高企業(yè)運(yùn)營的效率，加快資金周轉(zhuǎn)速度，提升企業(yè)未來的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

On analysis of comprehensive benefits of applying BIM technique

Lv Xinwei Li Jiandong Liu Jintao

(BeijingBranch,ChinaRailwayAirportConstructionGroupCo.,Ltd,Beijing100097,China)

According to the BIM theory, combining with the new campus project of Taiyuan kindergarten Training school, analyzes the application effect of BIM technique, including missing items, reduction of rework, promotion of working efficiency and quality and safety, and points out the application of BIM technique can enhance the operation efficiency and core competition of enterprises.

BIM technique, cost management, engineering volume, engineering programme

2015-09-17

呂新偉(1976- )，男，工程師； 李建東(1989- )，男，助理工程師； 劉錦濤(1987- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)33-0244-02

TP319

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