工程總承包模式下BIM技術創(chuàng)新應用價值

王志剛

摘要：以BIM技術平臺集成各參建干系人，發(fā)掘“BIM技術+”在工程總承包模式下設計、施工及運維等各個環(huán)節(jié)自動化、智能化應用價值，實現(xiàn)建筑業(yè)智慧建造、數(shù)字建造，促進產業(yè)提檔升級，從而優(yōu)化工程建設組織模式，提高建筑產品質量和行業(yè)管理水平，為建設項目保值增值。

Abstract： The paper integrates the stakeholders of the participating companies through BIM technology platform， explores the automation and intelligent application value of "BIM Technology+" in the design， construction， operation and maintenance of the general contracting mode， and realizes the wisdom construction and digital construction of the construction industry， to promote the upgrading of industrial upgrading， thereby optimizing the organizational model of construction， improving the quality of construction products and the management level of the industry， and maintaining and increasing value for construction projects.

關鍵詞：工程總承包;BIM技術;創(chuàng)新應用

Key words： engineering general contracting;BIM technology;innovative application

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）36-0232-03

0? 引言

信息化正在深刻改變傳統(tǒng)產業(yè)，加速國家創(chuàng)新創(chuàng)造，傳統(tǒng)產業(yè)融合以量子通信、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的信息化技術正在推動數(shù)字中國建設。2018年國務院《政府工作報告》提到，實施大數(shù)據(jù)發(fā)展行動，運用新技術、新業(yè)態(tài)、新模式，提升改造傳統(tǒng)產業(yè)。作為傳統(tǒng)產業(yè)的建筑業(yè)，工業(yè)化、機械化程度不高，產業(yè)轉型提升刻不容緩，發(fā)揮信息技術滲透性、創(chuàng)新性優(yōu)勢，用信息化改造建筑業(yè)，實現(xiàn)兩化深度融合，促進建筑設計、施工及運營維護各個環(huán)節(jié)自動化、智能化，提高建筑產品質量和行業(yè)管理水平至關重要。

BIM（Building Information Modeling），譯名建筑信息模型，是融合了計算機輔助設計的多維建筑模型信息集成管理技術，是建筑領域的信息化、數(shù)字化的革命性技術，可以實現(xiàn)三維數(shù)字化設計建造，BIM技術是當前數(shù)字建筑中最基礎性的應用，是基于數(shù)字化建造的建筑信息化模型，是工程建設以信息化為載體、用數(shù)字化表達的虛擬建造過程。作為工程建設信息化的代表，以三維數(shù)字技術為基礎的BIM技術集成了建筑工程項目的各種相關信息，可用于設計、施工、運維等全壽命周期過程管理，是計算機和信息技術在建筑工程行業(yè)最具典型的新技術應用。

1? 工程總承包是建筑業(yè)工程建設模式的改革方向

近十年以來，基礎設施投資建設成為國家經(jīng)濟發(fā)展的三駕馬車之一，建筑業(yè)也迎來了輝煌的十年，每年總產值增幅遠遠高于GDP增速，近三年逐漸回落進入平穩(wěn)發(fā)展時期，2017年達到10.5%，今年上半年為10.4%。建筑業(yè)仍然是國民經(jīng)濟支柱產業(yè)，現(xiàn)階段還存在一些落后問題，比如勞動密集型的產業(yè)特點仍然比較明顯，施工現(xiàn)場的人工和半機械化作業(yè)比較普遍、機械化程度不高，農民工面臨斷檔但產業(yè)工人還未培育壯大、發(fā)展方式還較為粗放、工程建設組織方式等。完善改進工程建設組織模式，通過選擇工程總承包管理模式，有利于統(tǒng)籌建設過程設計、施工等各干系人，避免責任單位人為分割，減少溝通信息層級及碎片化，形成更加統(tǒng)一、高效的項目管理模式，這是當前我國建筑業(yè)轉型升級發(fā)展的重點改革任務。

近年來，建筑業(yè)正處在以創(chuàng)新創(chuàng)造提高發(fā)展質量的重要階段。國家在政策上大力鼓勵工程總承包，這種工程建設模式逐漸盛行。截至目前，已有20余個地方開始推行工程總承包，房屋建筑、市政工程、鐵路工程等基礎設施領域正在廣泛試點并逐步鋪開，化工、石油、冶金等工業(yè)工程也逐步試點。

1.1 政策引導鼓勵

2016年6月，中辦國辦關于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作聯(lián)合發(fā)文，指出“深化建設項目組織實施方式改革，推廣工程總承包制，加強建筑市場監(jiān)管，嚴厲查處轉包和違法分包等行為，推進建筑市場誠信體系建設。”2017年2月，國辦《關于促進建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》指出來了，建筑業(yè)需要完善工程建設組織模式，按照總承包負總責的原則，加快推行工程總承包，并列出了具體要求。2018年1月1日起《建設項目工程總承包管理規(guī)范》正式實施。2016年，中國鐵路總公司發(fā)布了《關于開展鐵路建設項目工程總承包試點工作的通知》，明確了鹽城至南通鐵路、克拉瑪依至塔城鐵路兩個項目進行工程總承包試點。2017年12月，中國高鐵最大EPC工程總承包項目杭紹臺高鐵正式進入施工階段。

1.2 符合工程建設客觀規(guī)律

有數(shù)據(jù)顯示，國際上工程總承包可以節(jié)省投資6%，工期壓縮25%以上，因此，更加科學、更加合理的進行工程總承包是符合工程建設客觀規(guī)律的，為設計、監(jiān)理、總承包、施工、采購等不同干系人的生產要素提供了協(xié)同平臺，有利于實現(xiàn)工程建設各階段工作的深度融合，有利于資源合理高效配置。工程總承包可以發(fā)揮責任主體單一和技術管理集中的優(yōu)勢，確保工程建設各項管理目標，并最終實現(xiàn)建筑產品的保值增值。

1.3 推動“一帶一路”實施走出去戰(zhàn)略

2018年8月23日，共有69家中國內地企業(yè)入圍“全球最大250家國際承包商”，較2017年度增加4家，上榜企業(yè)數(shù)量蟬聯(lián)各國榜首，69家中國上榜企業(yè)的國際營業(yè)額共計1140.97億美元，較上年提高15.3%，占所有上榜企業(yè)國際營業(yè)總額的23.7%，較上年提升2.6%。其中，3家企業(yè)進入前10強，分別是中國交通建設股份有限公司（排名第3位）、中國建筑股份有限公司（排名第8位）、中國電力建設股份有限公司公司（排名第10位）;共有10家企業(yè)進入前50強。在地區(qū)市場業(yè)務前10強榜單中，中國企業(yè)除未能進入歐洲、美國、加拿大市場的前10強外，在其他市場榜單中均占有席位。我國對外承包業(yè)務幾乎遍布世界所有國家和地區(qū)，但80%以上的業(yè)務集中在欠不發(fā)達地區(qū)。國際大型承包商BOT、PPP項目占75%，我國的建筑業(yè)企業(yè)EPC項目及施工總承包項目分別占比44%和36%，相比較還有很大的發(fā)展空間。因此，在國家大力推行“一帶一路”的戰(zhàn)略背景下，對比國際承包商，促進工程建設行業(yè)轉型升級，必須加快推行工程總承包，推動企業(yè)“走出去”戰(zhàn)略的實施，才能有效提升建筑業(yè)企業(yè)的核心競爭力。

2? BIM技術的優(yōu)勢特性

住建部《2016～2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》和《住房城鄉(xiāng)建設科技創(chuàng)新“十三五”專項規(guī)劃》等政策文件，要求全面提高建筑業(yè)信息化水平，增強 BIM 等信息技術集成應用能力，2017 年7月1日正式實施《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》GB/T51212-2016。這充分說明發(fā)展BIM技術已經(jīng)上升為國家政策，各個地方政府也制定了鼓勵BIM技術應用的規(guī)劃，房屋建筑、市政工程、地鐵工程、鐵路工程等項目建設單位在招標文件中明確提出了BIM技術應用的強制性條款。工程建設過程中，勘察、設計、采購、施工、監(jiān)理、分包、運維等參與干系人眾多，施工專業(yè)繁多、各專業(yè)接口復雜、交叉界面管理協(xié)調難度大，而BIM技術應用為解決工程建設過程中復雜的協(xié)同問題提供了技術保障。歸納來看，BIM技術應用具有兩個過程、兩個工地、兩個關系的特性。

一是兩個過程：在BIM技術的支持下，工程建造過程可以有兩個過程組成，即建筑實體建造和數(shù)字化建造過程。通過數(shù)字化建造，可以更加準確地反映出實體建造過程中的設計缺陷、實現(xiàn)設計優(yōu)化和深化設計的前置。數(shù)字化建造可以實現(xiàn)工程建設過程中的數(shù)字化信息積累，使數(shù)字化模型形成一個完整的數(shù)字產品，在項目竣工后移交運營階段，提高工程建設過程中的附加值，為建筑產品增值。

二是兩個工地：與工程建設數(shù)字化建造過程和實體建造過程相對應是數(shù)字化工地和實體工地兩個現(xiàn)場。數(shù)字化工地實現(xiàn)了整個建造過程的可計算、可控制，基于先進的計算、仿真、可視化、信息管理等技術特性，數(shù)字化工地可以實現(xiàn)對實體工地的信息化管控和驅動，使實體工地實現(xiàn)施工組織的有序、精益和高效，實現(xiàn)安全質量的高效管理。

三是兩個關系：在信息化主導的數(shù)字建造過程中，實現(xiàn)了建筑工程的先試后造，即實體建筑未建數(shù)字建造先試，從而實現(xiàn)了工程施工的數(shù)字化模擬的后臺支持和實體建造的前臺操作。通過數(shù)字化后臺支持，在工程施工過程中可以通過后臺的監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，支持前臺實體施工中發(fā)現(xiàn)的質量控制薄弱點，并采取有針對性的措施，實現(xiàn)工程建設的信息化管理。

3? BIM技術在工程總承包模式下創(chuàng)新應用

BIM技術不再像CAD一樣只是一款工具性軟件，而是一種全新的平臺化虛擬建造解決方案，是一種實現(xiàn)智慧建造的管理平臺。它利用建模軟件，把真實的建筑信息數(shù)字化，并以此為基礎構建虛擬的數(shù)字建筑，附著在數(shù)字建筑上各項業(yè)務管理形成集成化平臺，讓工程項目各干系人都能夠共享建造過程的各種信息，真正將BIM創(chuàng)造的數(shù)字建筑模型應用價值發(fā)揮到最大。

3.1 BIM在設計階段的應用

正向的BIM設計，在三維場景下利用三維模型和其中的數(shù)據(jù)信息，自動生成所需要圖檔的過程。歐美國家建筑行業(yè)早已進入BIM時代，國內的BIM技術應用較晚，應用形式還比較初級，更注重表現(xiàn)形式，先完成施工圖，以施工圖為基礎建立三維模型，實際上就是“翻?！?，相當于逆向設計。由于BIM軟件的關鍵基礎是Revit的族庫，軟件起源為歐美，自然是按照他們的國情設計流程開發(fā)，與國內設計市場存在較大差別，加之軟硬件工作效率和性能、軟件數(shù)據(jù)的標準、Revit對族庫的管理較為嚴格等因素制約，國內工程竣工文件以紙質版檔案為主，沒有對工程檔案有關三維BIM技術文件進行強制要求，推進過程中還涉及數(shù)據(jù)標準體系、管理文化、制度流程、時間成本等技術和管理上問題，因此設計階段BIM的優(yōu)勢不明顯。

目前，國家正大力鼓勵工程總承包，促進設計與施工深度融合，由設計院牽頭的工程總承包項目將為設計階段BIM技術的應用提供更多可能。例如亞洲最大的垃圾發(fā)電廠 “老港再生能源利用中心”，應用BIM技術使其在設計過程中節(jié)約了9個月時間，通過對數(shù)據(jù)模型的設計深化，在節(jié)能減排、綠色施工方面收到了不錯的效果?？偢?32米的上海中心大廈為超高層摩天大樓，完全基于BIM平臺進行設計，其中CFD能源分析使造型與性能達到方案最優(yōu)，荷載減少約24%，節(jié)省投資3.5億元。

3.2 BIM在施工階段的應用

在工程項目全生命周期中，施工階段運用BIM技術帶來的價值最為明顯，也是目前應用最廣泛的。BIM技術在施工過程中與項目管理系統(tǒng)集成、與VR、AR等人工智能技術結合、與二維碼和電子射頻等物聯(lián)網(wǎng)技術結合、與3D打印結合、與施工現(xiàn)場智慧工地管理結合、與裝配構件和建筑工業(yè)化發(fā)展相結合將產生廣闊的使用場景和應用價值。

BIM技術在工程量復核、成本優(yōu)化等方面具有快速準確的優(yōu)勢，指導企業(yè)合理運用不平衡報價可以獲取更精準收益;同時基于推行BIM技術的實踐需求，一些地方政府和建設單位還出臺了對BIM運用于工程投標的加分政策;可以提高施工企業(yè)在對外投標中的中標機率。通過三維仿真技術的計算、演示與監(jiān)測、鋼筋下料、管線校檢、施工模擬、模板配置等各施工作業(yè)環(huán)節(jié)，獲得最優(yōu)的施工方案。

在施工準備階段，BIM可以進行檢查碰撞，做到事前預防，減少過程中變更，技術交底實現(xiàn)可視化更加直觀;實現(xiàn)工期、人力資源配置、施工方案、設備材料的信息分析管理前置，提前對施工空間環(huán)境、方案進展流程、施工工藝過程進行動態(tài)模擬，為高質量的項目策劃提供保障。施工過程中，利用快速算量的優(yōu)勢進行多算對比，實現(xiàn)過程成本管控。例如鋼結構以及裝配式預制構件植入RFID芯片，構件從加工、出廠、運輸、堆放、吊運、安裝、運維等整個實時狀態(tài)通過芯片定位和二維碼就可以實現(xiàn)狀態(tài)數(shù)據(jù)儲存云端，管理人員隨時都可以通過BIM+PM/ERP的管理系統(tǒng)實現(xiàn)信息共享，可以查看任何一個部位的施工參數(shù)及當前進度情況，讓施工管理更加精細化。

最近幾年BIM技術在超高層建筑、軌道交通、市政設施建設、機場航站樓、場館精裝修、港口碼頭、大型會展中心、城市綜合體、影劇院、體育場等各類工程施工中廣泛運用，取得了良好的綜合管理效益。例如：施工階段運用BIM的成功案例中國第一高樓上海中心大廈，應用3D掃描、3D協(xié)調、4D模擬施工、機電安裝模擬、可視化方案分析等工具，提前發(fā)現(xiàn)并解決糾錯的碰撞點數(shù)超過10萬個，保守估計可節(jié)約費用超過1億元。特別是在復雜構件如玻璃幕墻安裝中，通過對幕墻A1系統(tǒng)逐步到A5系統(tǒng)的4層級優(yōu)化，創(chuàng)造了2萬多塊玻璃幕墻板塊到達工地現(xiàn)場安裝后“零返工”的驚人記錄。該項目獲得國家級三星級綠色建筑設計評價標識、美國綠色建筑LEED-CS鉑金級認證，并成功入選2016年MIPIM大獎項目。

3.3 BIM在運維管理階段的應用

在工程項目交付使用后的運維階段，BIM技術需求非常大。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的高速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)被視作繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產業(yè)的第三次革新。將物聯(lián)網(wǎng)技術和BIM技術相融合，并引入到建筑全生命周期的運維階段，發(fā)揮其綠色智慧的管理共享平臺功能，會帶來巨大的經(jīng)濟效益。超高層建筑綜合體上海中心，通過引入全生命周期的BIM應用，在運維管理階段將BIM信息模型與綜合集成管理系統(tǒng)（IBMS）、物業(yè)管理系統(tǒng)、設施設備管理系統(tǒng)相整合，通過信息對比、統(tǒng)計、分析等技術，為物業(yè)運營管理提供決策支持，實現(xiàn)對設施設備的4D實時動態(tài)監(jiān)控管理，形成集結構、系統(tǒng)、服務、管理于一體的、新型的超高層運維管理服務模式。通過大數(shù)據(jù)分析，提供樓宇運行自適應解決方案等，最終形成高效、綠色、節(jié)能、智慧、和諧的超高層建筑管理模式。

4? 建議

未來建筑業(yè)從勞動密集型向技術密集型轉型升級，將朝著裝配化、綠色化、信息化、工業(yè)化方向發(fā)展，在工程總承包模式下，BIM技術在全過程建設管理過程中將發(fā)揮更大的應用價值。為更好地推動BIM技術的應用，有如下研究建議：

①借鑒國外IFC標準，以主流應用事實數(shù)據(jù)標準為基礎，合理找準國家標準制定時期，深化完善形成本土化的BIM標準。比如：中國鐵路BIM聯(lián)盟成立五年來編制了十多項鐵路IFC標準。

②與管理軟件集成應用，提升建筑業(yè)信息化水平。以BIM為基礎，開發(fā)BIM+3D、BIM+人工智能、BIM+PM/ERP、BIM+IBMS、BIM+LOT等，組成一個開放的大數(shù)據(jù)集成與應用平臺。

③創(chuàng)新全生命周期管理。充分利用BIM的可共享性及可管理性等特性，串聯(lián)工程項目全生命建造周期，以開放、互聯(lián)、協(xié)調、共享的理念，突破以往傳統(tǒng)管理技術手段的瓶頸，創(chuàng)新BIM技術應用價值，以信息化帶動工業(yè)化，培育數(shù)字經(jīng)濟新動能，從而帶來項目管理革命，實現(xiàn)機械化換人、自動化減人、智能化無人的建筑工業(yè)產業(yè)轉型升級。

參考文獻：

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