淺析BIM在工程項目全壽命周期管理中的應(yīng)用

蘇萬民，常運青，謝明生

（深圳市合創(chuàng)建設(shè)工程顧問有限公司， 廣東 深圳 518026）

1 BIM的概念

BIM 理念是 1975 年由“BIM 之父”——喬治亞理工大學(xué)的 Chunk Eastman 教授創(chuàng)建的，它涵蓋了幾何學(xué)、空間關(guān)系、地理資訊、各種建筑元件的性質(zhì)及數(shù)量，是在規(guī)劃設(shè)計、建造施工和運維過程中，應(yīng)用 3D 或 4D 信息技術(shù)，進行系統(tǒng)設(shè)計、協(xié)同施工、虛擬建造、工程量計算、造價管理、設(shè)施運行的技術(shù)和管理手段。

BIM 模型最初在規(guī)劃設(shè)計階段形成，并隨著項目的不斷進展逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€成熟的建筑信息模型。除了設(shè)計、工程和施工信息外，在項目推進中還生成了與成本相關(guān)的信息，成為了建筑企業(yè)項目精細化管理、集約化管理、信息化管理不可或缺的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支撐，是企業(yè)生存發(fā)展的必要條件和核心競爭力之一。

2 BIM技術(shù)的特點

2.1 遠程協(xié)同管理

在受互聯(lián)網(wǎng)流量及網(wǎng)速的影響下，只采用 C/S 架構(gòu)方式運行 BIM，雖能滿足業(yè)主、工程總承包及施工方項目管理的需要，但對于大型工程，項目的參與方往往天各一方、相距甚遠。基于互聯(lián)網(wǎng)的多參與方協(xié)同管理就成了 BIM 應(yīng)用的特點。

2.2 實時信息更新

隨著工程的進展，進度調(diào)整、資源供給、成本控制、質(zhì)量及安全管理等大量信息都需要實時更新，并且信息的報送流程復(fù)雜、報表種類繁多。通過采用 BIM 技術(shù)，可以創(chuàng)造高效友好的信息管理環(huán)境，提高信息實時更新和報送的效率。

2.3 多層次的決策分析

4D BIM 動態(tài)管理系統(tǒng)，為工程項目提供了動態(tài)集成的可視化的管理平臺和工具。通過它可以進一步細化和完善項目管理功能，進行多層次的決策分析。

3 BIM技術(shù)的使用價值

McGraw Hill 建筑公司于 2014 年，對全球主要市場中BIM 技術(shù)的應(yīng)用情況進行了調(diào)查。統(tǒng)計結(jié)果如圖 1 所示。

圖1 BIM應(yīng)用的商業(yè)價值

可見，BIM 技術(shù)在工程項目錯漏碰缺的檢查方面表現(xiàn)突出。它可以大大減少人工量和出錯率，同時還可以促進業(yè)主與設(shè)計等單位的協(xié)同作業(yè)，具有很高的商業(yè)價值。

4 BIM在工程項目全壽命周期管理中的應(yīng)用

一個完整的項目全壽命周期包括項目建議書、可行性研究、設(shè)計、施工準(zhǔn)備、施工、竣工驗收交付使用等階段。

4.1 項目規(guī)劃(決策)階段

項目規(guī)劃(決策)階段包括項目建議書、可行性研究。通過收集與項目現(xiàn)場、周邊或鄰近環(huán)境的相關(guān)信息，結(jié)合 GIS地理信息系統(tǒng)，對場地和擬建的建筑物空間數(shù)據(jù)進行建模，可以對場地的使用條件和特點做出評估，從而做出新建項目最理想的場地規(guī)劃、交通流線組織關(guān)系及建筑布局等的關(guān)鍵決策。

使用 BIM 技術(shù)，可以評估設(shè)計方案及對建筑物的局部細節(jié)進行推敲，從而迅速地分析設(shè)計和施工中可能需要應(yīng)對的問題；通過數(shù)據(jù)對比和模擬分析，運用 BIM 歷史數(shù)據(jù)庫，可以找出不同解決方案的優(yōu)缺點；分析設(shè)計方案的可行性和投資收益，以幫助投資方迅速地對建筑投資方案的成本和時間進行評估；有助于提供最優(yōu)的投資方案和建議。

BIM 模型可以使各方關(guān)注的焦點問題得到比較直觀的展現(xiàn)，可以幫助迅速地達成共識，從而減少決策時間。

4.2 概念設(shè)計(初步設(shè)計)階段

建立三維 BIM 模型，可以直觀形象地展示整個項目情況，提前對項目的功能性和不合理處進行評估和調(diào)整；可以檢查圖紙缺陷及模型內(nèi)所有的沖突點，幫助事前發(fā)現(xiàn)設(shè)計錯誤，有效控制成本；可以協(xié)助設(shè)計人員自查自糾，提高設(shè)計圖紙的質(zhì)量和進度；還可以根據(jù)歷史指標(biāo)對成本費用進行實時模擬和核算，快速得到工程量和造價指標(biāo)等。

4.3 深化設(shè)計階段

在初步設(shè)計模型中添加上施工層面的信息，進行細化、整合和分析，最終就形成了各專業(yè)的設(shè)計階段模型，包括建筑模型、結(jié)構(gòu)模型、MEP 模型等。將安全計劃、分期和原型制作、采購計劃及供應(yīng)鏈管理、工程量清單和成本計劃等的信息也整合進 BIM 模型，使承包商能夠訪問這些模型。通過BIM 設(shè)計模型，可以進行能耗分析和建造成本分析等工作，使得初期方案更具有科學(xué)性；可以從模型中得到平面、立面、剖面等工程圖紙和統(tǒng)計報表；可以快速地做出概算，以控制投資總額；可以核對設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是否滿足要求，發(fā)揮限額設(shè)計的價值。

4.4 招投標(biāo)階段

根據(jù) BIM 設(shè)計模型，可以快速準(zhǔn)確地獲得招標(biāo)所需的工程量，檢查設(shè)計院提供的設(shè)計方案是否滿足多專業(yè)協(xié)調(diào)規(guī)劃，以及消防、安全、節(jié)能、建造成本等各方面的要求；還可以幫助選擇優(yōu)質(zhì)的施工方和監(jiān)理方，確保后期 BIM 應(yīng)用的有效開展。

通過建立 BIM 預(yù)算模型，可以提前發(fā)現(xiàn)圖紙問題；可以精確地統(tǒng)計工程量，形成準(zhǔn)確的工程量清單；可以精確地測算項目造價，以有效安排資金計劃，進行不平衡報價控制，防止可能高達 10% 的造價結(jié)算損失等。

4.5 施工階段

利用 BIM 技術(shù)，在圖紙會審時可以進行碰撞檢查，提前發(fā)現(xiàn)并解決施工圖紙中存在的問題，以減少工程簽證和返工現(xiàn)象；當(dāng)發(fā)生實際變更時，可以快速地調(diào)整造價、關(guān)聯(lián)相關(guān)構(gòu)件，以方便結(jié)算；可以按時間、工序、區(qū)域做出工程造價，便于成本控制和精細化管理，有助于合理安排資金，審核進度款的支付等。

4.5.1 施工模型的建立

將 BIM 設(shè)計模型與施工進度相鏈接，與施工資源、質(zhì)量、安全、場地布置等工程信息相集成，就形成了 4D 施工模型，可以幫助完成以下工作。

(1)更好地認(rèn)識設(shè)計意圖和項目概況。

(2)促進承包商與分包商之間的溝通協(xié)作。

(3)設(shè)計臨建工程，了解施工次序。

(4)進行預(yù)制構(gòu)件的計劃和協(xié)調(diào)。

(5)獲取項目有關(guān)施工組件和產(chǎn)品的采購及供應(yīng)商信息。

(6)獲取各施工構(gòu)件的設(shè)計和施工情況，以追蹤和驗證與設(shè)計、采購、安裝、檢測調(diào)試相關(guān)的過程。

(7)實現(xiàn)對施工活動的驗證、指導(dǎo)和追蹤，快速地解決施工問題，開展風(fēng)險管理。

(8)為工程項目的移交工作準(zhǔn)備文件資料等。

4.5.2 運用BIM技術(shù)進行進度管理、質(zhì)量管理和造價管理

(1)進度管理方面。通過將 3D 模型的構(gòu)件與進度表相聯(lián)系，給構(gòu)件逐一附加上時間值，就形成了 4D 模型。依據(jù)施工計劃和實際進展，建立“已建”、“在建”和“延誤”等模型形象，可以直觀地展示施工進程，檢查進度計劃的時間參數(shù)是否合適，檢查工作間的邏輯關(guān)系是否準(zhǔn)確等，從而檢查和優(yōu)化項目的進度計劃，幫助施工人員更深入地理解設(shè)計意圖和施工方案的要求，減少因信息傳達錯誤而帶來的不必要的麻煩，有助于加快施工進度。

(2)質(zhì)量管理方面。通過 BIM 技術(shù)，可以虛擬預(yù)演施工過程，從中找出可能出現(xiàn)的質(zhì)量風(fēng)險因素或者某項工作的質(zhì)量控制要點；分析可能出現(xiàn)的問題，從技術(shù)、組織和管理上提出整改意見；可以標(biāo)注已經(jīng)發(fā)生質(zhì)量問題的部位或者工序，從中找出原因和采取補救措施，幫助收集相關(guān)資料，為預(yù)防類似問題的再次發(fā)生積累經(jīng)驗。經(jīng)過模型的反復(fù)修改和模擬，可以有效地規(guī)避工程質(zhì)量問題，提高控制效率。

(3)造價管理方面。當(dāng)發(fā)生工程變更時，用變更信息及時修正 BIM 模型，可以得到項目各部位準(zhǔn)確的工程量，準(zhǔn)確地統(tǒng)計出變更的工程造價，為投資者批準(zhǔn)變更提供專業(yè)意見和建議，協(xié)助進行投資控制。通過 BIM 模型提供的準(zhǔn)確的結(jié)算數(shù)據(jù)，加上結(jié)算的大部分核對工作是在施工階段完成的，這就減少了結(jié)算雙方的互相扯皮，加快了工程決算的進度。

4.6 竣工交付階段

BIM 模型由設(shè)計師附加上與樓層、空間和設(shè)備布局等相關(guān)的信息，由承包商附加上安裝設(shè)備的類型、型號和序列號等規(guī)格信息后，就形成了竣工模型，簡化了捕捉和記錄項目移交資料所需要的工作。

4.7 保修運營階段

保修運營階段的 BIM 模型稱為記錄模型。利用它，可以隨時獲取建筑物內(nèi)外的信息，如構(gòu)件、設(shè)備設(shè)施等靜物的信息以及流動人群、流動設(shè)施、溫度等動態(tài)信息；可以制定建筑構(gòu)件的維護工作計劃并采取防范措施或者糾正問題；可以按照所有者的業(yè)務(wù)要求以及設(shè)計意圖，更加高效節(jié)能地運營資產(chǎn)，使其發(fā)揮最佳性能；可以針對疏散或其他緊急危機，做好相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案；還可以利用 BIM 模型包含的精確的竣工信息，進行設(shè)施設(shè)備方面改造、翻新及拆除的決策。

據(jù)國際有關(guān)文獻資料介紹，在增加的建設(shè)工程項目費用中，約 10%～33% 與信息交流問題有關(guān)；由工程變更和實施錯誤導(dǎo)致的損失，約占工程總成本的 3%～5%?？梢?，建立跨企業(yè)的 BIM 協(xié)同管理平臺很有必要。這不僅可以保證項目所有信息傳遞的準(zhǔn)確性和版本一致，還可以提高各參與方交流溝通和協(xié)同工作的效率，實現(xiàn)建筑全生命周期管理。

5 BIM項目管理模式

BIM 模型中包括的設(shè)計模型、施工模型、記錄模型等，往往由設(shè)計單位、施工單位或者運營單位根據(jù)各自工作范圍單獨建立，最后通過統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)合成為綜合模型。這就增加了對 BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)、版本管理、數(shù)據(jù)安全管理的難度。所以有時候業(yè)主會委托獨立的 BIM 服務(wù)商來統(tǒng)一規(guī)劃、維護和管理整個工程項目的 BIM 應(yīng)用。我們稱這種項目管理模式為：BIM 總協(xié)調(diào)管理模式。各參與方在此模式下開展工作。

5.1 業(yè) 主

組建 BIM 項目部，進行 BIM 需求的調(diào)研和咨詢。根據(jù)項目的類別、規(guī)模及特點，對項目中采用 BIM 技術(shù)進行可行性分析；確定 BIM 技術(shù)的使用方向、應(yīng)用點及費用投入；確定 BIM 實施的重點研究目標(biāo)等。根據(jù)項目的 BIM 實施目標(biāo)和深度，綜合項目特點和各參與方的管理水平等因素，確定項目 BIM 總協(xié)調(diào)方。

通過 BIM 項目協(xié)同管理平臺，監(jiān)督管理總協(xié)調(diào)方的工作，對其提交的成果進行歸檔、評估等。定期舉行 BIM 協(xié)調(diào)例會，討論和確定具體方案，檢查落實 BIM 的工作要求，對BIM 應(yīng)用存在的問題提出解決方案等。

5.2 BIM總協(xié)調(diào)方

協(xié)助 BIM 項目部開通、管理和維護 BIM 平臺。針對BIM 項目特點及需求，制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；編制各階段的實施計劃；組織協(xié)調(diào)各參與單位的實施細則；對項目工作進行整體規(guī)劃、監(jiān)督和指導(dǎo)。在項目實施階段，整合各參與方的模型；指導(dǎo)設(shè)計單位和施工單位的 BIM 實施應(yīng)用；審核匯總各參與方提交的 BIM 成果并上交給業(yè)主。

5.3 監(jiān)理單位

審核設(shè)計單位的 BIM 設(shè)計模型，參與設(shè)計方案的評選，審閱施工單位的 BIM 施工模型。通過 BIM 施工模型，審查施工組織設(shè)計、施工技術(shù)方案和施工進度計劃，并提出可行性建議；完成針對工程重要節(jié)點的 BIM 質(zhì)量評估報告；協(xié)助完成對隱蔽工程的復(fù)驗簽證；參與工程質(zhì)量事故的分析與處理；提取工程量以審核施工圖預(yù)算和結(jié)算；等等。

5.4 設(shè)計單位

通過運用 BIM 技術(shù)實現(xiàn)全專業(yè)全流程的協(xié)同設(shè)計，在方案設(shè)計和初步設(shè)計階段出具建筑性能分析，提供正確完整的設(shè)計模型；在施工準(zhǔn)備階段進行詳細到位的技術(shù)交底；在施工期間根據(jù)工程的實際需要進行設(shè)計變更等。

5.5 施工總承包

對自身合同范圍內(nèi)的 BIM 設(shè)計模型進行必要的校核和調(diào)整，結(jié)合施工進度完善 BIM 設(shè)計模型，形成 BIM 施工模型，并在施工過程中及時更新；統(tǒng)籌管理各分包單位的 BIM 施工模型，使之與施工現(xiàn)場相吻合，并利用 BIM 技術(shù)進行節(jié)點組織控制管理等。

5.6 專業(yè)分包單位

負(fù)責(zé)合同范圍內(nèi)的 BIM 設(shè)計模型的深化，形成適合自己使用的 BIM 施工模型，并負(fù)責(zé)施工過程中模型的更新和維護工作，同時用以指導(dǎo)現(xiàn)場施工；配合總承包單位完成相關(guān)應(yīng)用，并提供相應(yīng)的 BIM 應(yīng)用成果等。

5.7 造價咨詢單位

通過施工圖紙信息和實際工程量進行輔助工程量統(tǒng)計，制定可用于定額套價的 BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)，輔助進行工程概算、預(yù)算及竣工結(jié)算工作；在出現(xiàn)變更時，利用 BIM 模型進行變更前后的造價對比；協(xié)助總協(xié)調(diào)方開展 BIM 管理工作等。

5.8 保修運營單位

利用 BIM 模型可以實現(xiàn)建筑物的三維可視化信息管理，使保修人員對建筑物有一個直觀清晰的了解，能方便地得到建筑物內(nèi)部隱蔽的管線走向、承重墻等信息，不再需要在傳統(tǒng)的工程藍圖中翻閱，提高了工作效率，降低了成本等。通過運營人員在 BIM 模型中添加設(shè)備設(shè)施的運維信息，就形成了更完善更強大的數(shù)據(jù)庫；在此基礎(chǔ)上，可以開發(fā)出基于BIM 的物業(yè)運營管理系統(tǒng)，從而促進物業(yè)運營管理工作的信息化科學(xué)化進程。

綜上所述，建筑信息模型技術(shù)是貫穿于建設(shè)全過程的模型，可為設(shè)計、施工、運營管理等工程建設(shè)所有環(huán)節(jié)所利用。通過參數(shù)模型，整合項目的相關(guān)信息并進行共享和傳遞，為設(shè)計團隊和包括建筑運營單位在內(nèi)的各方建設(shè)主體提供了協(xié)同工作的平臺，對提高效率、節(jié)約成本和縮短建設(shè)周期等方面，發(fā)揮著重要的作用。

6 結(jié) 語

目前，BIM 技術(shù)的應(yīng)用在國內(nèi)尚處于推廣普及階段。本文就 BIM 技術(shù)在建設(shè)工程項目全壽命周期管理中的應(yīng)用，進行了簡單的介紹。希望對 BIM 工程應(yīng)用有所幫助。文中不妥或不完善的地方在所難免，還請同行們多多批評指導(dǎo)，也希望大家踴躍參與到 BIM 應(yīng)用的討論中來，分享經(jīng)驗、共圖進步。