BIM技術(shù)在建筑施工企業(yè)的應(yīng)用研究

文｜李存斌 魯平

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是建筑行業(yè)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，BIM技術(shù)通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)服務(wù)于建設(shè)項(xiàng)目的整個(gè)生命周期，為建設(shè)項(xiàng)目各參與方的溝通協(xié)作提供了平臺(tái)?，F(xiàn)BIM技術(shù)已成功應(yīng)用于許多大型工程項(xiàng)目，本文主要基于普適計(jì)算和IPD模式在BIM中的結(jié)合應(yīng)用，從3D模型到4D/5D模型在設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維等全生命周期的應(yīng)用加深對(duì)BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)。

BIM目前是促進(jìn)建筑行業(yè)信息化快速發(fā)展的炙手可熱的技術(shù)，BIM作為建筑全生命周期應(yīng)用解決方案，可以有效地幫助項(xiàng)目各參與方協(xié)同工作，加強(qiáng)彼此間的交流溝通，并應(yīng)用4D/5D模型可以快速有效地發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計(jì)施工中的問(wèn)題，節(jié)省成本、保證工程質(zhì)量和工期要求，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的精細(xì)化管理。

基于普適計(jì)算和IPD模式在BIM中的結(jié)合應(yīng)用

目前，BIM技術(shù)應(yīng)用在美、英等發(fā)達(dá)國(guó)家已迅速發(fā)展，并制定了關(guān)于BIM的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以其IFC標(biāo)準(zhǔn)為主。在國(guó)內(nèi)，IFC標(biāo)準(zhǔn)也逐漸應(yīng)用開(kāi)來(lái)，但是在模型轉(zhuǎn)換之間還是會(huì)有信息遺漏現(xiàn)象。尤其在施工現(xiàn)場(chǎng)中存在各方信息交互和共享效率低下情況，問(wèn)題得不到及時(shí)的反饋和解決，導(dǎo)致效率低下，工期延誤等現(xiàn)象，基于此提出結(jié)合普適計(jì)算和IPD模式相結(jié)合的方式解決出現(xiàn)的矛盾和問(wèn)題。普適計(jì)算的思想出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代初期。普適計(jì)算被認(rèn)為是融合信息空間和物理空間的方法，具備很強(qiáng)大的交互能力，能夠使人們隨時(shí)隨地、透明的獲取數(shù)字化服務(wù)。美國(guó)建筑師學(xué)會(huì)（AIA）將IPD（integrated project delivery，集成項(xiàng)目交付）定義為“一種項(xiàng)目交付方法，即將建設(shè)工程項(xiàng)目中的人員、系統(tǒng)、業(yè)務(wù)流程和事件全部集成到一個(gè)流程中。在該流程中，所有項(xiàng)目參與者將充分發(fā)揮自己的才智，在設(shè)計(jì)、施工等所有階段優(yōu)化項(xiàng)目效果、為業(yè)主增加價(jià)值、減少浪費(fèi)并最大限度提高效率?！币隝PD模式和應(yīng)用BIM技術(shù)已經(jīng)成為如今施工企業(yè)打造核心競(jìng)爭(zhēng)力的緊要舉措。

現(xiàn)下結(jié)合普適計(jì)算和IPD模式來(lái)提高施工企業(yè)中信息的全方位、全過(guò)程交互效率，提高建筑項(xiàng)目的完工質(zhì)量。普適計(jì)算將在物理和信息空間上建立聯(lián)系，提供施工實(shí)時(shí)信息，并結(jié)合IPD模式，使業(yè)主、設(shè)計(jì)方、施工方乃至監(jiān)理單位等利用這些信息，共同理解、協(xié)商工程項(xiàng)目的特點(diǎn)和方案，以保證工程項(xiàng)目的成本、工期和質(zhì)量要求，把握項(xiàng)目的全生命期，提高項(xiàng)目完工質(zhì)量和效率。IPD模式作為一種全新的建設(shè)項(xiàng)目管理模式，其關(guān)鍵點(diǎn)就是項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的建立與組織，建立項(xiàng)目參與者之間有效的協(xié)同機(jī)制，實(shí)現(xiàn)信息共享和跨職能團(tuán)隊(duì)的高效協(xié)作。其基于普適計(jì)算和IPD模式的BIM應(yīng)用框架如圖1.1所示。

圖1.1 基于普適計(jì)算和IPD模式的BIM應(yīng)用框架

基于BIM的4D/5D施工進(jìn)度、成本協(xié)同應(yīng)用

傳統(tǒng)的施工進(jìn)度的繪制主要是依靠人工手工算量，確定工程項(xiàng)目中所需要的人工、材料和機(jī)械等需求量，并依此來(lái)手工繪制施工進(jìn)度計(jì)劃，如橫道圖等。這大大增加了人力、物力和財(cái)力的投入，而且當(dāng)設(shè)計(jì)變更或是其他變更發(fā)生時(shí)，相應(yīng)的進(jìn)度計(jì)劃變更不及時(shí)，造成工期延誤，成本增加的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

而基于BIM三維幾何模型，即3D模型的基礎(chǔ)上，加之時(shí)間（施工進(jìn)度信息），并同時(shí)與資源、安全、質(zhì)量、成本和場(chǎng)地布置等施工信息集成，構(gòu)成4D信息模型。如圖2.1所示。4D模型可以依據(jù)IFC中性文件，導(dǎo)出使用者所要的一切報(bào)表以及施工進(jìn)度計(jì)劃，并在其他信息發(fā)生變更時(shí)，相應(yīng)的自動(dòng)修改相關(guān)聯(lián)的進(jìn)度信息，從而大大提高工作效率，節(jié)省時(shí)間，降低成本，保證了質(zhì)量。

圖2.1 基于BIM技術(shù)的4D模型組成

圖2.2 基于BIM技術(shù)的5D模型組成

圖2.3 廣聯(lián)達(dá)BIM5D軟件成本動(dòng)態(tài)核算和分析

圖2.4 基于BIM5D平臺(tái)的協(xié)同工作

一般完整的成本控制包括事前成本計(jì)劃、事中成本控制、事后成本分析。但是存在著事前成本計(jì)劃編制困難，事中成本控制不力，事后成本核算不清等問(wèn)題。此外，傳統(tǒng)的成本控制一般都是在施工項(xiàng)目結(jié)束時(shí)或是項(xiàng)目階段性工作結(jié)束時(shí)才對(duì)已經(jīng)發(fā)生的成本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，通常的結(jié)果就是算出來(lái)的實(shí)際成本與計(jì)劃成本相比，相距很大，不能很好地實(shí)現(xiàn)成本控制的功能，陷入了被動(dòng)局面。

而基于BIM三維幾何模型，即3D模型的基礎(chǔ)上，加上施工進(jìn)度信息和成本信息，形成5D信息模型。通過(guò)該模型，計(jì)算、模擬和優(yōu)化對(duì)應(yīng)于各施工階段的材料、設(shè)備等需求量，從而建立材料需求計(jì)劃等，在此基礎(chǔ)上形成工程項(xiàng)目成本計(jì)劃。如圖2.2所示。5D模型的建立實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程、全方位的精細(xì)化動(dòng)態(tài)成本管理和控制，可以使施工過(guò)程成本控制達(dá)到最優(yōu)?；贐IM技術(shù)的動(dòng)態(tài)成本分析，可以將實(shí)際成本與預(yù)算成本、合同成本進(jìn)行三算對(duì)比分析，對(duì)于項(xiàng)目中超支現(xiàn)象采取針對(duì)性措施，將成本控制在計(jì)劃成本內(nèi)。

下面以廣州東塔BIM解決方案系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)成本分析進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。廣聯(lián)達(dá)公司的BIM5D軟件和PM（項(xiàng)目管理系統(tǒng)）在廣州東塔項(xiàng)目中進(jìn)行了集成應(yīng)用，簡(jiǎn)稱廣州東塔BIM解決方案系統(tǒng)。廣州東塔BIM系統(tǒng)的總體應(yīng)用思路為，建立以BIM模型為核心的項(xiàng)目管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)BIM與PM項(xiàng)目管理系統(tǒng)的有效集成。在以廣聯(lián)達(dá)BIM5D軟件為核心的系統(tǒng)中，將各專業(yè)設(shè)計(jì)模型及算量模型進(jìn)行整合，通過(guò)自行開(kāi)發(fā)的東塔BIM系統(tǒng)，進(jìn)行進(jìn)度、圖紙、合同、成本、運(yùn)維等方面的應(yīng)用。廣州東塔BIM解決方案系統(tǒng)按照管理控制層次不同，成本分析分三個(gè)層級(jí)：成本項(xiàng)目層級(jí)、合同層級(jí)、合同明細(xì)層級(jí)。其中廣聯(lián)達(dá)BIM5D軟件成本動(dòng)態(tài)核算和分析如圖2.3所示。

在傳統(tǒng)的建筑工程項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)階段和施工階段是分開(kāi)的。設(shè)計(jì)方設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可行性，造成設(shè)計(jì)變更時(shí)有發(fā)生，而施工方也不能完全理解設(shè)計(jì)方的設(shè)計(jì)意圖，使返工率大大增加?；诖耍行У匦畔贤ê凸蚕韺?duì)于設(shè)計(jì)方和施工方來(lái)說(shuō)非常重要，并能保證施工項(xiàng)目的順利實(shí)施。而基于BIM技術(shù)的協(xié)同工作則大大降低了各項(xiàng)目參與方之間的溝通難度。廣州東塔項(xiàng)目就是基于BIM5D平臺(tái)進(jìn)行各信息的共享，使各參與方可以更好的了解信息，便于溝通、管理和決策。如圖2.4所示。

基于BIM技術(shù)的協(xié)同工作，可以有效地將設(shè)計(jì)模型、工程量、預(yù)算、管理信息等數(shù)據(jù)有機(jī)的集成在一起，將各項(xiàng)目參與方聯(lián)系起來(lái)，降低了其間的溝通難度，有利于工程項(xiàng)目的順利進(jìn)展，降低成本，保證工期和質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)與展望

當(dāng)前國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)應(yīng)用正在逐漸深入，對(duì)施工階段BIM應(yīng)用技術(shù)、方法和軟件等也進(jìn)行了深入研究，經(jīng)過(guò)多個(gè)大型復(fù)雜的項(xiàng)目BIM實(shí)施應(yīng)用，我國(guó)可自主研發(fā)出一系列關(guān)于BIM應(yīng)用的各階段軟件，有望能夠更加完善的將這些模型（4D-BIM模型和5D-BIM模型）和信息應(yīng)用于建筑工程的全過(guò)程，即進(jìn)行建筑生命周期管理（BLM）。

廣聯(lián)達(dá)BIM5D軟件的研發(fā)和應(yīng)用成功的驗(yàn)證了其可行性和實(shí)用性，很好的展現(xiàn)了BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目施工中的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。本文基于分析BIM技術(shù)應(yīng)用研究，提出以下幾點(diǎn)發(fā)展建議：

（1）較國(guó)外而言，目前國(guó)內(nèi)的相關(guān)BIM應(yīng)用軟件和相關(guān)專業(yè)人才比較匱乏，培養(yǎng)BIM人才和開(kāi)發(fā)更加成熟的軟件是當(dāng)務(wù)之急。同時(shí)政府應(yīng)加大對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用的宣傳和引導(dǎo)，積極制定有關(guān)BIM標(biāo)準(zhǔn)，完善如IFC標(biāo)準(zhǔn)等，制定適合國(guó)內(nèi)算量與計(jì)價(jià)規(guī)則的相關(guān)接口標(biāo)準(zhǔn)，使BIM應(yīng)用在全過(guò)程中更加實(shí)用。

（2）傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目管理模式已不能與BIM管理相適應(yīng)，我們應(yīng)該對(duì)管理模式進(jìn)行更新，積極探索將業(yè)主、設(shè)計(jì)方、施工方等項(xiàng)目各參與方集成在一起進(jìn)行協(xié)同合作的新項(xiàng)目管理模式（如IPD協(xié)同管理），加深建筑的全過(guò)程、全生命周期的的管理理念。

（3）積極主動(dòng)引導(dǎo)國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)和BIM軟件的應(yīng)用和推廣，開(kāi)發(fā)諸如廣聯(lián)達(dá)BIM5D的國(guó)內(nèi)應(yīng)用軟件，結(jié)合實(shí)際需求不斷改善軟件的功能，逐步開(kāi)發(fā)出更加成熟的軟件，促使國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展。