基于BIM的項(xiàng)目管理流程研究

朱佳佳 談 飛 周 彬

（1.河海大學(xué) 商學(xué)院 工程管理研究所，南京 211100；2.中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司 第七二四研究所，南京 210003）

當(dāng)前，信息化是整個(gè)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，在這種大的社會(huì)環(huán)境下，建筑行業(yè)的信息化發(fā)展突飛猛進(jìn)，信息化管理成為項(xiàng)目管理中的新浪潮，在這種背景下BIM應(yīng)運(yùn)而生.BIM建筑信息模型（Building Information Modeling）起源于20世紀(jì)70年代，與CAD一樣，它的出現(xiàn)也使建筑行業(yè)經(jīng)歷了一次信息技術(shù)的大洗禮，給建筑業(yè)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇［1］.目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有不少項(xiàng)目應(yīng)用到BIM技術(shù)，通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施可以明確，BIM的應(yīng)用確實(shí)給項(xiàng)目帶來(lái)了價(jià)值.其中上海中心大廈是全生命周期應(yīng)用BIM的典型案例，運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)進(jìn)行全方位規(guī)劃，進(jìn)一步推動(dòng)了BIM在中國(guó)的發(fā)展勢(shì)頭.

作為一種全新的理念，BIM正受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，歐美國(guó)家對(duì)BIM的研究起步較早，BIM的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，并且已經(jīng)從企業(yè)應(yīng)用層面上升到政府層面.目前主要研究方向包括：BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及其擴(kuò)展研究、多維模型應(yīng)用研究以及BIM技術(shù)與其他高科技技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用擴(kuò)展研究.同時(shí)各國(guó)也在積極制訂適合國(guó)情的BIM項(xiàng)目管理流程與實(shí)施細(xì)則.我國(guó)BIM的應(yīng)用起步比較晚，目前的研究方向主要集中在BIM的應(yīng)用推廣、BIM軟件開(kāi)發(fā)、IFC標(biāo)準(zhǔn)的研究以及某些具體項(xiàng)目中BIM的應(yīng)用探討.與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)的研究更多地偏重于理論方面，由于國(guó)情與行業(yè)現(xiàn)狀不同，必須制訂出符合我國(guó)國(guó)情的基于BIM的操作流程.

雖然現(xiàn)階段有不少單位已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用BIM技術(shù)，包括設(shè)計(jì)單位、施工單位、業(yè)主單位等，但是各個(gè)單位都沒(méi)有形成自己的應(yīng)用流程，對(duì)BIM的應(yīng)用還處在摸索階段.從實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)這個(gè)最終結(jié)果來(lái)看，合理的項(xiàng)目管理流程是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)的基礎(chǔ)，而新技術(shù)的出現(xiàn)或多或少都會(huì)對(duì)現(xiàn)有項(xiàng)目管理流程產(chǎn)生影響.因此，構(gòu)建出新的基于BIM的項(xiàng)目管理流程，明確各參與方的職責(zé)與分工是實(shí)現(xiàn)BIM應(yīng)用的基礎(chǔ).目前還沒(méi)有符合我國(guó)國(guó)情的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，BIM實(shí)施過(guò)程中還存在著很多障礙［2］.

1 二維工程項(xiàng)目管理流程

我國(guó)現(xiàn)階段的項(xiàng)目管理體系采用以CAD為主要工具并結(jié)合項(xiàng)目管理方法，為了和采用BIM的項(xiàng)目管理流程區(qū)別開(kāi)，本文將其稱之為二維工程項(xiàng)目管理流程.工程項(xiàng)目管理發(fā)生在工程項(xiàng)目的全生命周期內(nèi)，包括可行性研究階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)營(yíng)管理階段，旨在通過(guò)系統(tǒng)工程的理論和方法進(jìn)行組織、協(xié)調(diào)、控制等，在既定的資源限定下，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的工期、質(zhì)量、投資等目標(biāo).

圖1展示了二維工程項(xiàng)目管理流程的基本框架和流程，它是一種串聯(lián)式的運(yùn)行模式，各參與方各自負(fù)責(zé)其參與階段的項(xiàng)目實(shí)施與管理.二維的項(xiàng)目管理實(shí)施流程經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，各方的職責(zé)權(quán)限已經(jīng)很明確，各參與方對(duì)實(shí)施程序也很熟悉.但對(duì)于業(yè)主來(lái)說(shuō)，由于存在專業(yè)知識(shí)不足的缺陷，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的控制能力不強(qiáng).

圖1 二維項(xiàng)目管理實(shí)施流程

傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理流程存在著如下幾個(gè)缺陷：1）項(xiàng)目各階段相互割裂，導(dǎo)致項(xiàng)目信息割裂，前后階段的信息不連貫，對(duì)參與各方來(lái)說(shuō)存在著信息不對(duì)稱的情況；2）信息交換方式雜亂，是一種分散的信息交換方式，信息傳遞速度慢，各個(gè)參與方必須與其他所有參與方進(jìn)行信息交換才能獲取自己所需的信息并將信息傳遞出去；3）各參與方處于相互獨(dú)立的狀態(tài)，多數(shù)流程是企業(yè)內(nèi)部的，從項(xiàng)目整體角度來(lái)說(shuō)，缺少協(xié)同工作的平臺(tái)；4）項(xiàng)目信息以不同的形式分散存在，給項(xiàng)目信息管理帶來(lái)很大的不便.二維工程項(xiàng)目管理中存在的這些弊端降低了工程項(xiàng)目管理的效率，制約了工程項(xiàng)目管理的發(fā)展，也給建筑業(yè)的信息化管理帶來(lái)不便.

而B(niǎo)IM技術(shù)的引入可以很好地解決二維項(xiàng)目管理實(shí)施流程中的這些缺陷.BIM強(qiáng)大的信息整合能力，有效整合了建設(shè)項(xiàng)目的所有信息，包括項(xiàng)目屬性信息以及管理行為信息，提高管理效率的同時(shí)提升了各參與方對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的控制力.對(duì)于大型項(xiàng)目與異形項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，BIM的管線綜合能力以及施工模擬等技術(shù)可以提高各參與方對(duì)項(xiàng)目的主動(dòng)控制能力.BIM數(shù)據(jù)庫(kù)為建設(shè)項(xiàng)目的協(xié)同管理提供了基礎(chǔ)，為建設(shè)項(xiàng)目參與方提供了協(xié)同工作的平臺(tái)，提高交流溝通的效率.另外，BIM模型隨著項(xiàng)目的進(jìn)展不斷完善，跟隨項(xiàng)目一起成長(zhǎng)，使業(yè)主能夠真正實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目的全生命周期管理.

2 各參與方的BIM管理流程

二維項(xiàng)目管理流程是一個(gè)長(zhǎng)流程，從項(xiàng)目前期開(kāi)始到項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)維護(hù)是由多個(gè)階段組成的，項(xiàng)目管理中更多的是事中控制與事后分析.而在項(xiàng)目管理中，事前控制也被稱之為主動(dòng)控制，是效率最高的環(huán)節(jié)，但在二維的項(xiàng)目管理流程中并不能很好地實(shí)現(xiàn).BIM技術(shù)強(qiáng)大的管線綜合能力以及模擬能力能夠?yàn)轫?xiàng)目各參與方實(shí)現(xiàn)事前控制提供基礎(chǔ).鑒于此，可以基于強(qiáng)化事前控制這個(gè)原則來(lái)構(gòu)建新的基于BIM的項(xiàng)目管理流程.

工程項(xiàng)目在不同的階段由不同的參與方執(zhí)行，只有各個(gè)參與方相互配合、協(xié)同工作才能順利地實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的目標(biāo).

2.1 設(shè)計(jì)單位的BIM流程

在傳統(tǒng)二維CAD設(shè)計(jì)中，最明顯的缺陷就是信息之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)性，所以一旦發(fā)生設(shè)計(jì)更改，相應(yīng)的平面圖、立面圖、剖面圖等都必須手動(dòng)修改，這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)很大的精力都放到了改圖上，而且很容易出現(xiàn)漏改、前后信息不一致的情況，設(shè)計(jì)周期、成本也會(huì)隨之增加.另外一個(gè)缺陷就是，各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)是分開(kāi)的，等最后施工時(shí)才能發(fā)現(xiàn)各管線之間的碰撞問(wèn)題，而基本上碰撞都是不可避免的.因?yàn)锽IM參數(shù)化建模的特性及其強(qiáng)大的管線綜合能力，設(shè)計(jì)單位不再需要被動(dòng)地等待施工時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題再做修改，而是可以提前在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)并修改.對(duì)于小型簡(jiǎn)單項(xiàng)目，BIM的管線綜合能力可能并沒(méi)有太大的優(yōu)勢(shì)，但在大型項(xiàng)目以及異形項(xiàng)目等復(fù)雜項(xiàng)目中，BIM正發(fā)揮著越來(lái)越大的作用.設(shè)計(jì)單位應(yīng)用BIM的管理流程如圖2所示.

圖2 設(shè)計(jì)單位BIM流程圖

圖中BIM碰撞檢測(cè)以及BIM管線綜合是新增加的兩個(gè)流程，它們分別發(fā)生于初步設(shè)計(jì)之后以及施工圖設(shè)計(jì)之后，這兩個(gè)流程是目前比較常用的.根據(jù)業(yè)主要求或項(xiàng)目的具體情況不同，還會(huì)有其他流程增加［3］.比如，綠色設(shè)計(jì)時(shí)可通過(guò)日照分析、能耗分析、風(fēng)環(huán)境分析等分析軟件通過(guò)BIM模型進(jìn)行模擬分析，輔助綠色設(shè)計(jì).與二維CAD設(shè)計(jì)相比，設(shè)計(jì)單位不再需要交付大量的的紙質(zhì)文檔，而是直接交付設(shè)計(jì)BIM模型.對(duì)于設(shè)計(jì)單位來(lái)說(shuō)，其主要職責(zé)就是協(xié)同項(xiàng)目管理，根據(jù)業(yè)主的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，構(gòu)建BIM模型（包括了水電、暖通等各個(gè)專業(yè)的BIM模型），并對(duì)其構(gòu)建的模型的正確性負(fù)責(zé).

設(shè)計(jì)單位的BIM流程與傳統(tǒng)模式相比最大的區(qū)別在于：1）將設(shè)計(jì)人員從大量的設(shè)計(jì)圖紙與二維平面圖形中解脫出來(lái)，設(shè)計(jì)單位不再需要交付大量的的紙質(zhì)文檔，而是直接交付設(shè)計(jì)BIM模型；2）建設(shè)項(xiàng)目中設(shè)計(jì)單位的介入時(shí)期發(fā)生改變.因?yàn)榻ㄔO(shè)項(xiàng)目最初的BIM模型是由設(shè)計(jì)單位提供，所以，設(shè)計(jì)單位需要在早期項(xiàng)目決策階段就參與進(jìn)去，這樣才能更好地理解業(yè)主的意圖；3）工作流程有所改變.通過(guò)碰撞檢測(cè)與管線綜合，設(shè)計(jì)階段就解決了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中需要在實(shí)際施工中才能發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，將部分設(shè)計(jì)更改提前到設(shè)計(jì)前期，大大減少了了后期的設(shè)計(jì)更改，從而提高設(shè)計(jì)效率，節(jié)約時(shí)間；4）設(shè)計(jì)單位職責(zé)發(fā)生改變.設(shè)計(jì)單位主要職責(zé)就是協(xié)同項(xiàng)目管理，根據(jù)業(yè)主的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，構(gòu)建設(shè)計(jì)BIM模型（包括了水電、暖通等各個(gè)專業(yè)的BIM模型），并對(duì)其構(gòu)建的模型的正確性負(fù)責(zé).

2.2 施工單位的BIM流程

施工單位主要利用BIM虛擬建設(shè)的功能，通過(guò)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工中可能存在的問(wèn)題并及時(shí)改進(jìn)，防患于未然.施工之前，施工單位進(jìn)行管線碰撞檢查，提前排除構(gòu)件間的碰擦，調(diào)整設(shè)計(jì)，不用等到實(shí)際施工時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題才進(jìn)行設(shè)計(jì)變更；另外可以利用BIM模型的4D模型進(jìn)行施工進(jìn)度的安排，合理安排好資源的采購(gòu)與組織，避免資源的沖突.同時(shí)BIM技術(shù)還可以與激光掃描、GPS、移動(dòng)通訊、RFID和互聯(lián)網(wǎng)等其他高科技相結(jié)合應(yīng)用到施工管理的現(xiàn)場(chǎng)跟蹤中.

施工單位采用BIM運(yùn)作流程主要包括以下幾個(gè)步驟（流程如圖3所示），首先根據(jù)業(yè)主的招標(biāo)信息，初步制定3D施工方案并實(shí)現(xiàn)可視化，然后根據(jù)施工方案編制投標(biāo)文件，參加投標(biāo).若中標(biāo)，則進(jìn)一步將可視化的施工方案細(xì)化，通過(guò)不斷改變不確定因素，采用BIM的施工模擬技術(shù)比選出優(yōu)化的施工方案并用于指導(dǎo)施工.施工單位的職責(zé)除了進(jìn)行實(shí)體建造外還需完成對(duì)BIM模型的擴(kuò)展與維護(hù)，并在項(xiàng)目竣工后將完整的BIM模型移交給業(yè)主.

圖3 施工單位BIM流程圖

在新的流程中，施工單位的前期成本較傳統(tǒng)模式有所提高，實(shí)際開(kāi)始施工時(shí)間節(jié)點(diǎn)有所延后.實(shí)際施工之前，施工單位需要反復(fù)進(jìn)行施工模擬，排除構(gòu)件間的碰擦，安排后期施工中所需要的施工安裝空間.通過(guò)細(xì)化施工方案可能會(huì)產(chǎn)生不同的施工方案，因此施工單位還需要通過(guò)模擬優(yōu)選出比較合適的施工方案.而這些，都需要相應(yīng)的人力、物力投入，因此前期的成本與時(shí)間會(huì)較傳統(tǒng)模式有所提高.

與傳統(tǒng)模式相比，另外一個(gè)比較大的區(qū)別是，施工單位能實(shí)現(xiàn)成本動(dòng)態(tài)管控.在BIM模型中，構(gòu)建信息不僅包括幾何尺寸、材料信息，價(jià)格，供應(yīng)商等施工成本信息也包括在內(nèi)，結(jié)合無(wú)線射頻技術(shù)，施工單位可以實(shí)時(shí)跟蹤項(xiàng)目進(jìn)度，從而可以實(shí)現(xiàn)成本的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管控.

2.3 業(yè)主的BIM流程

現(xiàn)階段BIM的應(yīng)用與發(fā)展，業(yè)主是BIM技術(shù)的最大獲益人.同時(shí)，在新的項(xiàng)目管理流程中，業(yè)主也起著主導(dǎo)作用.BIM的應(yīng)用為項(xiàng)目各參與方提供了信息交流的平臺(tái)，加強(qiáng)了業(yè)主方對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的控制力，有效克服了業(yè)主方工程專業(yè)知識(shí)不足的缺點(diǎn)，對(duì)業(yè)主來(lái)說(shuō)，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全生命周期的管理也成為可能，特別是運(yùn)營(yíng)階段的管理.對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)運(yùn)營(yíng)階段是時(shí)間最長(zhǎng)的階段，也是成本花費(fèi)最大的階段，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，BIM在運(yùn)營(yíng)階段的運(yùn)用是未來(lái)BIM給業(yè)主帶來(lái)利益最大的階段.運(yùn)營(yíng)階段的所需要的信息主要包括設(shè)施三方面的信息，分別是法律（建筑編號(hào)、出租信息、各項(xiàng)法規(guī)等）、財(cái)務(wù)（運(yùn)營(yíng)收入、折舊、維護(hù)成本等）和物理信息（來(lái)源于交付時(shí)的各項(xiàng)運(yùn)作參數(shù)）.利用BIM模型中的信息可以對(duì)建筑物進(jìn)行空間與設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理，實(shí)現(xiàn)能源管理、設(shè)施維修、租金管理等功能，全面提升BIM的應(yīng)用價(jià)值.

業(yè)主單位的BIM流程如圖4所示.業(yè)主運(yùn)用BIM技術(shù)的運(yùn)作流程主要包括以下幾個(gè)步驟，首先業(yè)主通過(guò)招標(biāo)選取能夠進(jìn)行3D設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)單位，設(shè)計(jì)單位根據(jù)業(yè)主的意圖設(shè)計(jì)出可行的3D設(shè)計(jì)方案；然后業(yè)主進(jìn)行施工招標(biāo)，要求施工單位能夠提供3D的投標(biāo)方案，并根據(jù)3D投標(biāo)方案進(jìn)行評(píng)標(biāo)，選定出合適的施工單位后將設(shè)計(jì)單位交付的3D模型移交給施工單位，由施工單位在施工過(guò)程中進(jìn)行模型的維護(hù)與擴(kuò)展，直至項(xiàng)目竣工完成后連同項(xiàng)目一起交付給業(yè)主；最后，業(yè)主根據(jù)此模型進(jìn)行項(xiàng)目的維護(hù)與運(yùn)營(yíng).

圖4 業(yè)主單位BIM流程

3 基于BIM的項(xiàng)目管理流程構(gòu)建

從項(xiàng)目管理角度來(lái)說(shuō)，BIM應(yīng)用于項(xiàng)目管理中的流程是協(xié)作式的流程，發(fā)生的所有管理行為都是基于同一個(gè)BIM模型.不管設(shè)計(jì)單位還是施工單位都是在同一個(gè)模型上進(jìn)行擴(kuò)展與應(yīng)用，最后交付給業(yè)主的除了實(shí)物外還包括BIM模型.基于BIM的項(xiàng)目管理流程與工作內(nèi)容還是與二維項(xiàng)目管理流程大致相同，BIM在項(xiàng)目管理中的改變體現(xiàn)在對(duì)信息流程和業(yè)務(wù)流程的改變.信息流程的改變是指由傳統(tǒng)的分散式信息傳遞模式轉(zhuǎn)變成基于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的信息傳遞模式，各參與方只需將信息數(shù)據(jù)提交至BIM信息數(shù)據(jù)庫(kù)，其他各參與方就可以獲取項(xiàng)目信息，同時(shí)也可以在BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取自己相關(guān)的信息，這種信息交換模式簡(jiǎn)化了信息的傳遞路徑，提高了信息傳遞效率.業(yè)務(wù)流程的改變主要是指與傳統(tǒng)項(xiàng)目管理流程相比項(xiàng)目管理任務(wù)前移.用BIM的管線綜合以及模擬施工，可以提前發(fā)現(xiàn)施工中可能存在的問(wèn)題，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，有效降低工期、成本增加的風(fēng)險(xiǎn).

基于BIM的項(xiàng)目管理流程如圖5所示.新流程主要是基于前文的，強(qiáng)化事前控制這一原則，在前文探討的各參與方的項(xiàng)目管里流程基礎(chǔ)上構(gòu)建的.新的流程中，總的管理流程不變，但是工作內(nèi)容增加了關(guān)于BIM模型的構(gòu)建與維護(hù)部分以及通過(guò)BIM模型進(jìn)行模擬分析等.

圖5 基于BIM的項(xiàng)目管理流程

與傳統(tǒng)流程相比，新的項(xiàng)目管理流程工作內(nèi)容不變.設(shè)計(jì)階段的概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、初設(shè)等包含在BIM建模中，設(shè)計(jì)單位的交付成果不再是簡(jiǎn)單的CAD圖紙，而是BIM模型；施工階段，項(xiàng)目的三大目標(biāo)控制通過(guò)BIM模型的來(lái)實(shí)現(xiàn)，施工單位可以利用BIM模型的4D模型進(jìn)行施工進(jìn)度的安排，并通過(guò)BIM技術(shù)與RFID技術(shù)相結(jié)合獲取建設(shè)項(xiàng)目實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，以此進(jìn)行成本的動(dòng)態(tài)管控；后期運(yùn)營(yíng)管理階段，除了工程實(shí)體的交付外還包括了BIM模型的交付，這個(gè)模型將伴隨著建筑物的全生命周期，為業(yè)主后期的運(yùn)營(yíng)管理提供信息支持，真正實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的全生命周期管理.

4 結(jié) 語(yǔ)

BIM技術(shù)可以為建筑業(yè)帶來(lái)全新的發(fā)展，但是它的效用在現(xiàn)階段尚未有效地發(fā)揮出來(lái).BIM的應(yīng)用對(duì)項(xiàng)目管理的流程改變是BIM在實(shí)施過(guò)程中不得不面對(duì)的問(wèn)題，基于該問(wèn)題，文章從傳統(tǒng)項(xiàng)目管理流程出發(fā)，分析其存在的缺陷，并通過(guò)各參與方的BIM管理流程構(gòu)建出新的基于BIM的項(xiàng)目管理流程，為BIM的推廣與運(yùn)用奠定一定的基礎(chǔ).文章所構(gòu)建的管理流程還需要實(shí)際案例來(lái)驗(yàn)證與完善.

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