利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)精益建造

文｜吳忠良

BIM與精益建造的核心理念有著異曲同工之妙，以BIM為應(yīng)用平臺(tái)，以精益建造理論體系為指導(dǎo)，發(fā)揮BIM強(qiáng)大的技術(shù)功能支持與豐富關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)，可以有效提升建筑業(yè)的效率，提升建筑的質(zhì)量。

精益建造與BIM

建筑與民生息息相關(guān)，但建筑業(yè)的效率水平卻一直低下。美國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》對(duì)建筑業(yè)資源浪費(fèi)調(diào)研表明，25%～30%的施工流程是返工工作，30%～60%的勞動(dòng)被浪費(fèi)，10%的材料被浪費(fèi)。2006年，Ekambaram Palaneeswaran在觀察香港的建筑項(xiàng)目后發(fā)現(xiàn)，僅項(xiàng)目返工造成的直接成本損失達(dá)到了合同額的3.5%，間接成本達(dá)到1.7%。返工造成了10%工期進(jìn)度損失。

丹麥學(xué)者Lauris Koskela在1992年提出要將制造業(yè)已經(jīng)成熟應(yīng)用的生產(chǎn)原則包括精益管理等應(yīng)用到建筑業(yè)，以提高建筑業(yè)的管理水平，并于1993年在IGLC（International Group of Lean Construction）大會(huì)上首次提出“精益建造”（Lean Construction）概念。

中國(guó)精益建造技術(shù)中心（LCTC，Lean Construction Technology Center）把精益建造定義為：綜合生產(chǎn)管理理論、建筑管理理論以及建筑生產(chǎn)的特殊性，面向建筑產(chǎn)品的全生命周期，持續(xù)地減少和消除浪費(fèi)，最大限度的滿足顧客要求的系統(tǒng)性的方法。與傳統(tǒng)的建筑管理理論相比，精益建造更強(qiáng)調(diào)面向建筑產(chǎn)品的全生命周期，持續(xù)的減少和消除浪費(fèi)，把完全滿足客戶(hù)需求作為終極目標(biāo)。

精益建造是通過(guò)改善生產(chǎn)流程，減少項(xiàng)目全周期過(guò)程中的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化、浪費(fèi)最小化，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)必須建立在項(xiàng)目相關(guān)人員對(duì)項(xiàng)目信息全面、及時(shí)、快速了解的基礎(chǔ)之上，但傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)表達(dá)方式隨著工程項(xiàng)目規(guī)模的擴(kuò)大、項(xiàng)目數(shù)量的增多等，不能適應(yīng)現(xiàn)代項(xiàng)目管理的需求，而B(niǎo)IM的出現(xiàn)恰好滿足了項(xiàng)目各方對(duì)海量信息的需求。

根據(jù)美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BIM的定義，BIM是創(chuàng)建與管理設(shè)施物理與功能特性的數(shù)字化表達(dá)的過(guò)程。BIM是關(guān)于設(shè)施的共享的知識(shí)資源，為設(shè)施全生命周期的決策制定提供可靠的信息支持，從最早期的概念階段到最終的拆除階段。

雖然不同的組織對(duì)于BIM有不同的定義，但綜合起來(lái)，BIM主要包括了兩大核心理念：

（1） BIM是設(shè)施（建筑物）物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)，可以包括幾何、空間、量等物理信息，還包括空間的能耗信息、設(shè)備的使用說(shuō)明等功能性信息。包括幾何信息，可以直接用于可視化，提升溝通協(xié)調(diào)的效率，此外，這些信息并不是獨(dú)立的，而是與構(gòu)件相關(guān)，是一個(gè)多維度的富含建筑物信息的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）BIM中所包含的信息是從概念到拆除的全生命周期中所有決策提供可靠依據(jù)與信息，可以在不同專(zhuān)業(yè)、不同利益相關(guān)方等之間進(jìn)行信息的傳遞與共享。而且BIM能夠在綜合數(shù)字環(huán)境中保持信息共享和不斷更新，即在各種工程信息之間創(chuàng)建實(shí)時(shí)的、一致性的關(guān)聯(lián)，對(duì)平臺(tái)中信息的任何更改，都可以在其他關(guān)聯(lián)的地方反映出來(lái)，使得業(yè)主、設(shè)計(jì)院、施工單位等項(xiàng)目相關(guān)方都能清楚全面地了解項(xiàng)目進(jìn)程，這意味著B(niǎo)IM將成為建筑業(yè)的協(xié)同平臺(tái)。

BIM與精益建造的核心理念有著異曲同工之妙，以BIM為應(yīng)用平臺(tái)，以精益建造理論體系為指導(dǎo)，發(fā)揮BIM強(qiáng)大的技術(shù)功能支持與豐富關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)，可以有效提升建筑業(yè)的效率，提升建筑的質(zhì)量。

大紅門(mén)16號(hào)院效果圖與土建BIM模型

北京建誼投資發(fā)展（集團(tuán)）有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“建誼集團(tuán)”）是一家集資本運(yùn)營(yíng)、地產(chǎn)開(kāi)發(fā)、工程承包及裝備制造為一體的跨國(guó)集團(tuán)。建誼集團(tuán)瞄準(zhǔn)未來(lái)建造業(yè)信息化發(fā)展趨勢(shì)，集團(tuán)瞄準(zhǔn)未來(lái)建造業(yè)信息化發(fā)展趨勢(shì)，認(rèn)識(shí)到基于BIM設(shè)計(jì)技術(shù)的協(xié)同辦公必將是整個(gè)建筑業(yè)信息化發(fā)展的方向和未來(lái)。在具體項(xiàng)目應(yīng)用中，建誼集團(tuán)用BIM的目的很明確，尋找解決傳統(tǒng)項(xiàng)目管理信息不對(duì)稱(chēng)、跑冒滴漏現(xiàn)象嚴(yán)重等問(wèn)題的技術(shù)支撐和管理手段。

2010年初識(shí)BIM，建誼集團(tuán)就認(rèn)識(shí)到BIM是建筑業(yè)的革命性技術(shù)與未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)始投入人力物力，接觸、考察研究了大量的國(guó)內(nèi)外的BIM相關(guān)軟件，并于2012年10月與魯班成為戰(zhàn)略合作伙伴，首先在大紅門(mén)16號(hào)院項(xiàng)目上開(kāi)展BIM應(yīng)用實(shí)踐。目前，建誼集團(tuán)主要在豐臺(tái)區(qū)大紅門(mén)16號(hào)院項(xiàng)目開(kāi)展項(xiàng)目級(jí)的BIM應(yīng)用，后續(xù)新的項(xiàng)目也在積極籌備開(kāi)展BIM應(yīng)用；并且建誼集團(tuán)也在積極開(kāi)展基于BIM的項(xiàng)目全過(guò)程管理信息系統(tǒng)的研發(fā)。未來(lái)，建誼集團(tuán)還將不斷深化BIM應(yīng)用能力，將BIM技術(shù)打造成為企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

大紅門(mén)16號(hào)院利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)精益建造

大紅門(mén)西路16號(hào)院工程位于豐臺(tái)區(qū)大紅門(mén)西路16號(hào)院。總建筑面積122960m2，其中地下42972m2，地上79988m2。由住宅樓和裙房組成，地下三層，地上15～21 層，建筑高度56～63m。

1.模型創(chuàng)建與工程量計(jì)算

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用建模軟件僅用12天即完成了12萬(wàn)平米的土建模型、10天時(shí)間完全了全部的鋼筋模型、15天完成了全部的機(jī)電模型，即只有半個(gè)月的時(shí)間即完成了所有專(zhuān)業(yè)的模型建立。

在模型創(chuàng)建的過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)和整理設(shè)計(jì)院圖紙中的一些問(wèn)題，如圖中標(biāo)注不明確、鋼筋配筋不合理、土建結(jié)構(gòu)梁、柱與安裝專(zhuān)業(yè)管線發(fā)生碰撞等問(wèn)題，為圖紙會(huì)審提供了依據(jù)，設(shè)計(jì)院可及時(shí)地對(duì)圖紙問(wèn)題做出回復(fù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，避免在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，造成返工。同時(shí)，在模型創(chuàng)建完成，即快速完成工程量的測(cè)算，將測(cè)算結(jié)果與手算以及與項(xiàng)目聘請(qǐng)的造價(jià)咨詢(xún)單位進(jìn)行對(duì)比，準(zhǔn)確度提升了2%～3%，而工作效率更是提升了50%以上。

2.BIM模型管理平臺(tái)與團(tuán)隊(duì)合作

精益建造的一項(xiàng)重要原則是通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作，建立更為廣泛的合作伙伴關(guān)系。在大紅門(mén)項(xiàng)目中，將各專(zhuān)業(yè)模型上傳至云端服務(wù)器，在云端形成了項(xiàng)目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)（PDS），當(dāng)出現(xiàn)變更時(shí)及時(shí)調(diào)整并上傳最新的模型，而集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)、項(xiàng)目管理人員共分配了20個(gè)賬號(hào)，根據(jù)不同權(quán)限從云端數(shù)據(jù)庫(kù)可隨時(shí)隨地調(diào)取相關(guān)的數(shù)據(jù)。除了企業(yè)內(nèi)部人員，原則還可以共享給業(yè)主、分包商、監(jiān)理等利益相關(guān)方，保證數(shù)據(jù)的一致性與工作流的順暢。

三維算量與工程量對(duì)比分析

建誼集團(tuán)企業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)賬號(hào)管理

3.BIM模型應(yīng)用

(1)碰撞檢查

在相關(guān)軟件中將多專(zhuān)業(yè)的BIM模型進(jìn)行集成與沖突檢測(cè)，采用云計(jì)算的方式快速檢查發(fā)現(xiàn)模型當(dāng)中的碰撞點(diǎn)，并自動(dòng)生成碰撞報(bào)告和預(yù)留洞口報(bào)告。如在大紅門(mén)16號(hào)院項(xiàng)目中，共發(fā)現(xiàn)了952個(gè)碰撞點(diǎn)，其中嚴(yán)重碰撞13個(gè)，需要協(xié)調(diào)建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電三個(gè)專(zhuān)業(yè)共同調(diào)整設(shè)計(jì)。而在施工之前，提前發(fā)現(xiàn)碰撞問(wèn)題，可以有效地減少返工，避免因返工造成的成本與工期的損失。

(2) 基于BIM的技術(shù)交底

在圖紙交底的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)模擬交底，利用BIM碰撞檢查結(jié)果進(jìn)行技術(shù)交底；然后根據(jù)模型做樣板間真實(shí)模型，數(shù)字化可視化模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的樣板引路，進(jìn)行二次技術(shù)交底。BIM模型的可視化可以有效地提升溝通的效率，減少不同人對(duì)圖紙的理解差異，尤其是在專(zhuān)業(yè)交叉、走向復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)。因此本項(xiàng)目中利用BIM技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)原有的技術(shù)交底流程進(jìn)行了改進(jìn)。

基于BIM的技術(shù)交底流程

（3） 計(jì)劃量控制與兩算對(duì)比

現(xiàn)代施工項(xiàng)目工期都較為緊張，邊設(shè)計(jì)邊施工的并行工程十分常見(jiàn)。施工企業(yè)很難在短時(shí)間內(nèi)獲得不同區(qū)域、不同進(jìn)度等條件下的計(jì)劃用量，采購(gòu)計(jì)劃只能毛估估、限額領(lǐng)料制度也常流于形式。有了BIM技術(shù)，工程量可以按時(shí)間、區(qū)域、專(zhuān)業(yè)、施工班組等多個(gè)條件任意拆分，并且快速準(zhǔn)確地得到人、材、機(jī)的計(jì)劃用量，從而實(shí)現(xiàn)人、材、機(jī)的JIT（準(zhǔn)時(shí)化）或看板管理。在大紅門(mén)項(xiàng)目中，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)在管理平臺(tái)中提前錄入計(jì)劃數(shù)據(jù)，相關(guān)部門(mén)根據(jù)BIM模型中的數(shù)據(jù)來(lái)制定相關(guān)的采購(gòu)計(jì)劃、資金計(jì)劃等。

有了計(jì)劃量，待階段性節(jié)點(diǎn)施工完成后，可以進(jìn)行計(jì)劃量與實(shí)際施工用量的兩算對(duì)比，細(xì)化到樓層、構(gòu)件與部位，總結(jié)分析偏差的原因，并提出優(yōu)化改進(jìn)意見(jiàn)，有效提升企業(yè)的成本管控能力。

（4）對(duì)外造價(jià)控制

除了計(jì)劃量控制和兩算對(duì)比來(lái)有效控制內(nèi)部成本的同時(shí)，利用BIM模型還能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)外造價(jià)控制。對(duì)外結(jié)算前，先利用BIM模型中的數(shù)據(jù)作為依據(jù)或重要參考，制定合適的結(jié)算策略。在與業(yè)主結(jié)算時(shí)，減少少算漏算，在合理范圍內(nèi)提高結(jié)算造價(jià)，做到該收絕不能少收；在與分包商結(jié)算時(shí)，劃分清楚各分包商的結(jié)算范圍，做到該付的不能多付，減少在結(jié)算過(guò)程中的“利潤(rùn)流失”。

例如，大紅門(mén)混凝土和混凝土泵送廠商的結(jié)算采用按圖結(jié)算，利用已經(jīng)建立好的BIM模型可以快速準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)已經(jīng)施工區(qū)域混凝土用量，輕輕松松地應(yīng)對(duì)結(jié)算，僅基礎(chǔ)一項(xiàng)，結(jié)算砼量產(chǎn)生500多m3，成效明顯。

iBan照片

（5） 現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理

利用iBan進(jìn)行工程質(zhì)量、安全、隱蔽工程等管理。iBan可利用智能手機(jī)、平板電腦采集現(xiàn)場(chǎng)照片，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量缺陷、安全風(fēng)險(xiǎn)、文明施工、隱蔽工程等情況，可以隨時(shí)拍照，及時(shí)上傳，既可與BIM模型及時(shí)關(guān)聯(lián)，做到缺陷問(wèn)題可視化，隱蔽工程顯現(xiàn)化。定性分析問(wèn)題發(fā)生的頻率、趨勢(shì)，得出問(wèn)題發(fā)生的規(guī)律，為施工管理提供必要的決策依據(jù)；也可以分樓層、分類(lèi)型統(tǒng)計(jì)分析，查看問(wèn)題整改落實(shí)情況。

分樓層、性質(zhì)照片統(tǒng)計(jì)報(bào)告

（6）資料掛接與運(yùn)維管理

BIM模型是個(gè)豐富的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)可以包括構(gòu)件的幾何尺寸、廠商、運(yùn)行參數(shù)、驗(yàn)收?qǐng)?bào)告等等內(nèi)容，尤其是針對(duì)設(shè)備的相關(guān)信息，均可以關(guān)聯(lián)進(jìn)BIM模型。大紅門(mén)16號(hào)項(xiàng)目根據(jù)施工進(jìn)展，不斷豐富、完善設(shè)備的相關(guān)信息，用于竣工模型的交付，方便后期的運(yùn)維管理。

鍋爐房的BIM資料模型

4.BIM團(tuán)隊(duì)建設(shè)

從BIM技術(shù)引入的一開(kāi)始，建誼集團(tuán)就開(kāi)始著手組建BIM團(tuán)隊(duì)，由集團(tuán)副總裁劉立明全面負(fù)責(zé)BIM團(tuán)隊(duì)建設(shè)和BIM技術(shù)應(yīng)用，截止目前，共計(jì)組織BIM相關(guān)培訓(xùn)共計(jì)80余次，累計(jì)800多人次參加培訓(xùn)，高層BIM應(yīng)用培訓(xùn)5次，共計(jì)100多人次參加培訓(xùn)。在培訓(xùn)的過(guò)程中，建誼集團(tuán)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和探索實(shí)施方法亂，已經(jīng)形成較為完整的BIM應(yīng)用流程和制度。

BIM應(yīng)用總結(jié)

目前魯班工程顧問(wèn)已經(jīng)總結(jié)了建造階段的106個(gè)應(yīng)用點(diǎn)，在大紅門(mén)16號(hào)項(xiàng)目中只應(yīng)用了部分，但取得的成績(jī)已讓人側(cè)目。企業(yè)首先要正視BIM，一方面也要充分認(rèn)識(shí)到它的價(jià)值。另一方面BIM與其他信息化手段一樣，功能再?gòu)?qiáng)大，終歸都是一種管理工具和手段，關(guān)鍵還是要與企業(yè)本身的管理相結(jié)合。所以不要低估BIM，也不要神話BIM。從技術(shù)上講，很多功能都可以實(shí)現(xiàn)，目前魯班還在不斷開(kāi)發(fā)更多的應(yīng)用點(diǎn)；但在管理實(shí)踐中，需要企業(yè)高層的果斷決策，需要業(yè)務(wù)部門(mén)的不懈的堅(jiān)持，這其中關(guān)鍵就是思維觀念與行為方式的改變。

建誼集團(tuán)下個(gè)階段會(huì)將BIM應(yīng)用推廣至更多的項(xiàng)目上，并且在探索設(shè)計(jì)階段與建造階段BIM的結(jié)合，在新時(shí)期通過(guò)科技信息化提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力水平。