BIM技術(shù)在工程質(zhì)量管理中的應(yīng)用分析

胡文言 余濤 張瑩

摘要：隨著機電工程的快速發(fā)展社會對工程質(zhì)量管理的要求越來越高，BIM技術(shù)作為工程質(zhì)量管理的變革工具之一，其應(yīng)用越來越廣泛。本文以某工程質(zhì)量管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用為研究對象，通過閱讀大量文獻(xiàn)資料，采用定性比較法和案例分析法分析工程質(zhì)量管理中存在的問題和BIM技術(shù)理論，系統(tǒng)探討B(tài)IM技術(shù)在工程質(zhì)量管理中應(yīng)用的手段，并探討了該技術(shù)在工程事前、事中、事后質(zhì)量管理中的應(yīng)用，得出BIM技術(shù)可提高工程質(zhì)量管理的水平、效率的結(jié)論。

Abstract： With the rapid development of mechatronics engineering， society has higher and higher requirements for project quality management. BIM technology is one of the revolutionary tools of engineering quality management and its application is more and more extensive. This article takes the application of BIM technology in a project quality management as the research object. Through reading a large number of documents， this paper uses qualitative analysis and case analysis methods to analyze the problems existing in the project quality management and BIM technology theory， and systematically explores the application methods of BIM technology in project quality management， and discusses the application of this technology in pre-project， in-project and post-project quality management， and concludes that BIM technology can improve the level and efficiency of project quality management.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；工程質(zhì)量管理；施工

Key words： BIM technology；project quality management；construction

中圖分類號：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）27-0021-03

1 工程質(zhì)量管理中存在的問題

1.1 工程質(zhì)量管理簡介

工程施工質(zhì)量管理主要包括事前控制、事中控制、事后控制三部分，事前控制又包括設(shè)計交底與圖紙會審、施工組織設(shè)計的會審、質(zhì)量計劃的會審和質(zhì)量生產(chǎn)要素配置會審，事中控制主要包括技術(shù)作業(yè)交底、施工工序質(zhì)量控制、中間產(chǎn)品質(zhì)量控制、分部和分項工程質(zhì)量控制以及工程變更的審查五大部分。事后控制主要包括四大部分，分別是單位工程和單項工程的審查、竣工質(zhì)量驗收、工程質(zhì)量評定和技術(shù)質(zhì)量文檔審核。前一環(huán)節(jié)的工程質(zhì)量會影響下一環(huán)節(jié)的工程質(zhì)量，各環(huán)節(jié)之間相互獨立又相互關(guān)聯(lián)。圖1是工程施工質(zhì)量管理過程。

1.2 工程質(zhì)量管理中存在的問題

1.2.1 施工人員專業(yè)技能和素質(zhì)不足

我國機電工程中一線施工人員的專業(yè)技能和責(zé)任心對工程質(zhì)量、進(jìn)度起著決定性的作用，工程質(zhì)量管理人員應(yīng)高度重視一線施工人員的管理，嚴(yán)格把控工程施工人員的施工質(zhì)量。我國機電工程的從業(yè)人員隊伍大多是農(nóng)民工組成，農(nóng)民工因?qū)W歷低沒有相應(yīng)經(jīng)驗，缺乏施工質(zhì)量意識和和專業(yè)知識，不按照我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或者設(shè)計圖紙要求施工，擅自違規(guī)操作影響工程施工質(zhì)量。而工程的質(zhì)量管理人員和技術(shù)人員因缺乏專業(yè)教育培訓(xùn)，管理技能、施工技術(shù)和自身素質(zhì)參差不齊，在工程質(zhì)量管理中又偏重表面質(zhì)量、工程造價和職責(zé)分工，輕視安全質(zhì)量隱患、質(zhì)量管理制度的約束，不重視工程整體質(zhì)量，導(dǎo)致工程質(zhì)量管理水平低、效果差。

1.2.2 缺乏材料質(zhì)量管理和規(guī)范施工的意識

工程的施工原材料是保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)，若施工原材料質(zhì)量有問題即便施工技術(shù)再好、質(zhì)量管理水平再高都不能有效控制工程質(zhì)量。我國部分工程單位為了降低工程造價，通常喜歡選擇價格便宜、質(zhì)量低劣的材料，或者選擇營業(yè)執(zhí)照、手續(xù)不齊全的經(jīng)銷商，導(dǎo)致不合格施工原材料混入工程中，影響工程施工質(zhì)量。不同的人對同一件事情有不同的見解，因此我國工程施工不同的技術(shù)人員對施工設(shè)計圖紙和相關(guān)規(guī)范的理解不同，很多技術(shù)人員習(xí)慣按照自己的經(jīng)驗和主觀見解施工和管理，無視施工設(shè)計圖紙要求和相關(guān)管理規(guī)范，嚴(yán)重影響工程施工質(zhì)量。

1.2.3 不同工種相互影響

一般工程的規(guī)模比較大、施工周期比較長，在施工現(xiàn)場會應(yīng)用不同專業(yè)的知識、技術(shù)和不同的設(shè)備。比如：機電安裝的電氣配管、母線橋架安裝、管道安裝、風(fēng)管安裝、動力設(shè)備安裝等需要不同工種共同施工，施工時需要用到不同的安裝設(shè)備，這會導(dǎo)致不同工種、設(shè)備之間相互影響、相互制約，最終會影響工程施工質(zhì)量和工期。

2 BIM技術(shù)理論分析

BIM技術(shù)是一種建筑信息模型，它利用數(shù)字化仿真技術(shù)將建筑工程中各施工環(huán)節(jié)的相關(guān)信息模擬出真實信息，在工程施工質(zhì)量管理過程中進(jìn)行策劃、維護(hù)和運行的信息共享、傳遞。我國的BIM技術(shù)的應(yīng)用規(guī)范尚未編制出來，本文引用美國規(guī)范簡單介紹BIM技術(shù)。BIM技術(shù)主要由三部分組成，第一部分是BIM技術(shù)是建筑工程的物理、功能特性的數(shù)字表達(dá)，第二部分是BIM技術(shù)是一個共享資源庫，它可將工程施工中的各種信息分享、傳達(dá)給工程的相關(guān)技術(shù)人員。在工程施工過程中各部門、各利益單位可通過插入信息、提取信息、更改和優(yōu)化信息實現(xiàn)各部門、各利益方的協(xié)同作業(yè)，減少施工過程中不同部門、不同利益方的爭執(zhí)，減少施工現(xiàn)場不同工種、不同機械、不同設(shè)備之間的相互影響，避免施工技術(shù)人員對施工設(shè)計圖紙和規(guī)范產(chǎn)生誤解。工程質(zhì)量管理可利用BIM的3D數(shù)字化信息技術(shù)構(gòu)建工程質(zhì)量管理的決策平臺和信息共享平臺，組建工程質(zhì)量管理的3D模型信息資源庫，使工程各部門和利益方能夠通過BIM平臺和資源庫了解工程的整體情況，利用決策平臺和共享平臺管理工程質(zhì)量，提高工程施工質(zhì)量和效率。

3 BIM技術(shù)在工程質(zhì)量管理中的應(yīng)用手段

3.1 信息互用

BIM技術(shù)的核心是建筑工程3D或者多D信息模型，工程管理單位可以通過BIM技術(shù)構(gòu)建的信息共享平臺控制工程施工質(zhì)量，獲取工程各環(huán)節(jié)各施工階段的情況，提高工程質(zhì)量管理部門的工作效率和工作質(zhì)量。BIM技術(shù)在工程質(zhì)量管理中運用的核心價值是信息互用，它是指工程施工過程中不同部門、各利益方和不同系統(tǒng)之間信息的共享。因為工程施工項目信息量比較大、種類比較多且繁雜、信息來源比較廣、信息系統(tǒng)不相互兼容共享，這導(dǎo)致工程各參與方之間信息交流困難，阻礙工程進(jìn)度和工程質(zhì)量管理。而且工程質(zhì)量管理信息在交換、交流的過程中容易流失，使工程施工單位不得不反復(fù)重復(fù)一個工作，影響施工質(zhì)量管理的效率。

BIM技術(shù)構(gòu)建的信息共享功能統(tǒng)一工程數(shù)據(jù)交換的格式，工程所有參與方和信息系統(tǒng)統(tǒng)一采用IFC格式，實現(xiàn)了工程各軟件、各信息系統(tǒng)之間的兼容、共享。工程技術(shù)人員、質(zhì)量管理人員等可在該BIM構(gòu)建的信息系統(tǒng)中快速搜索需要的信息，且搜索到的信息真實、客觀、全面。根據(jù)BIM系統(tǒng)平臺共享的信息保質(zhì)保量完成工作后，工程各參與人員可在BIM共享系統(tǒng)中更新信息，輸入施工環(huán)節(jié)相關(guān)信息，向其它成員真實、客觀、全面反映該環(huán)節(jié)施工的具體情況，這徹底解決了信息交換流失的問題，避免工程施工中出現(xiàn)重復(fù)施工的情況，提高了工程施工效率和工程質(zhì)量管理效率。

3.2 多D信息模型

目前我國BIM技術(shù)建立的多D模型主要有3D、4D、5D、6D，其中3D和4D應(yīng)用較為廣泛，5D和6D相對比較常見。BIM多D信息模型的建立主要是由專業(yè)工程師或者工程參與方利用BIM核心軟件建立多D信息模型，并整合工程各項目、各階段的模型形成工程質(zhì)量管理的信息基礎(chǔ)以及相關(guān)功能運用基礎(chǔ)。BIM技術(shù)建立的多D信息模型與傳統(tǒng)模型相比，它為工程各項目、各階段預(yù)留較大空間，可方便工程后期的修改、更新。它統(tǒng)一各項目、各階段的信息交換格式，可以實現(xiàn)信息共享，為工程各項目、各階段質(zhì)量管理的信息交流提供方便，且它不僅僅是具有靜態(tài)的物理屬性，它可實現(xiàn)工程質(zhì)量管理信息的實時監(jiān)督、更新、修改、提取，是一個動態(tài)管理系統(tǒng)。BIM將工程各階段、各項目建立的模型有機結(jié)合在一起形成整體模型，各模型系統(tǒng)相互兼容共享，具有同步、關(guān)聯(lián)、協(xié)調(diào)、可視、模擬、優(yōu)化、可出圖等多種優(yōu)點。如果工程其中一個階段的信息進(jìn)行了修改、更新，其它與之相關(guān)的階段也會相應(yīng)變更。

2D模型是只有長和寬的坐標(biāo)，3D模型在2D的基礎(chǔ)上增加了高的坐標(biāo)，4D是在3D的基礎(chǔ)上加上時間，5D是在4D的基礎(chǔ)上增加成本維度，6D是在5D的基礎(chǔ)上增加質(zhì)量維度。

3.3 BIM技術(shù)在工程質(zhì)量管理中的應(yīng)用手段

BIM技術(shù)在工程質(zhì)量管理中的應(yīng)用手段主要有可視化、深化設(shè)計、碰撞檢查、虛擬施工、4D-5D施工資源動態(tài)質(zhì)量管理、協(xié)調(diào)管理運行機制、三維激光掃描等方面，其中可視化應(yīng)用手段主要是對BIM瀏覽器的應(yīng)用，通過可視化現(xiàn)場進(jìn)行工程施工管控、協(xié)調(diào)，確保工程施工質(zhì)量。利用BIM收集的各環(huán)節(jié)信息結(jié)合BIM可視化技術(shù)、仿真技術(shù)對施工現(xiàn)場進(jìn)行虛擬現(xiàn)場布置，方便工程施工真實現(xiàn)場的布置。BIM深化設(shè)計具有精確定位、布局合理等多種優(yōu)點，經(jīng)BIM技術(shù)設(shè)計的圖紙可仿真模擬工程真實模型，工程竣工后幾乎和模擬圖相同。

此外將BIM技術(shù)與三維激光掃射技術(shù)有機結(jié)合，可精確分析工程施工存在質(zhì)量問題的變形走向，能夠整體或者部分測量工程施工質(zhì)量情況。在施工過程中質(zhì)量管理人員只需用三維激光掃描兩次或者兩次以上便可得到工程相關(guān)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸入BIM系統(tǒng)中便可生成工程整體或局部變形情況。兩種技術(shù)結(jié)合后明顯提高了工程質(zhì)量管理的效率和水平，全面推動工程質(zhì)量管理走向精細(xì)化。

4 BIM技術(shù)在工程全過程中的質(zhì)量控制的應(yīng)用

工程事前質(zhì)量控制是指對工程施工前準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制，應(yīng)用BIM技術(shù)控制準(zhǔn)備階段的質(zhì)量的工藝流程是先建立BIM信息模型，打好BIM技術(shù)在工程質(zhì)量管理中應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)。在BIM技術(shù)信息模型中應(yīng)包括工程的幾何形狀、構(gòu)件的類型和作用、構(gòu)件原材料的信息等，建立好模型之后可利用其可視化、仿真模擬的功能共享給相關(guān)人員瀏覽，給施工人員進(jìn)行小規(guī)模培訓(xùn)。然后利用BIM技術(shù)的虛擬施工、虛擬漫游等制作施工組織方案等。事中控制運用BIM技術(shù)的工藝流程如圖2所示。

事后控制主要是對已經(jīng)發(fā)生的質(zhì)量問題采取補救措施，利用BIM技術(shù)對工程質(zhì)量控制中存在問題的改善如表1所示。

5 結(jié)束語

在我國工程施工過程中最常見的問題是施工人員專業(yè)技能和素質(zhì)不足，對原材料的質(zhì)量管理不規(guī)范，施工技術(shù)人員誤解設(shè)計圖紙影響施工質(zhì)量，現(xiàn)場不同工種會相互影響等。BIM技術(shù)的可視化、深化設(shè)計、碰撞檢查、虛擬施工、4D-5D施工資源動態(tài)質(zhì)量管理、協(xié)調(diào)管理運行機制、三維激光掃描等手段可有效解決以上問題，將BIM技術(shù)應(yīng)用在工程事前、事中、事后質(zhì)量控制中，可明顯提高工程質(zhì)量管理的效率和水平。

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