BIM技術(shù)在工程質(zhì)量管理中的應(yīng)用

鄧?yán)誓荨×_日生　郭亮　馬晉超　黃曉霞

(廣西科技大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，柳州　545006)

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BIM技術(shù)在工程質(zhì)量管理中的應(yīng)用

鄧?yán)誓萘_日生郭亮馬晉超黃曉霞

(廣西科技大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，柳州545006)

建筑信息模型(BIM)是工程項(xiàng)目管理信息化的重要手段。運(yùn)用BIM技術(shù)輔助工程質(zhì)量管理，不僅可以提高各參建方間的信息共享，也可以有效提高工程質(zhì)量的管理水平。通過對工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的研究，提出基于BIM技術(shù)的工程質(zhì)量管理流程，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理信息與Revit、Navisworks軟件的信息關(guān)聯(lián)和更新。同時使現(xiàn)場質(zhì)量管理信息能及時地、準(zhǔn)確地反饋到模型，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量的可視化、信息化控制，提高質(zhì)量管理水平。本文以廣西某干部學(xué)院項(xiàng)目為例，探討B(tài)IM技術(shù)在質(zhì)量管理中的應(yīng)用價值。

建筑信息模型； 質(zhì)量管理； 信息共享； 價值

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.04.17

引言

建筑業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中起著重要的支撐作用。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，企業(yè)對于建筑項(xiàng)目的管理要求也越來越高。過去，建筑行業(yè)過多的關(guān)注成本管理和進(jìn)度管理而忽視了質(zhì)量管理，直接導(dǎo)致了建筑質(zhì)量管理水平落后。同時，由于建筑行業(yè)自身的特點(diǎn)，使得建筑工程項(xiàng)目的管理水平，尤其是質(zhì)量管理水平也與其它工業(yè)部門相比有較大的差距，其中很重要的原因是質(zhì)量管理信息化水平低[1]。因此，在工程項(xiàng)目質(zhì)量管理中引入信息技術(shù)尤為重要。

建筑信息模型(Building Information Modeling，以下簡稱BIM)，是一種基于三維數(shù)字技術(shù)，集成建筑工程項(xiàng)目各相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型的數(shù)字化表達(dá)。基于BIM技術(shù)輔助工程質(zhì)量管理，能有效解決建筑行業(yè)質(zhì)量管理信息斷層和信息孤島的問題，大幅度提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量管理能力，從而在質(zhì)量管理中發(fā)揮重大作用[2]。

1　國內(nèi)外質(zhì)量管理研究現(xiàn)狀

質(zhì)量管理的發(fā)展經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，即質(zhì)量檢驗(yàn)階段、統(tǒng)計質(zhì)量控制階段和全面質(zhì)量管理階段。在國外，關(guān)于質(zhì)量理論的研究起步較早，相關(guān)質(zhì)量管理理論的研究也已相當(dāng)成熟。在2003年，國外學(xué)者Daniel L.Moody and Graeme G.Shanks就提出工程項(xiàng)目的關(guān)鍵在于質(zhì)量管理，且在質(zhì)量管理過程當(dāng)中，不僅要實(shí)現(xiàn)各要素的緊密結(jié)合，同時要全面考慮質(zhì)量管理的工程問題，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展[3]。到2006年，國外學(xué)者Kachi Lam and S.Thomas Ng結(jié)合IS09000國際質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)，通過大量研究指出，建筑質(zhì)量管理與企業(yè)各方面管理息息相關(guān)，它需要建立起企業(yè)自身的質(zhì)量管理體系，以此去服務(wù)企業(yè)的發(fā)展[3]。在國內(nèi)，有關(guān)質(zhì)量管理的研究起步較晚，相關(guān)企業(yè)也曾嘗試沿用國外比較成熟的理論，但是應(yīng)用效果甚微。因此，國內(nèi)相關(guān)學(xué)者也一直在探尋適合中國發(fā)展的質(zhì)量管理理論。例如：國內(nèi)學(xué)者黃素芬提出要使管理制度規(guī)范化，重視質(zhì)量管理制度的建立，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量目標(biāo)的管控[4]。而阮立陽提出將風(fēng)控管理納入質(zhì)量管理范疇，加強(qiáng)施工階段的質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)施工階段的全過程監(jiān)督和管理等[5]。

綜合國內(nèi)外研究成果分析，建筑項(xiàng)目質(zhì)量管理屬于一項(xiàng)復(fù)雜的工程。不同的項(xiàng)目要充分運(yùn)用符合項(xiàng)目的實(shí)際管理手段，才能確保建筑項(xiàng)目質(zhì)量管理的實(shí)現(xiàn)。在我國，目前各項(xiàng)目采用的項(xiàng)目管理方法還是由美國休哈特博士在20世紀(jì)30年代所總結(jié)出的PDCA循環(huán)原理。

2　基于BIM實(shí)施的質(zhì)量管理技術(shù)路線

傳統(tǒng)的PDCA質(zhì)量管理方法提供了非常清晰的思路和流程，但質(zhì)量管理信息在實(shí)際操作中做到協(xié)調(diào)共享的難度大，在傳遞信息過程中也會存在信息缺失，管理起來困難。隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，BIM技術(shù)使建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)了建筑信息化。根據(jù)BIM可視化、協(xié)調(diào)性和模擬性等特點(diǎn)，國內(nèi)對于BIM技術(shù)的研究大多還是停留在成本和進(jìn)度模擬等應(yīng)用上，將BIM技術(shù)與質(zhì)量管理相結(jié)合的研究較少。本文將采取適當(dāng)方法把BIM技術(shù)與質(zhì)量管理相互關(guān)聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在質(zhì)量管理中的應(yīng)用，以提高建筑工程項(xiàng)目在質(zhì)量管理的水平[6]。

隨著國家對建筑行業(yè)的大量投入，工程項(xiàng)目也越來越復(fù)雜，這也給施工企業(yè)在項(xiàng)目的管理上提出更高的要求，精細(xì)化管理貫穿于質(zhì)量管理全過程。傳統(tǒng)的質(zhì)量管理模式主要基于項(xiàng)目的各種紙質(zhì)資料，信息冗雜，管理人員需從大量的信息中分析選擇，在信息傳遞與交流過程中容易造成信息缺失，給項(xiàng)目管理帶來巨大的困難[7]。近幾年，BIM技術(shù)的發(fā)展已相當(dāng)成熟，成功地運(yùn)用到建筑項(xiàng)目的各個階段，實(shí)現(xiàn)了BIM的應(yīng)用價值。根據(jù)已有的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本項(xiàng)目的特點(diǎn)，建立起B(yǎng)IM技術(shù)在該項(xiàng)目的質(zhì)量管理應(yīng)用流程(圖1)。在保證項(xiàng)目順利實(shí)施和滿足項(xiàng)目對質(zhì)量管理使用要求的條件下，提出了基于BIM技術(shù)項(xiàng)目參數(shù)(圖2)和基于BIM技術(shù)外接數(shù)據(jù)庫(圖3)的2種質(zhì)量管理方法。將BIM技術(shù)應(yīng)用在項(xiàng)目的質(zhì)量管理當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)管理效率的最大化，提高管理的水平，同時可以給予同行借鑒。

圖1　基于BIM的質(zhì)量管理流程

圖2　基于BIM技術(shù)項(xiàng)目參數(shù)質(zhì)量管理路線

圖3　基于BIM技術(shù)外接數(shù)據(jù)庫質(zhì)量管理路線

3　BIM技術(shù)在質(zhì)量管理中的應(yīng)用

3.1工程項(xiàng)目介紹

本文以廣西百色干部學(xué)院工程項(xiàng)目(以下簡稱“百干項(xiàng)目”)為例，介紹BIM技術(shù)在項(xiàng)目管理中的集成應(yīng)用。百干項(xiàng)目是由廣西壯族自治區(qū)人民政府和百色市人民政府共同建設(shè)，位于百色市區(qū)東南方向約20km的百東新區(qū)。一期占地面積約為300畝，總建筑面積約為7.6萬m2，主要建筑內(nèi)容包括教學(xué)區(qū)、宿舍區(qū)、餐飲區(qū)、圖書館、體育活動中心以及配套的基礎(chǔ)設(shè)施。其中6#樓是該項(xiàng)目的圖書館，占地面積約為2 000m2，建筑總高度為17.9m，結(jié)構(gòu)形式為4層主體框架結(jié)構(gòu)，由文藝閱覽室、開架書庫、電子閱覽室、辦公室和學(xué)術(shù)報告廳等多功能辦公區(qū)組成。

3.2基于BIM技術(shù)項(xiàng)目參數(shù)的質(zhì)量管理

工程項(xiàng)目質(zhì)量好壞決定建筑的壽命，所以對施工階段的嚴(yán)格把關(guān)是實(shí)現(xiàn)建筑全過程質(zhì)量控制的關(guān)鍵。建筑項(xiàng)目圖紙繁冗，不同專業(yè)的設(shè)計相互獨(dú)立，加上識圖人員的理解水平有限，現(xiàn)場技術(shù)人員難以針對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)交底，這些都是造成施工質(zhì)量不佳的原因。同時，傳統(tǒng)的質(zhì)量控制主要依靠質(zhì)檢員在構(gòu)件完成后的抽檢，抽檢的結(jié)果不理想將會導(dǎo)致大量構(gòu)件返工。若能提前做好質(zhì)量控制，嚴(yán)格把控，可以降低返工頻率和節(jié)約成本時間，保證建筑的質(zhì)量和工期[8]。另外，在質(zhì)量管控時，若質(zhì)檢人員對檢測的梁、板、柱、砌體等構(gòu)件的檢測時間和檢測要求不了解，將致使檢測的結(jié)果不符合相關(guān)要求。反應(yīng)不及時，就使建筑在早期存在質(zhì)量問題，影響建筑整體的使用壽命。

在質(zhì)量管理中引入BIM技術(shù)，可以提高質(zhì)量管理的效率。要做好建筑項(xiàng)目的質(zhì)量管理，首要解決的問題是準(zhǔn)確定位構(gòu)件所處的位置。然而，在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于工程項(xiàng)目體量龐大，質(zhì)檢人員是難以確定構(gòu)件的準(zhǔn)確位置信息。借助BIM技術(shù)，可有效解決這一問題。首先，在建筑信息模型構(gòu)建中，系統(tǒng)自動對構(gòu)件進(jìn)行編碼，形成其固有的ID識別碼，方便工作人員在應(yīng)用模型的過程中準(zhǔn)確定位和查找。查找到所需要檢查的構(gòu)件后，然后依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求作出質(zhì)量是否合格的判斷并記錄下來?，F(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的外觀要求見表1[9]，尺寸偏差見表2[9]。采集到相關(guān)數(shù)據(jù)后，把質(zhì)量控制要點(diǎn)通過技術(shù)交底確定好，然后根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，提取相關(guān)構(gòu)件的相關(guān)數(shù)據(jù)和質(zhì)量驗(yàn)收要求，通過BIM軟件共享參數(shù)平臺，形成一個三維模型信息數(shù)據(jù)庫。當(dāng)質(zhì)檢人員進(jìn)行質(zhì)量管理時，就可以根據(jù)質(zhì)量控制的要求，檢查時調(diào)用，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。此外，質(zhì)檢人員也可以通過共享參數(shù)平臺，把實(shí)時檢查結(jié)果輸入模型，反饋給項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，讓其作出相關(guān)的反應(yīng)，使項(xiàng)目順利進(jìn)行。

表1　現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量缺陷

名稱現(xiàn)象嚴(yán)重缺陷一般缺陷露筋構(gòu)件內(nèi)鋼筋未被混凝土包裹而外露眾向受力鋼筋有露筋其他鋼筋有少量露筋蜂窩混凝土表面缺少水泥砂漿而形成石子外露構(gòu)件主要受力部位有蜂窩其他部位有少量蜂窩孔洞混凝土中孔穴深度和長度均超過保護(hù)層厚度構(gòu)件主要受力部位有孔洞其他部位有少量孔洞夾渣混凝土中夾有雜物且深度超過保護(hù)層厚度構(gòu)件主要受力部位有夾渣其他部位有少量夾渣疏松混凝土中局部不密實(shí)構(gòu)件主要受力部位有疏松其他部位有少量疏松裂縫縫隙從混凝土表面延伸至混凝土內(nèi)部構(gòu)件主要受力部位有影響結(jié)構(gòu)性能或使用功能的裂縫其他部位有少量不影響結(jié)構(gòu)性能或使用功能的裂縫連接部位缺陷構(gòu)件連接處混凝土缺陷及連接鋼筋、連接件松動連接部位有影響結(jié)構(gòu)傳力性能的缺陷連接部位有基本不影響結(jié)構(gòu)傳力性能的缺陷外形缺陷缺棱掉角、棱角不直、翹曲不平、飛邊凸肋等清水混凝土構(gòu)件有影響使用功能或裝飾效果的外形缺陷其他混凝土構(gòu)件有不影響使用功能的外形缺陷外表缺陷構(gòu)件表面麻面、掉皮、起砂、沾污等具有重要裝飾效果的清水混凝土構(gòu)件有外表缺陷其他混凝土構(gòu)件有不影響使用功能的外表缺陷

表2　現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)尺寸允許偏差和檢驗(yàn)方法

項(xiàng)目允許偏差(mm)檢驗(yàn)方法軸線位置基礎(chǔ)15鋼尺檢查獨(dú)立基礎(chǔ)10墻、柱、梁8剪力墻5垂直度層高≤5m8經(jīng)緯儀、吊線或鋼尺檢查>5m10全高(H)H/1000且≤30經(jīng)緯儀、鋼尺檢查標(biāo)高層高±10水準(zhǔn)儀或拉線、鋼尺檢查全高±30截面尺寸+8,-5鋼尺檢查表面平整度82m靠尺和塞尺檢查

具體操作是通過Revit軟件的“管理”選項(xiàng)卡打開“項(xiàng)目參數(shù)”，操作界面將會顯示參數(shù)的屬性創(chuàng)建(圖4)。根據(jù)需要，可以定義參數(shù)類型等，例如可以輸入質(zhì)檢人員、質(zhì)檢要求、質(zhì)檢評定和質(zhì)檢日期等(圖5)。質(zhì)檢人員通過檢查構(gòu)件，把檢查結(jié)果信息輸入構(gòu)件的指定參數(shù)，其結(jié)果可以保存在相應(yīng)的檢查構(gòu)件中，方便相關(guān)人員查閱與共享(圖6)。

(a)參數(shù)設(shè)置界面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b)參數(shù)輸入圖4　參數(shù)屬性設(shè)置

(a)項(xiàng)目參數(shù)界面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b)具體項(xiàng)目參數(shù)圖5　項(xiàng)目參數(shù)

(a)待檢構(gòu)件　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b)質(zhì)檢信息圖6　待檢查構(gòu)件及質(zhì)檢信息

3.3基于BIM技術(shù)外接數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量管理

在工程項(xiàng)目質(zhì)量管理中，不同的參建主體所要得到的質(zhì)量信息有所不同。例如，施工方主要關(guān)注的是構(gòu)件的用料和制作方式方法是否符合規(guī)定； 監(jiān)理方主要關(guān)注的是構(gòu)件的質(zhì)量是否滿足相關(guān)質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的要求； 而對于業(yè)主來說，關(guān)注的焦點(diǎn)只是項(xiàng)目整體質(zhì)量的綜合情況[11]。綜上所述，在質(zhì)量管理過程中，信息表達(dá)是否正確與傳遞是否迅速對提高整個項(xiàng)目的質(zhì)量管理非常重要。傳統(tǒng)的質(zhì)量管理方法主要通過現(xiàn)場采集照片、事后文檔分析和表格整理等形式在相關(guān)人員手中傳遞和交流，這不僅造成溝通不及時，且由于資料繁雜，更易使信息缺漏。因此，對于質(zhì)量資料的管理亟需解決。基于BIM技術(shù)外接數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量管理方法，可將質(zhì)量信息保存在建筑模型屬性當(dāng)中，供相關(guān)人員查閱，有效提高質(zhì)量管理效率，保證信息閱讀的快速性和準(zhǔn)確性。

基于BIM技術(shù)外接數(shù)據(jù)庫進(jìn)行的質(zhì)量管理，其主要依托Navisworks軟件的“Data Tools”工具來實(shí)現(xiàn)與外部數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)成功后，相關(guān)信息就可以在構(gòu)件的特性欄顯示關(guān)聯(lián)的信息內(nèi)容，完成信息的存儲，以便傳遞和交流[12]。例如：質(zhì)量管理人員在現(xiàn)場收集完質(zhì)量信息，就可以利用Excel表格對質(zhì)量信息進(jìn)行整理和分析(圖7)，通過“Data Tools”的工具界面(圖8)和編輯鏈接界面(圖9)新建項(xiàng)目，一切相關(guān)工作完成后，信息就會存儲在建筑信息模型中，相關(guān)信息就會顯示在Navisworks的“常用”選項(xiàng)卡的特性工具中，點(diǎn)擊“特性”工具，就可以查閱相關(guān)質(zhì)量信息，及時把帶有質(zhì)量信息的模型傳遞給相關(guān)負(fù)責(zé)人查閱，作出及時反饋(圖10)。

4　結(jié)束語

BIM作為一種新的技術(shù)和理念，雖然在中國起步較晚，但目前國內(nèi)很多大型企業(yè)已在極力推廣和使用BIM技術(shù)，在項(xiàng)目管理的其他方面取得了較大成效，在行業(yè)內(nèi)樹立了標(biāo)桿。目前，國內(nèi)將BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑質(zhì)量管理方面的案例較少，大多項(xiàng)目仍采用傳統(tǒng)的質(zhì)量管理方法。本文主要通過廣西某干部學(xué)院項(xiàng)目BIM技術(shù)的應(yīng)用，探討B(tài)IM技術(shù)在質(zhì)量管理中對項(xiàng)目的價值。提出了基于BIM技術(shù)項(xiàng)目參數(shù)的質(zhì)量管理和基于BIM技術(shù)外接數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量管理兩種方法在質(zhì)量管理中運(yùn)用BIM技術(shù)，不僅增強(qiáng)了項(xiàng)目之間質(zhì)量管理信息溝通交流的效率，也提高了建筑信息管理的能力。隨著BIM技術(shù)在中國的推廣，未來BIM技術(shù)有望在建筑領(lǐng)域發(fā)揮出更大的應(yīng)用價值。

圖7　質(zhì)量信息表

圖8　Data Tools窗口

圖9　鏈接窗口

圖10　質(zhì)量信息特性

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Application of BIM Technology in Project Quality Management

Deng Langni， Luo Risheng, Guo Liang， Ma Jinchao， Huang Xiaoxia

(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，GuangxiUniversityofScienceandTechnology，Liuzhou545006，China)

Building Information Modeling(BIM)is an important means of informatization for project management.Using BIM technology to assist project quality management can not only improve information sharing among the participants in the process of construction phase but also improve the level of the project quality management. Through the study of the code for engineering quality，this article proposes the processes of BIM-based project quality management to achieve quality management information and update with Revit and Navisworks software.At the same time，quality management information is reflected timely and accurately in the model，achieving the project quality visualization and informatization，and improving the level of the project quality management.This article explores the value of BIM technology in the quality management of the project by studying Guangxi Leader Institute Project.

Building Information Modeling； Quality Management； Information Sharing； Value

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號：51568008)；廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目(編號：KY2016YB248)

羅日生(1992-)，男，在讀碩士，主要研究方向：建筑信息技術(shù)。

TU17

A

1674-7461(2016)04-0094-06