BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用研究

張繼東

摘要：BIM技術(shù)正在引領(lǐng)著建筑業(yè)的一場巨大變革。本文主要探討了建筑信息模型（BIM）在工程項目施工階段的應(yīng)用理論及實踐方法（從3D到4D再到5D），并在此基礎(chǔ)上對BIM技術(shù)在施工企業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行探討。最后結(jié)合中國國情，對BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用障礙分析及解決對策進(jìn)行初步探究。

關(guān)鍵詞：建筑信息模型（BIM）；3D 4D 5D；應(yīng)用現(xiàn)狀；應(yīng)用障礙；解決對策

中圖分類號：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3024（2017）05-40-02

引言

建筑信息模型BIM，是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合建設(shè)工程項目所有相關(guān)信息，在規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營、維護(hù)、改建、擴(kuò)建直到拆除整個生命周期內(nèi)，實現(xiàn)工程實體和功能特性的數(shù)字化控制，從而提高建筑行業(yè)整體管理水平。本文擬就BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步的探討，并對BIM技術(shù)在中國的應(yīng)用現(xiàn)狀及障礙進(jìn)行初步探究。目前我國的建筑業(yè)對BIM應(yīng)用的技術(shù)路線存在的最普遍的問題即是設(shè)計與施工分離嚴(yán)重導(dǎo)致的BIM模型建設(shè)重復(fù)性高，項目全壽命周期統(tǒng)籌管理不足，使BIM技術(shù)的價值發(fā)揮不足。

13D實體

本文主要探討在施工階段的應(yīng)用：碰撞檢測。碰撞檢測包括物理碰撞（硬碰撞）和規(guī)則碰撞（軟碰撞）的檢查。

碰撞檢測是指建立在建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、給排水和電氣專業(yè)的信息化模型基礎(chǔ)上，將各專業(yè)模型整合到一起構(gòu)成完整的建筑模型，再將整體模型導(dǎo)入計算機(jī)分析工具中檢測碰撞沖突的類型及位置并生成報告。碰撞檢測最直接的作用是發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，如：暖通、給排水、電氣設(shè)備管道之間以及與結(jié)構(gòu)、建筑之間的碰撞，有效減少施工過程中的設(shè)計變更和返工情況，及時優(yōu)化施工方案，更加科學(xué)地進(jìn)行資源的配置。此外，三維實例對象可承載更多屬性信息，如型號、制造商、部件代碼，類型標(biāo)記，即：每個專業(yè)在設(shè)計過程中就可以查看其他專業(yè)的設(shè)計成果。同時.當(dāng)采用跨專業(yè)協(xié)同設(shè)計平臺時，由于多方基于同一個數(shù)據(jù)庫，不會出現(xiàn)一次修改后，相關(guān)聯(lián)的圖紙忘記修改的情況。

24D

施工模擬施工4D模擬是BIM技術(shù)在施工階段的一個重要的應(yīng)用，它是通過把建筑物的施工進(jìn)度和三維模型相結(jié)合進(jìn)行施工進(jìn)度模擬的過程。實現(xiàn)施工4D模擬的關(guān)鍵因素之一是項目的進(jìn)度計劃必須具有足夠詳細(xì)的施工順序劃分：完整的施工進(jìn)度計劃和三維建筑模型的鏈接，在BIM的技術(shù)平臺下，通過三維可視化的環(huán)境將建筑模型構(gòu)件按照時間順序依次進(jìn)行虛擬建筑的過程即是施工4D模擬。

簡言之，BIM信息模型中集成了材料、場地、機(jī)械設(shè)備、人員甚至天氣情況等諸多信息，并且以天為單位對建筑工程的施工進(jìn)度進(jìn)行模擬。通過4D施工進(jìn)度模擬，可以直觀地反映施工的各項工序，方便施工單位協(xié)調(diào)好各專業(yè)的施工順序、提前組織專業(yè)班組進(jìn)場施工、準(zhǔn)備設(shè)備、場地和周轉(zhuǎn)材料等，實現(xiàn)對施工場地，施工過程以及某些復(fù)雜的施工程序的信息化可視化集成化的管理，以及實現(xiàn)對施工過程中勞務(wù)，物質(zhì)資源，成本等的動態(tài)控制。同時，4D施工進(jìn)度的模擬也具有很強(qiáng)的直觀性.即使是非工程技術(shù)出生的業(yè)主方領(lǐng)導(dǎo)也能快速準(zhǔn)確地把握工程的進(jìn)度。依據(jù)實際的施工環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行施工順序及施工過程的反復(fù)模擬，以此對施工順序進(jìn)行糾偏、不同施工工種的碰撞檢測、施工資源的合理投入、消除安全隱患、改善作業(yè)空間不足等問題，提前調(diào)整施工方案。通過不斷的模擬施工方案，在施工前最大限度的解決實際施工可能遇到的問題，實現(xiàn)施工方法的不斷優(yōu)化，在實際施工中實現(xiàn)“零沖突、零返工”。

35D

成本控制在建筑信息模型（BIM）4D基礎(chǔ)上加入成本要索，建構(gòu)5D成本信息模型?？墒菍崿F(xiàn)在施工過程中對資金投入、資源配置的動態(tài)控制。BIM技術(shù)在處理實際工程成本核算中有著巨大的優(yōu)勢。建立BIM的5D成本信息模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫，讓實際成本數(shù)據(jù)及時進(jìn)入5D關(guān)系數(shù)據(jù)庫，成本匯總、統(tǒng)計、拆分對應(yīng)瞬間可得。建立實際成本BIM模型，周期性（月、季）按時調(diào)整維護(hù)好該模型，統(tǒng)計分析工作就很輕松，軟件強(qiáng)大的統(tǒng)計分析能力可輕松滿足我們各種成本分析需求。

施工過程成本的實時監(jiān)控主要是對不同WBS節(jié)點進(jìn)行預(yù)算、成本的動態(tài)計算以及實時的跟蹤查詢和分析等功能，并且可以實現(xiàn)自動計算WBS節(jié)點構(gòu)件的綜合單價、建筑總造價等信息。通過BIM可以得到最準(zhǔn)確的工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分解到構(gòu)件級、材料級，有效控制施工成本，減少工程超支，提高工程項目的管理水平和成本投入的控制能力。

基于BIM的實際成本核算方法，較傳統(tǒng)方法具有極大優(yōu)勢：（1）快速。由于建立基于BIM的5D實際成本數(shù)據(jù)庫，匯總分析能力大大加強(qiáng)，速度快，短周期成本分析不再困難，工作量小、效率高。（2）準(zhǔn)確。成本數(shù)據(jù)動態(tài)維護(hù)，準(zhǔn)確性大為提高.通過總量統(tǒng)計的方法，消除累積誤差，成本數(shù)據(jù)隨進(jìn)度進(jìn)展準(zhǔn)確度越來越高。另外通過實際成本BIM模型，很容易檢查出哪些項目還沒有實際成本數(shù)據(jù)，監(jiān)督各成本實時盤點，提供實際數(shù)據(jù)。（3）分析能力強(qiáng)?？梢远嗑S度（時間、空間、WBS）匯總分析更多種類、更多統(tǒng)計分析條件的成本報表。（4）提升企業(yè)成本控制能力。將實際成本BIM模型通過互聯(lián)網(wǎng)集中在企業(yè)總部服務(wù)器。企業(yè)總部成本部門、財務(wù)部門就可共享每個工程項目的實際成本數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了總部與項目部的信息對稱，總部成本管控能力大為加強(qiáng)。

4BIM

技術(shù)在施工階段的應(yīng)用現(xiàn)狀實際操作中，在施工階段BIM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)路線正發(fā)生著重要的變革。應(yīng)用技術(shù)路線的選擇是指確定具體使用哪些BIM軟件來整合完成企業(yè)各崗位的工程工作。施工專業(yè)選擇BIM軟件難度大：因為首先公眾繁多，需要的軟件類別也多：再者，不如設(shè)計領(lǐng)域的技術(shù)成熟。選擇這個技術(shù)路線時，應(yīng)從技術(shù)和商務(wù)兩種角度出發(fā)，技術(shù)包含土建，安裝等部門，商務(wù)包含成本，人力等部門。兩類部門各成一套體系，分別從不同角度出發(fā)選用不同軟件進(jìn)行適應(yīng)自身需要的模型建設(shè)。之所以產(chǎn)生這樣的情況是因為設(shè)計，施工，造價的BIM各自的規(guī)范不同對模型要求也不一致?？梢哉f，BIM技術(shù)路線的改革應(yīng)該是將各階段各部門有機(jī)結(jié)合，為了更有效地建立基礎(chǔ)BIM.在設(shè)計BIM階段考慮下游施工BIM和成本BIM的后期延伸，將真正有效實效項目全生命周期一體化BIM的應(yīng)用。

5BlM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用障礙分析及解決對策

BIM技術(shù)自引入我國建筑業(yè)以來，結(jié)合我國實際情況遭遇了諸多的應(yīng)用障礙，具體分析如下：

（1）BIM將成為施工企業(yè)下一代主流技術(shù)，但應(yīng)用的大環(huán)境還不夠成熟。我國現(xiàn)有的建筑行業(yè)體制不統(tǒng)一，缺乏較完善的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，加之業(yè)界對于BIM的法律責(zé)任界限不明，導(dǎo)致建筑行業(yè)推廣BIM應(yīng)用大環(huán)境不夠成熟。

（2）項目全壽命周期統(tǒng)籌管理不足，使BIM技術(shù)的價值發(fā)揮不足。我國建筑業(yè)內(nèi)對BIM技術(shù)的應(yīng)用有明顯的分段現(xiàn)象，各階段各參與方自成一派建立BIM模型.形成了大量的重復(fù)工作的浪費以及模型的不統(tǒng)一性使得全壽命統(tǒng)一管理失去可能。

（3）以設(shè)計方為主不足以實現(xiàn)BIM的全面應(yīng)用。施工單位對BIM技術(shù)的使用往往流于表面，為了在投標(biāo)過程中充門面而在中標(biāo)后并不會實際運用BIM技術(shù)對施工過程進(jìn)行管控。也有的情況是：施工單位缺乏BIM技術(shù)專業(yè)人才，對相關(guān)模型的建立和運用BIM進(jìn)行動態(tài)控制的實施心有余而力不足，實際操作下來效果與期望值相差甚遠(yuǎn)。

針對上述應(yīng)用障礙，結(jié)合我國國情和行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀提出下列建議：

（1）針對我國現(xiàn)有的建筑行業(yè)體制不統(tǒng)一，缺乏較完善的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的情況：政府和行業(yè)應(yīng)整體推進(jìn)推廣BIM應(yīng)用工作。BIM是工程項目管理信息化的重要發(fā)展方向，實現(xiàn)信息集成與共享，政府應(yīng)積極提倡并參與制定BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，積極完善并統(tǒng)一建筑業(yè)行業(yè)體制。（2）針對項目全壽命周期統(tǒng)籌管理不足，使BIM技術(shù)的價值發(fā)揮不足的現(xiàn)象：加強(qiáng)項目全過程各參與方之間的協(xié)同工作，推動BIM應(yīng)用技術(shù)路線的一致性改革，減少重復(fù)工作，實現(xiàn)全壽命周期的統(tǒng)一的BIM模型應(yīng)用，進(jìn)而實現(xiàn)BIM技術(shù)的價值的充分發(fā)揮。

（3）針對建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各參與方對BIM積極性不同的現(xiàn)象，應(yīng)由政府和行業(yè)協(xié)會等部門加強(qiáng)BIM技術(shù)的應(yīng)用推廣，效仿西方國家確立相關(guān)法律法規(guī)或者管理條例，實現(xiàn)科學(xué)合理的BIM應(yīng)用體系建設(shè)，進(jìn)而真正實現(xiàn)建筑業(yè)BIM應(yīng)用的最大效益。

6結(jié)語

目前BIM技術(shù)在國內(nèi)建筑業(yè)的發(fā)展還處于起步階段，仍存在著全壽命中后期統(tǒng)一應(yīng)用不足導(dǎo)致的BIM技術(shù)的價值發(fā)揮不足的問題，以及各企業(yè)BIM技術(shù)路線不成熟、浪費嚴(yán)重等問題。本文主要敘述了BIM技術(shù)在施工階段從3D實體到4D施工模擬再到5D成本控制的應(yīng)用方法和效果，對中國企業(yè)現(xiàn)階段對BIM技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)路線進(jìn)行分析，并且對BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用障礙進(jìn)行分析并初步探索了解決對策。