基于BIM的工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)及其應(yīng)用

施健榮

1 BIM理論及其概念

BIM（Building Information Modeling），僅僅從字面意義上理解為建筑信息模型。BIM作為一個(gè)高度的數(shù)字化集成系統(tǒng)，它以數(shù)字信息技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建三維的實(shí)體模型。BIM技術(shù)平臺(tái)不僅包含巨大的建筑信息，同時(shí)也是一個(gè)信息共享的綜合系統(tǒng)，它能夠給設(shè)計(jì)者、施工人員、項(xiàng)目管理者、業(yè)主、物業(yè)提供各類所需的信息，也能夠?qū)こ添?xiàng)目全生命周期中的各個(gè)環(huán)節(jié)提供可靠的依據(jù)。

1.1 BIM是過程與結(jié)果的結(jié)合體

BIM建筑信息模型兼具物理特性與功能特性。作為一個(gè)數(shù)字建筑模型，與傳統(tǒng)的3D模型同樣具有物理特性，以一種產(chǎn)品信息的形式存在。運(yùn)用計(jì)算機(jī)，通過信息技術(shù)建立工程模型，供使用者觀看并且體驗(yàn)。但對于功能特性，傳統(tǒng)的3D模型不具備這一特性，是指BIM模型所攜帶的建筑相關(guān)的數(shù)字化信息。利用這些數(shù)字化的信息，項(xiàng)目參與各方都能夠在BIM模型中對信息進(jìn)行輸入、修改、整合等過程，實(shí)現(xiàn)BIM模型的共享與集成。

1.2 BIM能實(shí)現(xiàn)多維模擬

長久以來，建筑工程領(lǐng)域一直使用傳統(tǒng)的CAD技術(shù)，它主要體現(xiàn)在平面的技術(shù)，只能從兩個(gè)維度來展示工程項(xiàng)目。而BIIM模型則是動(dòng)態(tài)的三維模型，形成立體的建筑物，使整個(gè)建筑更具體化、形象化。在發(fā)展的方向上，BIM技術(shù)可以增加更多的維度比如4D、5D等等。4D指在通常所指的三維基礎(chǔ)上，增加時(shí)間上的維度，能夠?qū)κ┕みM(jìn)度方面進(jìn)行管理；5D是指在之前的維度上又增加了成本的維度，從造價(jià)的方面對工程項(xiàng)目進(jìn)行成本控制?？偫碚撋蠈?，可以把影響工程項(xiàng)目的因素都加入BIM模型，形成一個(gè)維度，以便更好的進(jìn)行對項(xiàng)目的管理。

2 不同項(xiàng)目參與方在BIM中的應(yīng)用

工程項(xiàng)目不同于一般的工業(yè)產(chǎn)品，它的完成需要多方人員共同參與，相互協(xié)作才能完成。傳統(tǒng)的建筑工程模型，從設(shè)計(jì)到施工的過程可能會(huì)存在很多意想不到的錯(cuò)誤。采用BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)建筑與安裝等不同專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)，也能夠在施工階段進(jìn)行精細(xì)化的管理以及后期的運(yùn)營階段對建筑的智能維護(hù)。

2.1 業(yè)主方

從業(yè)主方面來說，是項(xiàng)目各參與方的主要受益者，也是推動(dòng)BIM發(fā)展的主要?jiǎng)恿ΑＭㄟ^BIM建模的技術(shù)，業(yè)主可以在設(shè)計(jì)的前期階段，與各個(gè)參與方相互溝通，最大程度的滿足自己對建筑物的要求。同時(shí)，可以聽取來自不同參與方的意見和建議，提早安排對項(xiàng)目各方面的部署，解決項(xiàng)目中可能出現(xiàn)的各種問題，減少業(yè)主對項(xiàng)目承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)。在工程竣工驗(yàn)收之后，BIM模型中所包含的大量建筑信息，可以指導(dǎo)業(yè)主在后期合理的使用建筑物。更好的控制成本、節(jié)約資源。所以，越來越多的業(yè)主意識(shí)到BIM所帶來價(jià)值并開始逐步使用BIM技術(shù)。

2.2 設(shè)計(jì)方

BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用，是BIM技術(shù)新鮮生命力的體現(xiàn)。傳統(tǒng)的施工圖設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員在CAD二維圖紙上進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏改、錯(cuò)改的現(xiàn)象。運(yùn)用BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)人員不同專業(yè)能夠同時(shí)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，避免了專業(yè)設(shè)計(jì)之間的孤立性，也大大減少了在修改圖紙中所浪費(fèi)的時(shí)間。其次，BIM技術(shù)的可視化設(shè)計(jì)，能夠在三維的模型中檢查設(shè)備與建筑之間、管線與管線之間的碰撞問題，從前期消除施工過程中可能遇到的障礙。隨著時(shí)代對建筑物越來越高的要求，經(jīng)濟(jì)環(huán)保、節(jié)能減排的概念逐步融入到建筑行業(yè)之中，BIM技術(shù)可以對建筑模型的各種性能進(jìn)行模擬、對比和分析，從而確定最能滿足此項(xiàng)性能的設(shè)計(jì)，使項(xiàng)目的質(zhì)量達(dá)到完美。

2.3 施工方

在施工方面，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以有效地幫助施工方更好的進(jìn)行施工現(xiàn)場以及人力物力的合理布置。①在實(shí)際的施工過程當(dāng)中，常常會(huì)發(fā)生設(shè)備安裝的管線碰撞問題，施工方不得不采用拆除并返工的方法解決，既耽誤工期又造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。運(yùn)用BIM技術(shù)，在施工之前可以進(jìn)行管線的碰撞模擬，從而避免類似情況的發(fā)生。②BIIM模型中可以對施工過程進(jìn)行模擬，以此來優(yōu)化工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度，合理的安排施工方案，最大效率的完成施工任務(wù)。

2.4 材料設(shè)備方

工程在建筑過程中，材料設(shè)備的供應(yīng)，是影響工期的重要因素。傳統(tǒng)的材料供應(yīng)，依靠管理者的經(jīng)驗(yàn)，安排人員進(jìn)行采購并使用，但在BIM模型的環(huán)境中，需要供應(yīng)材料設(shè)備的時(shí)間、數(shù)量不再依靠經(jīng)驗(yàn)，而是依靠真實(shí)的數(shù)據(jù)支持。通過虛擬的環(huán)境，對即將使用的人工、材料和設(shè)備進(jìn)行更合理的配置，以此來制定施工計(jì)劃。

3 BIM在項(xiàng)目管理中的應(yīng)用

工程項(xiàng)目從設(shè)計(jì)之初到后期的運(yùn)營階段，是一個(gè)全生命周期的過程，而基于BIM的工程項(xiàng)目管理是建筑行業(yè)新興的管理理念。是指以BIM技術(shù)平臺(tái)為前提，將工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)營階段統(tǒng)一到同一個(gè)平臺(tái)當(dāng)中，同時(shí)讓項(xiàng)目的參與各方在此平臺(tái)上溝通交流、相互協(xié)作，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的無縫銜接，進(jìn)而更好的完成工程項(xiàng)目的目標(biāo)。這樣，就實(shí)現(xiàn)了運(yùn)用BIM技術(shù)對項(xiàng)目全生命周期的綜合管理。

3.1 設(shè)計(jì)階段

傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)使用CAD繪制二維的圖紙，但利用BIIM技術(shù)的核心建模軟件，可以實(shí)現(xiàn)多維設(shè)計(jì)以及動(dòng)態(tài)展示，是構(gòu)建的模型更接近真實(shí)的建筑物。

（1）BIM可直觀展示建筑模型。BIM在建筑方案設(shè)計(jì)階段的最終成果是建筑模型，也是BIM的核心技術(shù)。通過三維的可視化模型展示，更直觀的展現(xiàn)建筑物的真實(shí)效果，讓業(yè)主以及各參與方在此基礎(chǔ)上進(jìn)行信息的交流，對于存在的問題及時(shí)進(jìn)行更正。

（2）BIM可實(shí)現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)。在建筑的設(shè)計(jì)階段，不同的設(shè)計(jì)人員根據(jù)自己的專業(yè)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，例如建筑工程師、結(jié)構(gòu)工程師、給排水工程師等等。運(yùn)用BIM建筑模型，使不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員能夠在同一個(gè)模型上進(jìn)行設(shè)計(jì)和溝通，對于設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的碰撞、錯(cuò)誤及時(shí)的交流信息并改正，極大的極高了設(shè)計(jì)效率以及設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度，為后期的施工階段和運(yùn)營階段解決了不必要的麻煩。

（3）BIM可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工程的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代建筑的發(fā)展，已經(jīng)不再局限于僅僅滿足居住需求或生產(chǎn)需求，更多的開始關(guān)注于建筑的節(jié)能減排、綠色環(huán)保等需求。越來越多的超級(jí)工程出現(xiàn)，傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)無法滿足復(fù)雜形體的設(shè)計(jì)，這時(shí)可以利用BIM的體量入手，進(jìn)行精細(xì)化的設(shè)計(jì)，以滿足復(fù)雜工程的需求。關(guān)于項(xiàng)目對特殊性能方面的要求，通過BIM虛擬空間進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，能夠以量化的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確體現(xiàn)出這一性能的效果。

（4）BIM提高項(xiàng)目前期對工程造價(jià)的控制。①在BIM的數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)以往的工程案例，參考類似項(xiàng)目，進(jìn)行一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)。②設(shè)計(jì)階段是造價(jià)控制的重要環(huán)節(jié)，BIM的三維建筑模型使計(jì)算工程量更準(zhǔn)確，市場的材料設(shè)備參考價(jià)也更新較快，造價(jià)人員可以直接參考BIIM模型中的信息數(shù)據(jù)，并以此為依據(jù)簡單快捷的得到概算價(jià)格。這樣，就能夠從項(xiàng)目全生命周期的初始階段開始對工程造價(jià)進(jìn)行有效的全方位管理。

3.2 施工階段

（1）BIM可進(jìn)行模擬施工。傳統(tǒng)的施工組織設(shè)計(jì)的安排依據(jù)僅是施工圖紙，而施工圖紙的設(shè)計(jì)并沒有考慮施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，比如材料的對方地、工序施工面的設(shè)置等等，所以，以往的施工組織設(shè)計(jì)在實(shí)施的過程中往往會(huì)出現(xiàn)很多問題。利用BIM技術(shù)，在施工前對施工過程進(jìn)行模擬，可以生成四維的施工組織設(shè)計(jì)以及施工進(jìn)度安排，在前期排查可能遇到的各種問題，并提前調(diào)整和安排。BIM能夠?qū)Σ煌姆桨高M(jìn)行試驗(yàn)，確定最優(yōu)的施工方案，有效的避免工序之間銜接不緊密而導(dǎo)致的工期延誤問題，同時(shí)解決不同工序工作面沖突的問題，使管理者對施工的進(jìn)度控制以及造價(jià)控制更加方便精準(zhǔn)。

（2）BIM可進(jìn)行精細(xì)化施工。以往的施工人員拿著二維的平面圖紙進(jìn)行施工，由于圖紙?jiān)O(shè)計(jì)深度不夠，對很多安裝工程不能做好鋪墊。比如在平面圖中的預(yù)留孔洞位置不夠準(zhǔn)確、在管線安裝過程中出現(xiàn)的安裝問題等等，都為施工的帶來了不必要的麻煩。但運(yùn)用BIM技術(shù)在前期進(jìn)行的管道碰撞模擬，可以有效的避免這些情況的發(fā)生。在BIM建筑模型中，所包含的大量建筑信息是傳統(tǒng)施工無法比擬的，這里的施工圖包括各個(gè)構(gòu)件的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，以及詳細(xì)的加工示意圖，施工人員只需要按照施工圖施工即可。

（3）BIM可在裝配式建筑中廣泛應(yīng)用。裝配式建筑正在被應(yīng)用于越來越多的工程項(xiàng)目，運(yùn)用裝配式可以大大的縮短施工工期，也可以避免現(xiàn)場施工帶來的一些危險(xiǎn)因素。但進(jìn)行裝配式施工對預(yù)制的構(gòu)件有極高的要求，構(gòu)件與構(gòu)件之間的拼接不允許出現(xiàn)任何差錯(cuò)，傳統(tǒng)的建筑技術(shù)顯然已經(jīng)無法滿足這一要求。利用BIM技術(shù)，將各個(gè)構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)事先模擬并優(yōu)化，以保證在裝配的過程中嚴(yán)絲合縫，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（4）BIM可為預(yù)制產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)支撐。隨著裝配式建筑的發(fā)展，預(yù)制產(chǎn)業(yè)面臨新的機(jī)遇。BIM模型中的構(gòu)件信息均以數(shù)字化的形式存在，這些信息可以直接傳到相關(guān)的機(jī)械設(shè)備中，進(jìn)而完成構(gòu)件的自動(dòng)化批量生產(chǎn)。也能夠?qū)︻A(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、進(jìn)場等時(shí)間進(jìn)行合理的安排，從而實(shí)現(xiàn)對施工階段施工進(jìn)度以及人力物力的精細(xì)化管理。

3.3 運(yùn)營階段

工程項(xiàng)目竣工驗(yàn)收后，開始投入正常的施工階段，這一階段的時(shí)間遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)和施工階段長很多，如果在運(yùn)營階段不能夠有效的對建筑物進(jìn)行管理，會(huì)影響項(xiàng)目的使用周期，在傳統(tǒng)的竣工驗(yàn)收后，會(huì)將相關(guān)資料移交給物業(yè)公司，包括工程合同、竣工圖紙、設(shè)計(jì)資料等等。這些資料的移交多以紙質(zhì)版的形式存在，在后期工程項(xiàng)目出現(xiàn)問題需要查閱相關(guān)資料時(shí)，非常麻煩而且可能會(huì)丟失部分資料。但是運(yùn)用BIM平臺(tái)技術(shù)，可以將相關(guān)資料信息生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，為后期的運(yùn)營管理提供數(shù)據(jù)支持，便于企業(yè)的各個(gè)部門關(guān)注建筑本身的變化。此外，物業(yè)公司也可以對BIM模型中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和完善，不斷更新數(shù)據(jù)，使BIM信息始終與建筑物的使用現(xiàn)狀保持同步。

4 BIM在項(xiàng)目管理應(yīng)用中存在的問題

BIM技術(shù)在我國經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)從最初的理論階段走向了實(shí)踐階段，但是在推廣的過程當(dāng)中仍然遇到了多重困難，主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目參與者已經(jīng)習(xí)慣使用CAD技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目管理，在建筑行業(yè)依然占據(jù)著極大的市場份額，業(yè)內(nèi)很多人士難于改變。而且BIM技術(shù)還沒有得到廣泛的應(yīng)用，成功的案例較少，所以工程人員對于接受BIM這項(xiàng)新技術(shù)需要一定的時(shí)間去適應(yīng)。

（2）隨著對BIM技術(shù)的推廣，逐步有一些企業(yè)開始運(yùn)用這一信息平臺(tái)，但使用上仍具有很大的局限性。大多數(shù)工程僅僅使用BIM中的建模軟件，或者碰撞軟件進(jìn)行檢測，而沒有實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目的全生命周期管理。

（3）在工程領(lǐng)域的從業(yè)人員，大多都專注于自己的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，而對BIM技術(shù)基本知識(shí)掌握不夠，很難將實(shí)際專業(yè)與BIM理論有效的結(jié)合，這就極大的影響B(tài)IM技術(shù)對三大目標(biāo)控制的過程。要真正把BIM技術(shù)應(yīng)用于施工階段，不僅需要BIM工程師熟練的軟件操作能力，還需要豐富的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。但目前，相關(guān)人員中缺少這樣的綜合型人才，在很大程度上阻礙了BIM在各個(gè)階段的運(yùn)用效果。

（4）由于建筑對BIM技術(shù)的應(yīng)用還沒有形成一定的規(guī)模，國家對于BIM技術(shù)暫時(shí)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。雖然很多標(biāo)準(zhǔn)也在制定的過程當(dāng)中，但運(yùn)用BIM技術(shù)對項(xiàng)目進(jìn)行全生命周期的管理仍然缺少國家法律法規(guī)的支撐。BIM技術(shù)實(shí)質(zhì)上是服務(wù)工程項(xiàng)目實(shí)施的，所以，擁有一套完整的、規(guī)范的BIM標(biāo)準(zhǔn)非常必要。

5 結(jié)語

我國建筑行業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè)之一，BIM技術(shù)作為工程項(xiàng)目領(lǐng)域的新型信息技術(shù)，是對工程領(lǐng)域的一次創(chuàng)新改革。隨著BIM技術(shù)的應(yīng)用，必將給工程建設(shè)行業(yè)帶來巨大的變化。作為一種精細(xì)化的管理模式，BIM管理技術(shù)從建立可視化的模型，到模擬虛擬施工、模擬管道碰撞等前期問題排查，再到對施工進(jìn)度以及人力物力的合理安排，最終在運(yùn)營階段實(shí)現(xiàn)方便快捷、實(shí)時(shí)更新的物業(yè)管理，實(shí)現(xiàn)對工程項(xiàng)目全生命周期的管理。但目前遇到的主要問題是對于BIM管理技術(shù)的應(yīng)用問題，對于這項(xiàng)新的技術(shù)，從業(yè)人員接受它還需要一定的時(shí)間，也需要在工作中實(shí)踐磨合。

總之，從國家層面來講，符合國家的整體發(fā)展規(guī)劃；從行業(yè)層面來講，新技術(shù)的應(yīng)用必然會(huì)給建筑行業(yè)帶來新鮮的血液，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展；從個(gè)人層面來講，作為相應(yīng)的從業(yè)人員，可以創(chuàng)造新的思維模式，綜合型的技術(shù)人才更能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需要。

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