BIM商業(yè)經(jīng)濟(jì)效益應(yīng)用對項目全生命周期的影響研究

李雪坤

(上海建安化工設(shè)計有限公司，上海 200437)

0 引言

近年來，BIM技術(shù)在建筑行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，并成為建筑市場重要的競爭工具。但關(guān)于BIM到底是什么以及建筑工程項目使用BIM可以獲得什么效果與作用仍未定論。例如，有人認(rèn)為BIM是設(shè)計工具，也有人認(rèn)為BIM是管理系統(tǒng)。根據(jù)GB/T51212-2016《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)定義，建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)指在建筑工程及設(shè)施全生命期內(nèi)對其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并據(jù)此設(shè)計、施工、運(yùn)營的過程和結(jié)果的總稱。

BIM通過輸入過程數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)信息共享，為項目設(shè)計、施工、運(yùn)營等管理決策提供依據(jù)。BIM源于數(shù)據(jù)，但并非對數(shù)據(jù)的簡單收集，包括數(shù)據(jù)積累到信息集成直至實現(xiàn)商業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的全部過程，是運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)對設(shè)計、施工、監(jiān)理、建設(shè)、運(yùn)營進(jìn)行全過程管理的整個體系。對于設(shè)計人員來講，BIM是各專業(yè)設(shè)計得心應(yīng)手的工具；對于施工單位來說，BIM是施工組織不可或缺的軟件支持系統(tǒng)；對于建設(shè)方及管理者而言，BIM是一套完善的項目管理系統(tǒng)。通過這一管理系統(tǒng)，建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位等項目相關(guān)方使用同一建筑信息模型，實現(xiàn)項目過程及成果的可視化，進(jìn)行建筑物的精細(xì)化建造，達(dá)成建筑工程使用BIM的最終目的——通過BIM技術(shù)的運(yùn)用實現(xiàn)其商業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，具體表現(xiàn)為減少設(shè)計失誤、提高設(shè)計質(zhì)量、節(jié)省項目成本、縮短項目周期、提升企業(yè)生產(chǎn)力與綜合競爭水平。

1 BIM應(yīng)用層次分析及發(fā)展現(xiàn)狀

BIM應(yīng)用可分為模塊、信息、商業(yè)經(jīng)濟(jì)效益3個層次(如圖1所示)。其中，模塊是項目過程數(shù)據(jù)的積累，是最基礎(chǔ)的內(nèi)容，也是BIM的根本，數(shù)據(jù)要求正確無誤、及時輸入且數(shù)據(jù)來源唯一，以確保使用中的一致性。大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累以及提前預(yù)設(shè)的各種要求及條件，經(jīng)過系統(tǒng)統(tǒng)計、分析、匯總形成各類項目信息。商業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的體現(xiàn)以數(shù)據(jù)及信息為管理基石，是BIM最高層次的運(yùn)用，也是BIM的最終價值所在。

圖1 BIM應(yīng)用三層次

自20世紀(jì)70年代提出BIM理念至今，BIM技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了產(chǎn)生萌芽、認(rèn)識發(fā)展和實踐應(yīng)用3個階段。今天的BIM不僅僅是一個設(shè)計軟件，更是一種管理手段，是實現(xiàn)建筑業(yè)精細(xì)化、信息化管理的重要工具。在國外，90%以上的建筑師事務(wù)所正在使用BIM。20世紀(jì)90年代中期，我國開始關(guān)注BIM，并陸續(xù)在某些大規(guī)模標(biāo)志性的建筑項目(如上海中心大廈)建設(shè)中加以運(yùn)用，取得了一定效果。經(jīng)過20年的發(fā)展，BIM在國內(nèi)得到了較為廣泛的應(yīng)用，尤其是在水電行業(yè)的應(yīng)用極廣。國內(nèi)規(guī)?；乃娫O(shè)計院(如華東院、中南院、中水東北院等)在大大小小的水電站設(shè)計中都采用了BIM設(shè)計。與此同時，各省市民用建筑院根據(jù)住建部編制的建筑業(yè)“十二五”規(guī)劃中提到的“BIM作為發(fā)展的核心競爭力”要求，全部或部分采用BIM技術(shù)，通過BIM平臺的協(xié)同設(shè)計，提高了設(shè)計質(zhì)量，降低了項目成本，項目管理水平也相應(yīng)提升。綜上，在用戶使用數(shù)量比例上，我國與國外還有一定差距，但是在應(yīng)用程度上與國際同行已處于同等水平。

2 BIM商業(yè)經(jīng)濟(jì)效益在項目全生命周期影響體現(xiàn)

項目全生命周期包括項目決策階段、項目實施階段及項目使用階段(如圖2所示)。BIM技術(shù)的應(yīng)用使得其商業(yè)經(jīng)濟(jì)效益貫穿于項目的整個生命周期。

圖2 項目全生命周期圖

2.1 項目決策階段

項目決策階段涵蓋業(yè)主提出初步項目意向到項目正式立項，包括預(yù)可行性研究、項目建議書、可行性研究報告批準(zhǔn)的階段。在項目決策階段，設(shè)計院在完成預(yù)可、可研報告時就開始采用BIM技術(shù)，將技術(shù)方案從晦澀枯燥的文字轉(zhuǎn)化成直觀具體的三維可視化構(gòu)建模型，從而使擬建項目形象地展現(xiàn)在業(yè)主面前，有助于業(yè)主充分理解設(shè)計思想，提高業(yè)主與設(shè)計人員之間的溝通效率。通過溝通完善模型進(jìn)一步體現(xiàn)業(yè)主要求，以三維模型這一直觀的設(shè)計語言表現(xiàn)出來，使之既符合業(yè)主要求，又滿足國家相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，而且通過過程中對不同技術(shù)方案的比選，最終可以選定最優(yōu)化的方案。在此過程中，BIM的應(yīng)用不僅提高了溝通效率，節(jié)省了時間成本，并且確定了既符合業(yè)主要求又滿足規(guī)范要求的項目建設(shè)方案，為后期項目實施及運(yùn)營奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2 項目實施階段

項目實施階段包括設(shè)計階段、施工階段(含采購招標(biāo)階段、交付前調(diào)試)以及竣工驗收。在此過程中，不僅有設(shè)計人員運(yùn)用BIM設(shè)計，也包括施工單位對BIM的應(yīng)用，還包括業(yè)主項目管理者、采購、造價、材料管理人員對BIM的運(yùn)用。所以，該過程中使用BIM的相關(guān)人員涉及方方面面，其商業(yè)經(jīng)濟(jì)效益也體現(xiàn)在不同層次與階段。

2.2.1 協(xié)同設(shè)計，碰撞檢查，避免返工

BIM的協(xié)同設(shè)計功能將各種數(shù)字模型信息整合為單一的建筑信息模型，實現(xiàn)了單一數(shù)據(jù)平臺上各個工種的協(xié)調(diào)設(shè)計和數(shù)據(jù)集中。BIM能夠隨時提供三維視圖，通過動態(tài)仿真及可視化幫助相關(guān)人員做出精準(zhǔn)設(shè)計；數(shù)據(jù)來源唯一性確保相關(guān)人員使用數(shù)據(jù)的一致性，各專業(yè)在同一平臺上實現(xiàn)了大量的設(shè)計復(fù)用與真正意義上的協(xié)同設(shè)計，能夠有效提高設(shè)計效率及設(shè)計質(zhì)量。

BIM碰撞檢查分為硬碰撞(實體與實體之前的碰撞)檢查與軟碰撞(實體之間并不碰撞，但間距與空間無法滿足施工或?qū)磉\(yùn)營操作的要求)檢查，現(xiàn)實際運(yùn)用中多側(cè)重于硬碰撞檢查。

碰撞檢查往往并不涉及規(guī)范問題，多是與專業(yè)配合相關(guān)或?qū)儆诳臻g高度沖突，一般在傳統(tǒng)的單專業(yè)校審中極難發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)CAD設(shè)計相比較，BIM更具有優(yōu)勢。通過碰撞檢查可以進(jìn)一步優(yōu)化凈空高度，優(yōu)化設(shè)備布局，優(yōu)化管道橋架布線位置，大大減少“錯、碰、漏、缺”現(xiàn)象，提前規(guī)避傳統(tǒng)設(shè)計中水電、暖通及建筑、構(gòu)件間相互沖突只能在施工過程中現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)并修改的弊端。從理論上講，BIM碰撞檢查可以實現(xiàn)100%避免碰撞。通過碰撞檢查，大大減少了設(shè)計圖樣交付后的設(shè)計變更，最大限度地避免了因設(shè)計問題而產(chǎn)生的現(xiàn)場返工和工程簽證，對于加快施工進(jìn)度、降低現(xiàn)場管理負(fù)荷、消除預(yù)算外變更發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

在管線碰撞檢查中，BIM可以為所有項目相關(guān)人員提供整體項目直觀的視圖，從而可以進(jìn)一步促進(jìn)設(shè)計決策，完善施工圖樣質(zhì)量管理，為未來施工制定策劃以及日后對設(shè)施的管理與運(yùn)營奠定基礎(chǔ)。

2.2.2 施工招投標(biāo)、建筑材料采購、資源合理調(diào)配的影響

(1)BIM商業(yè)經(jīng)濟(jì)效益在施工招投標(biāo)過程中的體現(xiàn)。對于施工招投標(biāo)來講，招標(biāo)方提供的三維施工圖模型可以有效避免招投標(biāo)雙方對圖樣的誤解，避免對工作內(nèi)容產(chǎn)生分歧。BIM模塊可以實現(xiàn)快速、精準(zhǔn)提取相關(guān)數(shù)據(jù)，避免大量的手工統(tǒng)計計算及重復(fù)勞動，減少漏算或錯算工程量。通過有效模擬，招標(biāo)方可以精確測定工程量清單，基本確認(rèn)工作總量，做到心中有數(shù)，確定的標(biāo)底相對合理，有利于在與投標(biāo)方博弈中占據(jù)主動，有效控制成本。投標(biāo)方根據(jù)項目具體要求并結(jié)合過往項目經(jīng)驗，運(yùn)用信息對比技術(shù)，尋求適用于本企業(yè)更恰當(dāng)、更科學(xué)的施工方案，有效整合企業(yè)資源，確定有競爭力的施工組織方案，提高自身競爭力。

(2)BIM商業(yè)經(jīng)濟(jì)效益對于建筑材料采購及資源調(diào)配的影響。建筑材料在整個工程施工成本構(gòu)成中大約占總成本的50%以上。造價人員或材料計劃有員可以通過BIM系統(tǒng)將建筑物所需材料按特性(材料種類、大小、規(guī)格型號、材質(zhì)、顏色、數(shù)量等)進(jìn)行區(qū)別統(tǒng)計。所有構(gòu)件、設(shè)備材料信息都可以從系統(tǒng)中自動計算提取，可以減少人工統(tǒng)計時間及成本，且最大化地減少人為失誤。

BIM模型中可以提取每個工序所需每種構(gòu)件的具體數(shù)量，以此安排點(diǎn)對點(diǎn)供貨，實現(xiàn)每個構(gòu)件、設(shè)備材料精準(zhǔn)卸貨，一次到位，有效提高各工序各專業(yè)配合度，減少二次搬運(yùn)成本與風(fēng)險。

將進(jìn)度計劃信息輸入BIM系統(tǒng)，將時間與空間整合成為一個可視的4D平臺。該平臺不僅可以直觀模擬現(xiàn)場形象進(jìn)度，還可以通過過程資料數(shù)據(jù)的錄入、統(tǒng)計、分析，對所需資源情況實時控制和預(yù)警，有利于材料管理和控制，如根據(jù)清單確定模板實際數(shù)量，及時調(diào)配進(jìn)出場數(shù)量及堆場位置，既滿足現(xiàn)場周轉(zhuǎn)需要，又方便施工過程中就近使用，實現(xiàn)對進(jìn)度、資源、質(zhì)量的統(tǒng)一管理，從而節(jié)省工期、節(jié)約費(fèi)用。

同時，系統(tǒng)將按項目進(jìn)度提供下期所需招標(biāo)、采購清單計劃，結(jié)合構(gòu)件、設(shè)備材料供貨周期，進(jìn)行大宗、分階段的采購，減少材料采購成本，分階段采購可以盡量減少庫存，降低庫存管理及庫存積壓成本。

2.2.3 對過程成本控制實現(xiàn)精細(xì)化管理

如前文所述，應(yīng)用BIM技術(shù)可以提供自動化計算工作量，從而使造價人員可以方便、客觀、準(zhǔn)確地獲取工作量清單，確定工程控制價。在傳統(tǒng)的項目成本控制中，“預(yù)算價格”“結(jié)算價格”是項目各方關(guān)注的重點(diǎn)。過程控制人人都講，但是如何實現(xiàn)控制卻是一個難題。運(yùn)用BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)多維度多算對比，將BIM與時間維度結(jié)合，賦予每個構(gòu)件單體以時間信息，則可以在任意時間對實際成本、預(yù)算成本進(jìn)行對比，直觀體現(xiàn)某時點(diǎn)盈虧狀態(tài)，作“贏得值”分析。不僅如此，將BIM與工序維度結(jié)合，則可實現(xiàn)工序的成本對比，從而發(fā)現(xiàn)超支工序，有的放矢，制定針對性措施，對超支工序單元進(jìn)行成本糾偏。

BIM模型參數(shù)化設(shè)計特點(diǎn)，使得BIM隨著項目設(shè)計的深化、施工的進(jìn)展而不斷豐富完善，而BIM的全過程數(shù)據(jù)信息的管理將過程中設(shè)計變更、工程簽證等的即時錄入更新，在項目竣工時BIM已成為包括項目建設(shè)過程的所有信息的模型，業(yè)主方、施工方可以在結(jié)算時快速檢索所需信息，減少結(jié)算爭議，提升結(jié)算能力，節(jié)約結(jié)算成本。

2.2.4 虛擬施工，優(yōu)化方案，規(guī)避風(fēng)險

運(yùn)用BIM技術(shù)可建立施工過程模型，體驗虛擬施工、施工過程控制、成本控制，對施工方案進(jìn)行論證和優(yōu)化。通過可視化模擬分析，對施工重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵部位、施工現(xiàn)場平面布置等進(jìn)行模擬分析，預(yù)測工程中可能遇到的問題，不斷優(yōu)化施工方案，提高計劃的可行性。如在塔吊施工中，通過借助BIM技術(shù)模擬現(xiàn)場具體施工環(huán)境，通過測算塔吊的活動范圍及模擬操作，確認(rèn)回轉(zhuǎn)半徑及擺動臂活動軌跡，從而選擇最合適的吊裝設(shè)備，確定設(shè)備的科學(xué)占位點(diǎn)、減少二次搬運(yùn)，提前發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場安全隱患，充分暴露塔吊施工對周邊同步施工的影響程度，以科學(xué)組織施工工序，減少浪費(fèi)，提高工程質(zhì)量，提升安全管理水平，降低工程成本?，F(xiàn)場采用三維模型作為輔助方式進(jìn)行可視化技術(shù)交底，有利于施工人員迅速正確地理解施工方案，為后期提高施工效率奠定基礎(chǔ)。

此外，BIM技術(shù)還可以根據(jù)將要施工的建筑各項物理信息，對有可能出現(xiàn)的不利于施工的因數(shù)和風(fēng)險進(jìn)行分析，采取有效的預(yù)防措施。

2.3 項目后評價階段

項目后評價階段即項目運(yùn)營階段。目前存在一個誤解，即在項目投入運(yùn)營后BIM就沒有用處了，實則不然。對于自用型的業(yè)主來講，建筑投用后，BIM中的空間跟蹤、資產(chǎn)管理維護(hù)、狀態(tài)記錄、災(zāi)難模擬將發(fā)揮重要的作用。運(yùn)營中的改擴(kuò)建及設(shè)備維護(hù)更新等信息也應(yīng)及時錄入BIM系統(tǒng)。建立完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，為建筑物運(yùn)營管理提供數(shù)據(jù)支持，這不僅可以降低運(yùn)營成本，還能為今后新建類似項目確定方案、節(jié)省資金奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

BIM商業(yè)經(jīng)濟(jì)效益貫穿于項目整個生命周期并發(fā)揮著重大的作用。隨著BIM的應(yīng)用，設(shè)計院、工程公司、施工單位等相關(guān)方將培養(yǎng)出一大批具備團(tuán)隊合作精神的BIM應(yīng)用技術(shù)人員，設(shè)計質(zhì)量、施工水平、項目管理水平都將得到改善，國內(nèi)建筑行業(yè)與國際建筑行業(yè)綜合水平差距也將逐漸縮小。同時，基于同一行業(yè)規(guī)范的運(yùn)用必將提高國內(nèi)設(shè)計院、工程公司、施工單位在國際建筑市場的競爭力。相關(guān)競爭力的提升進(jìn)而帶動更多資源加入對BIMR的運(yùn)用及二次開發(fā)中來，BIM運(yùn)用深度與廣度的發(fā)展必將為其商業(yè)經(jīng)濟(jì)效益帶來更為深遠(yuǎn)的影響。

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