施工階段技術(shù)革新的對(duì)策思考

“十三五”時(shí)期，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，增速放緩，結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，驅(qū)動(dòng)力由投資驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。以發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中起決定性作用和更好發(fā)揮政府作用為核心的全面深化改革進(jìn)入關(guān)鍵時(shí)期。新型城鎮(zhèn)化、京津冀協(xié)調(diào)發(fā)展、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展和“一帶一路”建設(shè)，形成建筑業(yè)未來發(fā)展的重要推動(dòng)力和寶貴機(jī)遇。

當(dāng)前，隨著全社會(huì)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的認(rèn)識(shí)的提高，建筑工程可持續(xù)發(fā)展逐步成為共識(shí)，給建筑工程的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)提出了進(jìn)一步要求。在建筑工程中，施工企業(yè)通過利用建筑信息模型可以帶來顯著價(jià)值。

多維表現(xiàn) 優(yōu)化管理

在施工階段中，BIM應(yīng)用表現(xiàn)形式包括多個(gè)方面，例如三維表現(xiàn)，利用三維、材質(zhì)、光影等方式，用圖像、視頻、動(dòng)畫等形式直觀形象的展示模型相應(yīng)信息。主要應(yīng)用在前期溝通、項(xiàng)目投標(biāo)、施工方案交底等環(huán)節(jié)；三維表現(xiàn)的特點(diǎn)是以展示為主，注重直觀效果，根據(jù)任務(wù)的不同，三維表現(xiàn)的要求也不盡相同，模型精度根據(jù)應(yīng)用點(diǎn)需求調(diào)整，粗可到層或區(qū)域，細(xì)可到材料，同時(shí)模型信息以幾何信息為主。三維表現(xiàn)的精度不同，在前期溝通可能只有兩張方案圖，在交底可能是深化設(shè)計(jì)圖紙，實(shí)現(xiàn)的功能是三維表現(xiàn)。

專業(yè)深化與設(shè)計(jì)綜合。在設(shè)計(jì)模型或前期模型基礎(chǔ)上，基于專業(yè)深化和制作、安裝要求，進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，形成深化設(shè)計(jì)模型；將建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻等多專業(yè)模型進(jìn)行綜合和碰撞，找出優(yōu)化點(diǎn)和專業(yè)間配合要求。碰撞檢查不能作為簡(jiǎn)單的BIM應(yīng)用的一個(gè)分類，深化設(shè)計(jì)是不同專業(yè)，各自專業(yè)內(nèi)部進(jìn)行深化，多專業(yè)之間進(jìn)行設(shè)計(jì)綜合，找出一些問題，或者是再進(jìn)一步地進(jìn)行優(yōu)化，碰撞檢查是在建模過程中產(chǎn)生的非常簡(jiǎn)單的效果；主要應(yīng)用在設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。具體而言，專業(yè)深化以設(shè)計(jì)模型或者前期模型為基礎(chǔ)，關(guān)注選型規(guī)格、制作、安裝方面的專業(yè)要求；設(shè)計(jì)綜合則解決設(shè)計(jì)各專業(yè)間系統(tǒng)不夠的通病。專業(yè)模型應(yīng)為深化設(shè)計(jì)模型，模型涉及專業(yè)越多，綜合優(yōu)化、碰撞檢查的價(jià)值越高。模型精度一般為構(gòu)件級(jí)、材料級(jí)，模型信息主要為設(shè)計(jì)信息，包括幾何尺寸、空間做標(biāo)、規(guī)格型號(hào)等。

方案模擬優(yōu)化。針對(duì)工程量統(tǒng)計(jì)、進(jìn)度管理、數(shù)字化加工、質(zhì)量、材料、安全等施工方案關(guān)鍵點(diǎn)和關(guān)鍵流程，結(jié)合相關(guān)專業(yè)及周邊環(huán)境進(jìn)行模擬、比選、分析和優(yōu)化，提高方案科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性，主要應(yīng)用在施工方案編制環(huán)節(jié)。方案模擬優(yōu)化特別適用于復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、復(fù)雜環(huán)境的建模和預(yù)演，效果直觀，從而提高實(shí)施的可靠性；模型精度一般為構(gòu)件級(jí)、材料級(jí)，模型信息主要為設(shè)計(jì)信息、方案措施信息，包括材料、設(shè)備、人員和資金等。

工程量統(tǒng)計(jì)。在模型精度和設(shè)計(jì)深化基礎(chǔ)上，對(duì)構(gòu)件和材料根據(jù)輸入信息分類進(jìn)行工程量的提取和統(tǒng)計(jì)，主要應(yīng)用在設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)。這一應(yīng)用形式根據(jù)需求建模和提取，較為靈活。模型精度和設(shè)計(jì)深度決定了工程量統(tǒng)計(jì)的效果，但與三維算量現(xiàn)有技術(shù)、計(jì)價(jià)軟件對(duì)接存在困難，在生產(chǎn)、方案，成本管理方面存在巨大潛力。模型精度一般到材料級(jí)，模型信息包括設(shè)計(jì)信息、方案措施信息、定額指標(biāo)信息等。

進(jìn)度管理。在項(xiàng)目管理WBS基礎(chǔ)上合理拆分BIM模型，進(jìn)行相關(guān)的進(jìn)度計(jì)劃安排、資源調(diào)配以及平衡、過程監(jiān)視和調(diào)整、效果評(píng)估等管理活動(dòng)，主要應(yīng)用在施工方案編制和生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)。這一應(yīng)用方式體現(xiàn)了WBS施工部署，改變常規(guī)進(jìn)度計(jì)劃粗線條，日常管理作用不大的問題，同時(shí)，如果能將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際與材料、資金需求計(jì)劃串聯(lián)起來，可以顯著提升項(xiàng)目管理精細(xì)化水平。模型信息一般包括設(shè)計(jì)信息、時(shí)間參數(shù)等。

數(shù)字化加工。在深化設(shè)計(jì)模型基礎(chǔ)上，將相應(yīng)構(gòu)件、半成品加工信息提取并交付加工制作，主要應(yīng)用在構(gòu)件、半成品加工制作環(huán)節(jié)?？梢陨稍O(shè)備數(shù)據(jù)文件直接進(jìn)行數(shù)控加工，大幅度提供工作效率。

質(zhì)量管理。利用模型結(jié)構(gòu)，將施工過程的材料進(jìn)場(chǎng)、半成品加工、技術(shù)復(fù)核、分部分項(xiàng)驗(yàn)收、工程技術(shù)資料等環(huán)節(jié)質(zhì)量信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，提高管理效率和質(zhì)量，主要應(yīng)用在施工過程。這一應(yīng)用方式可使質(zhì)量信息、工程資料直觀查詢，便于檢查，并實(shí)現(xiàn)管理上可追溯；模型信息則包括設(shè)計(jì)信息、驗(yàn)收信息。以3D激光掃描質(zhì)量校核為例，利用當(dāng)今最先進(jìn)的3D激光掃描測(cè)繪技術(shù)，采集現(xiàn)狀數(shù)據(jù)點(diǎn)云 ，通過專業(yè)軟件逆向出現(xiàn)狀模型，再與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行差異對(duì)比，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量精細(xì)化校核、管理，施工比對(duì)誤差可控在±2mm以內(nèi)。

認(rèn)清本質(zhì) 探索價(jià)值

建筑施工行業(yè)的BIM應(yīng)用已經(jīng)有一段時(shí)間了，但對(duì)于施工行業(yè)從業(yè)人員來講，BIM的概念是否真正清晰呢？實(shí)際上，通過相關(guān)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，一些施工行業(yè)從業(yè)人員認(rèn)為BIM“好看”，除了看到建成后的效果不知道還能干什么；有人認(rèn)為BIM“費(fèi)勁”，不需要用BIM，常規(guī)方法也可以做；有人認(rèn)為BIM只為業(yè)主創(chuàng)造價(jià)值；還有些同行則是看到行業(yè)內(nèi)其他企業(yè)在應(yīng)用BIM，為了“跟風(fēng)”而應(yīng)用；還有人則認(rèn)為BIM對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目有用，對(duì)簡(jiǎn)單項(xiàng)目則沒有用。

實(shí)際上，施工階段有諸多特點(diǎn)：首先是工程實(shí)體動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)的過程，有大量實(shí)體的移動(dòng)、融合、組合、拼裝，實(shí)體材料的形態(tài)多樣，同時(shí)在工程實(shí)體的形成過程中還存在轉(zhuǎn)化。此外，施工階段的人員、機(jī)械、材料在特定時(shí)段特定部位上的高強(qiáng)度集中投入，由于操作地點(diǎn)的不固定以及人員素質(zhì)、技能不均衡、環(huán)境條件不相同等因素，使人的行為和物的狀態(tài)需要高度關(guān)注。

那么，BIM在實(shí)踐中真正的價(jià)值是什么？從宏觀上看，通過ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BIM的定義，即建筑信息模型為建設(shè)各參與方共享建設(shè)工程（包括建筑物、橋梁、道路等）各構(gòu)件的物理和功能屬性的數(shù)據(jù)化信息，以便為領(lǐng)導(dǎo)層提供可靠的決策依據(jù)?？梢园l(fā)現(xiàn)對(duì)于模型的定義解釋中都提到?jīng)Q策支持。美國(guó)的BIM指南認(rèn)為BIM是一個(gè)設(shè)施（建設(shè)項(xiàng)目）物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)，是一個(gè)共享的知識(shí)資源，是一個(gè)分享有關(guān)這個(gè)設(shè)施的信息，為該設(shè)施從建設(shè)到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程；在項(xiàng)目的不同階段，不同利益相關(guān)方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反應(yīng)其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)。這其中也強(qiáng)調(diào)了作為決策的支持基礎(chǔ)。

對(duì)于我國(guó)而言，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在《關(guān)于印發(fā)推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用指導(dǎo)意見的通知》中指出，BIM是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維模型信息集成技術(shù)，是對(duì)建筑工程物理特征和功能性信息的數(shù)字化承載和可視化表達(dá)。BIM能夠應(yīng)用于工程項(xiàng)目規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等各個(gè)階段，實(shí)現(xiàn)建筑全生命期各參與方在同一多維建筑信息模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)共享，為產(chǎn)業(yè)鏈貫通、工業(yè)化建造和繁榮建筑創(chuàng)作提供技術(shù)保障；支持對(duì)工程環(huán)境、能耗、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、安全等方面的分析、檢查和模擬，為項(xiàng)目全過程的方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)；支持各專業(yè)協(xié)同工作、項(xiàng)目的虛擬建造和精細(xì)化管理，為建筑業(yè)的提質(zhì)增效、節(jié)能環(huán)保創(chuàng)造條件。

從各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、定義中總結(jié)來看，宏觀視角認(rèn)為BIM的影響范圍是項(xiàng)目全生命期，涉及各方主體和各個(gè)崗位，過程手段包括存儲(chǔ)、協(xié)同工作等，價(jià)值目標(biāo)是決策支持。那么從微觀個(gè)體來看，BIM真正的價(jià)值是什么？這可以從三個(gè)角度考慮，一是從崗位的角度，二是從項(xiàng)目的角度，三是企業(yè)的角度。從崗位的角度看，就是提高個(gè)人工作質(zhì)量和工作效率；從項(xiàng)目角度來看，是提升項(xiàng)目精細(xì)化管理水平；從企業(yè)角度來看則包括核心技術(shù)能力提升，提升大集團(tuán)集控管理能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和品牌效應(yīng)。

具體從崗位角度來講，可以減少錯(cuò)漏碰缺以及過程設(shè)計(jì)變更，提高深化設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，提高數(shù)據(jù)精確度和深化設(shè)計(jì)的質(zhì)量、效率。以某集團(tuán)總部大樓項(xiàng)目為例，在該項(xiàng)目建造過程中通過BIM應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)碰撞點(diǎn)356處，核對(duì)分析完成45處的調(diào)整與修改，提高了施工質(zhì)量一次成優(yōu)的效率，減少返工。同時(shí)，通過應(yīng)用BIM技術(shù)，以三維展示的形式，讓項(xiàng)目員工可以準(zhǔn)確理解設(shè)計(jì)意圖甚至每一個(gè)復(fù)雜構(gòu)件，通過相關(guān)軟件虛擬施工及漫游，對(duì)施工方案進(jìn)行比選，模擬工程進(jìn)度，安排施工順序，便于管理人員組織現(xiàn)場(chǎng)施工。通過在復(fù)雜部位應(yīng)用Revit軟件建立三維空間模型，直接向班組進(jìn)行施工交底和作業(yè)指導(dǎo)，效果更加直觀、方便，提高項(xiàng)目部的管理以及班組的施工效率。該工程僅歷時(shí)10個(gè)月即完成了近18萬平米的主體結(jié)構(gòu)施工任務(wù)，有效節(jié)約了施工工期。

從項(xiàng)目角度來講，BIM為項(xiàng)目管理提供有效、可靠的信息數(shù)據(jù)。例如BIM可以輔助鋼筋翻樣，減少錯(cuò)漏碰缺并進(jìn)行鋼筋排布及優(yōu)化；BIM可以指導(dǎo)鋼筋加工，通過掃描二維碼，數(shù)控設(shè)備加工，生產(chǎn)半成品鋼筋；BIM指導(dǎo)鋼筋綁扎，鋼筋材料管理、查詢、驗(yàn)收。

從企業(yè)角度來講，BIM可以提高深化設(shè)計(jì)能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)歸總、計(jì)劃管理、招標(biāo)集采，并進(jìn)行相關(guān)計(jì)劃管理和招標(biāo)、集中采購，這些都會(huì)對(duì)企業(yè)產(chǎn)生良好的效益。

目前階段，BIM的信息基礎(chǔ)作用凸顯，隨著工程總承包、投融建項(xiàng)目的推進(jìn)，BIM可以更好地在施工上下游階段流轉(zhuǎn)，發(fā)揮的效益也將更大，更重要的是，隨著物聯(lián)網(wǎng)、VR等新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，為充分利用BIM信息提供了有效的工具。