基于建筑信息模型（BIM）的建設(shè)工程質(zhì)量管控研究

伍云天 谷軍 黃沁 劉磊

1. 重慶大學(xué)土木學(xué)院 重慶 400045；2. 重慶市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站 重慶 400014；3. 重慶市綦江區(qū)建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站 重慶 401420

前言

近年來(lái)，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，工程數(shù)量越來(lái)越多，建設(shè)規(guī)模也越來(lái)越大，裝配式結(jié)構(gòu)、地下管廊和海綿城市等新興工程不斷出現(xiàn)，對(duì)建筑工程質(zhì)量監(jiān)管提出了新的要求。但傳統(tǒng)的質(zhì)量監(jiān)管工作還普遍存在諸多問(wèn)題，并不能適應(yīng)建筑業(yè)未來(lái)發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①質(zhì)量監(jiān)管資源不足，監(jiān)管效率低下；②監(jiān)管方法和管理手段落后；③信息化建設(shè)各自為政，信息孤島問(wèn)題突出；④大數(shù)據(jù)在質(zhì)量監(jiān)管中發(fā)揮的價(jià)值有限；⑤工程資料管理手段落后等。

因此，本文將結(jié)合“建筑工程質(zhì)量監(jiān)管現(xiàn)狀不能滿足建筑業(yè)未來(lái)發(fā)展需要”和“BIM技術(shù)正引發(fā)著建筑業(yè)的新一輪變革”這兩個(gè)基本事實(shí)相結(jié)合，提出“基于建筑信息模型（BIM）的建設(shè)工程質(zhì)量管控”的基本構(gòu)想，即：以建筑信息模型為基礎(chǔ)和載體，借助物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)，通過(guò)采集并分析工程建設(shè)全生命周期的相關(guān)質(zhì)量數(shù)據(jù)，建立面向政府行政主管部門、參建方各責(zé)任主體、社會(huì)相關(guān)機(jī)構(gòu)和社會(huì)公眾的質(zhì)量管理信息平臺(tái)，以期促進(jìn)工程質(zhì)量治理，提升工程質(zhì)量監(jiān)管水平。

1 國(guó)內(nèi)外BIM技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展概況

1.1 國(guó)外BIM質(zhì)量管理

在工程項(xiàng)目建設(shè)中，國(guó)外主要在以下兩個(gè)方面利用BIM技術(shù)輔助工程質(zhì)量管理。

（1）利用BIM做充分的設(shè)計(jì)綜合檢查，以降低工程實(shí)施時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的概率。在歐美等國(guó)家，施工團(tuán)隊(duì)在施工圖設(shè)計(jì)階段利用BIM技術(shù)進(jìn)行各種設(shè)計(jì)檢查和復(fù)核，通過(guò)碰撞分析、模型漫游、虛擬建造等技術(shù)，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)與施工之間的銜接。

（2）盡力挖掘三維掃描的潛力，配合BIM模型，用以檢查工程的施工質(zhì)量。通過(guò)提升三維掃描設(shè)備的使用體驗(yàn)，縮短三維成像的時(shí)間，降低模型比對(duì)的實(shí)際成本。

1.2 國(guó)內(nèi)BIM質(zhì)量管理

在國(guó)內(nèi)，除了同國(guó)外BIM應(yīng)用一樣重視設(shè)計(jì)綜合檢查之外，國(guó)內(nèi)的團(tuán)隊(duì)在其他應(yīng)用方向上還是有所區(qū)別的。由于三維掃描和立體成像技術(shù)在應(yīng)用成本和實(shí)踐周期上還不能很好地滿足國(guó)內(nèi)項(xiàng)目的實(shí)際需求，國(guó)內(nèi)的BIM團(tuán)隊(duì)正在把更多的精力投放在另外三個(gè)方面。

（1）BIM輔助技能培訓(xùn)與技術(shù)交底，從源頭開(kāi)始控制施工質(zhì)量。三維呈現(xiàn)的方式，比起傳統(tǒng)的文字加圖紙的表達(dá)方式，顯得更直觀而易于理解，能夠很有效地提升內(nèi)容理解效果，工程質(zhì)量也能夠得到一定的控制。

（2）BIM技術(shù)結(jié)合構(gòu)件識(shí)別技術(shù)，建立質(zhì)量追溯體系。二維碼或RFID技術(shù)的日漸成熟，讓識(shí)別構(gòu)件的效率變得越來(lái)越高。許多產(chǎn)品化的BIM平臺(tái)都已經(jīng)集成了相關(guān)的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)物快速匹配BIM模型，并從中獲取相關(guān)的構(gòu)件信息。

第三，BIM平臺(tái)結(jié)合質(zhì)量巡檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)上報(bào)。當(dāng)質(zhì)檢人員對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行質(zhì)量巡檢時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，就用手機(jī)拍攝下問(wèn)題照片，配合相應(yīng)的BIM模型截圖，及時(shí)上報(bào)，提升管理效率[1]。

2 BIM技術(shù)環(huán)境下的工程質(zhì)量管理流程分析

雖然傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目管理模式，管理方法成熟、業(yè)主可控制設(shè)計(jì)要求、施工階段比較容易提出設(shè)計(jì)變更、有利于合同管理和風(fēng)險(xiǎn)管理。但存在的不足在于：①項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)的階段割裂；②項(xiàng)目各目標(biāo)要素之間的必要關(guān)聯(lián)缺乏；③項(xiàng)目各參與方及團(tuán)隊(duì)內(nèi)部各部門間利益沖突較大；④項(xiàng)目各專業(yè)之間割裂嚴(yán)重；⑤各參與者之間的信息交流與溝通不暢等。

而將BIM技術(shù)應(yīng)用到整個(gè)工程項(xiàng)目建設(shè)當(dāng)中，從工程準(zhǔn)備階段到投入使用階段，BIM除了提供建模、數(shù)字化平臺(tái)等技術(shù)支持，還具備規(guī)范建模標(biāo)準(zhǔn)[2]。

基于BIM技術(shù)環(huán)境下的項(xiàng)目管理總流程的階段劃分與傳統(tǒng)技術(shù)環(huán)境下相比基本無(wú)差異，但對(duì)于具體每個(gè)階段的內(nèi)容會(huì)有所差異。具體劃分階段如下：

①規(guī)劃階段：此階段在傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目建議書(shū)和可行性研究報(bào)告的基礎(chǔ)上，制定建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)用BIM的目標(biāo)，確定BIM的應(yīng)用，并規(guī)劃BIM的總體應(yīng)用流程。②組織階段：在建設(shè)項(xiàng)目BIM的應(yīng)用目標(biāo)、應(yīng)用點(diǎn)和流程設(shè)定好后，根據(jù)BIM對(duì)各參與方信息協(xié)同的要求，確定BIM的各參與方并組建實(shí)施團(tuán)隊(duì)，確定各方職責(zé)，制定各方協(xié)作的流程。③實(shí)施階段：根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)行階段和參與人員職責(zé)劃分，建立BIM應(yīng)用和實(shí)施流程，包括調(diào)整階段和信息交換等過(guò)程[6]。

3 BIM技術(shù)環(huán)境下的質(zhì)量管控需求分析

如圖1所示，基于BIM技術(shù)環(huán)境下的工程項(xiàng)目建設(shè)全生命周期應(yīng)用各有差異，從工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、再到運(yùn)營(yíng)，BIM扮演著不同的角色。

而在進(jìn)行施工質(zhì)量管理和檢測(cè)時(shí)，傳統(tǒng)方式一般依照?qǐng)D紙信息對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量并對(duì)比以確定質(zhì)量是否符合要求。這往往會(huì)增加工程施工時(shí)間，相應(yīng)地不可避免導(dǎo)致施工成本的上升。此外，在傳統(tǒng)質(zhì)量管理中多是從檢驗(yàn)批、分部分項(xiàng)工程等從小到大至單位工程進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)和評(píng)價(jià)，質(zhì)量信息多以紙質(zhì)存檔，調(diào)用和查詢不便[7]。

因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用到工程項(xiàng)目建設(shè)中可利用其可視化、信息化等特點(diǎn)來(lái)幫助工程現(xiàn)場(chǎng)的管理人員和施工人員更準(zhǔn)、更快、更便捷把握整個(gè)工程的具體信息，如是否需要再次購(gòu)置新的材料、工程施工進(jìn)度、已施工完的工程主體質(zhì)量是否合格等[3]。

除了上述內(nèi)容之外，還可以將BIM技術(shù)與現(xiàn)代電子設(shè)備如電腦、手機(jī)等相結(jié)合并運(yùn)用到工程項(xiàng)目建設(shè)全生命周期中進(jìn)行監(jiān)督和管理，一旦在施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，其可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)上傳和報(bào)告，從而達(dá)到數(shù)字化、信息化的管控目標(biāo)，并保障整個(gè)工程施工質(zhì)量和現(xiàn)場(chǎng)人員的生命安全[8]。

圖1 BIM在工程全生命周期的應(yīng)用示意圖

4 BIM技術(shù)環(huán)境下的工程質(zhì)量管控方式

對(duì)于 BIM 在監(jiān)管工作中的具體應(yīng)用，監(jiān)督機(jī)構(gòu)可以通過(guò)信息化技術(shù)首先建立一個(gè)信息共享平臺(tái)，并建立協(xié)同機(jī)制將相關(guān)各方納入該平臺(tái)。平臺(tái)的作用一是信息的及時(shí)公開(kāi)和交換，并且形成多方監(jiān)督；二是可以對(duì)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新和反饋[4]。

監(jiān)督機(jī)構(gòu)可以利用 BIM 建立集設(shè)計(jì)方、施工方、業(yè)主、政府、采購(gòu)方和審核方的多方共享信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程全生命周期的監(jiān)管，通過(guò)其可視化的監(jiān)管方式、流程化的管理方式，增加信息收集的容易度及準(zhǔn)確度，以更好地反映工地現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況，并提高監(jiān)督效率。具體而言，監(jiān)督機(jī)構(gòu)可以根據(jù)自身的工作職責(zé)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查內(nèi)容，如材料、構(gòu)配件、設(shè)備質(zhì)量管理、施工過(guò)程質(zhì)量控制、質(zhì)量驗(yàn)收、工程質(zhì)量保修期、危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理、安全生產(chǎn)動(dòng)態(tài)審查管理、安全專項(xiàng)檢查或重點(diǎn)部位巡查等，通過(guò)結(jié)合 BIM的信息、三維、模擬的特點(diǎn)，考慮如何信息化監(jiān)管[5]。

5 BIM技術(shù)環(huán)境下的工程質(zhì)量管控實(shí)施環(huán)境分析

基于BIM技術(shù)的工程質(zhì)量監(jiān)管實(shí)施環(huán)境主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）技術(shù)支撐?；贐IM的質(zhì)量管控，需采用BIM、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通訊、智能化、AR/VR等信息技術(shù)。目前這些技術(shù)在其他領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，在建筑領(lǐng)域也逐漸使用且成效較好，且已基本具備在建筑全生命周期各個(gè)階段的應(yīng)用與發(fā)展[6]。

（2）政策向?qū)?。?003年，建設(shè)部就在發(fā)布《2003—2008年全國(guó)建筑業(yè)信息化發(fā)展規(guī)劃綱要》的文件中詳細(xì)提出，“建筑業(yè)信息化是國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化的基礎(chǔ)之一，而管理的信息化又是實(shí)現(xiàn)全行業(yè)信息化的重中之重。因此，利用信息化改造建筑工程管理，是建筑業(yè)健康發(fā)展的必由之路”。

（3）傳統(tǒng)抽樣檢查驗(yàn)收存在局限性。傳統(tǒng)抽樣檢驗(yàn)下驗(yàn)收合格的工程，因抽樣的隨機(jī)性及取樣比例，存在工程質(zhì)量隱患的漏判和錯(cuò)判，造成無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程質(zhì)量隱患，導(dǎo)致投入使用后的質(zhì)量問(wèn)題投訴。而通過(guò)BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)工程項(xiàng)目全生命周期的信息交換和項(xiàng)目全過(guò)程的精細(xì)管理，為產(chǎn)業(yè)鏈貫通提供技術(shù)保障和有效管理模式，促進(jìn)建筑領(lǐng)域生產(chǎn)和管理方式的變革，保證工程質(zhì)量水平的提高，推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展[7]。

6 BIM技術(shù)環(huán)境下的質(zhì)量管控實(shí)施政策建議

關(guān)于BIM技術(shù)環(huán)境下的質(zhì)量管控實(shí)施政策有以下幾條建議：

（1）建議結(jié)合實(shí)際情況，堅(jiān)持試點(diǎn)示范和普及應(yīng)用相結(jié)合，制定我國(guó)BIM技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展規(guī)劃，積極培育BIM技術(shù)應(yīng)用的示范企業(yè)和示范項(xiàng)目，總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，帶動(dòng)建筑企業(yè)向新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)發(fā)展，以點(diǎn)帶面分步驟有序推動(dòng)BIM技術(shù)應(yīng)用普及。

（2）建議結(jié)合國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，加快編制符合本市實(shí)際情況的BIM技術(shù)發(fā)展規(guī)劃及指南、BIM技術(shù)應(yīng)用流程標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化管理流程標(biāo)準(zhǔn)。制定滿足BIM技術(shù)應(yīng)用的招標(biāo)和合同示范文本，出臺(tái)BIM技術(shù)應(yīng)用服務(wù)和收費(fèi)參考標(biāo)準(zhǔn)。

（3）建議推廣BIM技術(shù)在建筑工程質(zhì)量監(jiān)督中的應(yīng)用。在質(zhì)量事前控制中，應(yīng)用BIM可視化的特性，加強(qiáng)與工程建設(shè)參與方的溝通，做好監(jiān)管工作的交底工作，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控[8]。

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的深化發(fā)展與城鎮(zhèn)化建設(shè)的加速推動(dòng)，工程質(zhì)量管理日益重要。本文通過(guò)廣泛的應(yīng)用調(diào)研和系統(tǒng)分析，得到如下主要結(jié)論和研究成果：

（1）國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家及國(guó)內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)證明應(yīng)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程質(zhì)量管控是有成效的。

（2）基于BIM技術(shù)下的建設(shè)工程質(zhì)量管控為提高工程品質(zhì)和質(zhì)量管控效能、實(shí)現(xiàn)智慧化工地以及工程責(zé)任追溯、全壽命信息化管理、大數(shù)據(jù)信息共享奠定了基礎(chǔ)。

（3）工程質(zhì)量監(jiān)督管控是一個(gè)系統(tǒng)化的工程，利用BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)收集、分析，真正建立建筑行業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)并非一蹴而就，介于地區(qū)發(fā)展的不平衡，建議分階段實(shí)行基于BIM技術(shù)下的建筑工程質(zhì)量管控。

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