信息化技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用

周 娜

（中鐵十六局集團鐵運工程有限公司 內(nèi)蒙古鄂爾多斯市 017000）

1 引言

建筑業(yè)信息化是建筑業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，也是建筑業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、提質(zhì)增效、節(jié)能減排的必然要求，對建筑業(yè)綠色發(fā)展、提高人民生活品質(zhì)具有重要意義。

2006年中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《2006—2020年國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略》提出大力推進信息化，是國家發(fā)展現(xiàn)代化建設(shè)的全局性戰(zhàn)略舉措[1-5]。建筑業(yè)是我國支柱型產(chǎn)業(yè)，建筑業(yè)的信息化建設(shè)至關(guān)重要。建筑業(yè)的信息化是指運用信息化技術(shù)，改造建筑業(yè)生產(chǎn)方式，提升建筑業(yè)的核心競爭力，提高建筑業(yè)管理部門的決策水平、管理和服務(wù)水平。我國建筑業(yè)體量大但信息化水平低，存在較大提升空間。中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng)針對2017年中國的建筑信息化發(fā)展趨勢做了統(tǒng)計和分析，近年來建筑業(yè)的產(chǎn)值一直保持著良好的增長態(tài)勢，始終保持 6%以上的比重占據(jù)國內(nèi) GDP的領(lǐng)先一席，2016 年我國建筑業(yè)總產(chǎn)值達到 19.36 萬億元，其中建筑業(yè)增加值達到 4.95 萬億元，超越美國位居全球第一。但與此相對的是，我國以0.03%的建筑業(yè)信息化率遠遠落后于平均水平為0.3%的國際建筑業(yè)信息化率，差距高達 10 倍左右?；谖覈ㄖI(yè)現(xiàn)有的龐大體量測算，信息化率每提升 0.1%個百分點，市場的增量將近200億元，未來提升的空間巨大。

2 信息化技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前我國的建筑行業(yè)雖然已經(jīng)開始重視信息化技術(shù)的應(yīng)用，但是在工程建設(shè)中信息技術(shù)的推進還是比較緩慢的。首先，工程建設(shè)中的管理者對信息化技術(shù)的重視不夠，沒有深刻意識到信息化給工程建設(shè)創(chuàng)造的巨大利潤和價值，普及度比較低。由于管理者對工程項目的規(guī)范工作流程和項目的實時調(diào)度與監(jiān)控不了解，沒有將信息化技術(shù)應(yīng)用到工程建設(shè)的全生命周期中，只停留在部門級的應(yīng)用，大部分環(huán)節(jié)采用的還是傳統(tǒng)的管理模式；其次，國內(nèi)信息化技術(shù)人才比較匱乏，尤其是高級信息技術(shù)人才，建筑工程管理人員和技術(shù)人員雖然具有豐富的工程建設(shè)經(jīng)驗和建筑專業(yè)知識，但是缺乏信息技術(shù)方面的知識；再次，國內(nèi)的信息技術(shù)軟件只是停留在工程建設(shè)的階段性應(yīng)用和局部應(yīng)用上，相關(guān)軟件也比較少。國外軟件以英文版較多，功能上并不能完美契合國內(nèi)企業(yè)，而且費用都比較昂貴，軟件的維護和升級具有一定的困難，因此只有一小部分企業(yè)采用了信息化技術(shù)，大多數(shù)工程在建設(shè)中信息化推進工作都停留在形象工程，沒有真正落地，嚴重影響了國內(nèi)信息化技術(shù)在工程建設(shè)中的推進。

3 BIM技術(shù)引領(lǐng)建筑信息化最前沿

2016 年9月住建部印發(fā)《2016-2020 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》（簡稱《綱要》），“十三五”時期，提出全面提高建筑業(yè)信息化水平，著力增強BIM、云計算、大數(shù)據(jù)、智能化、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)在工程中的集成應(yīng)用能力，積極探索“互聯(lián)網(wǎng)+”形勢下管理、生產(chǎn)的新模式，深入研究BIM、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，創(chuàng)新商業(yè)模式，增強核心競爭力，實現(xiàn)跨越式發(fā)展?！毒V要》對“十三五”時期建筑業(yè)信息化進展做出全盤規(guī)劃，BIM[6-10]是十三五建筑業(yè)信息化技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容。

2018年BIM技術(shù)迅速在國內(nèi)各個企業(yè)進行推進，建筑行業(yè)將借助 BIM技術(shù)再次實現(xiàn)數(shù)量級的生產(chǎn)效率提升。BIM 技術(shù)覆蓋建筑全生命周期的特性將徹底改變整個行業(yè)固有的信息孤島問題，用更高程度的數(shù)字化及信息整合對包括設(shè)計、招投標、施工和運維在內(nèi)的建筑全產(chǎn)業(yè)鏈進行優(yōu)化。據(jù)中國建筑研究院統(tǒng)計，使用 BIM 技術(shù)對項目效益的提升效果極其顯著：在項目準備階段，能夠?qū)⒐こ淘靸r估算精確度控制在 3%范圍內(nèi)，同時估算耗時縮短 80%，并能夠通過及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在的問題將合同價格降低 10%；在項目實施階段，能夠消除 40%預(yù)算外變更，縮短 7%的項目工期，加快投資回報的速度。

4 BIM技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用

4.1 工程建設(shè)方案可行性研究階段

工程建設(shè)方案的可行性研究主要包括技術(shù)可行性與經(jīng)濟可行性研究，傳統(tǒng)的工作模式是組織相關(guān)專家進行討論、研究與計算，需要花費大量的精力、時間、金錢去做這項工作。BIM技術(shù)可以為甲方或者業(yè)主提供項目的概要模型，可以用來進行各種方案的推演、模擬、計算與分析，通過模型中的數(shù)據(jù)可以快速的進行分析與計算，節(jié)省大量的時間與人力勞動，尤其是幫助業(yè)主分析哪個方案的景觀好、朝向好、建筑空間面積最大等，從而實現(xiàn)建筑面積最大和高租售價格。此外BIM技術(shù)還能幫助業(yè)主提前了解建筑的風(fēng)格、造型以及真實情況下的信息，比如，可以幫助業(yè)主對建筑物的日照、采光、通風(fēng)、取暖等能耗進行模擬與計算，在保證建筑物功能滿足業(yè)主需求的同時，以工程項目的全生命周期為出發(fā)點，考慮建造成本和能耗成本，在技術(shù)和經(jīng)濟可行性論證方面為業(yè)主提供了幫助。

4.2 工程建設(shè)方案設(shè)計階段

首先，BIM共享平臺使得三維協(xié)同設(shè)計成為可能，建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣等各個專業(yè)可以基于同一個模型進行工作，各個專業(yè)設(shè)計自己的模型，其它專業(yè)不需要等待提資，就可以立刻看到其他人的修改，并能直觀的看到設(shè)計中的問題，及時溝通解決，從而在真正意義上實現(xiàn)三維集成協(xié)同設(shè)計。其次，設(shè)計師可以通過三維模型進行綜合管線的碰撞檢查，通過碰撞檢查分析，提前對項目中不同專業(yè)（結(jié)構(gòu)、暖通、消防、給排水、電氣橋架等）在空間上的碰撞沖突進行預(yù)警，優(yōu)化設(shè)計施工圖，減少施工現(xiàn)場的變更和返工，縮短工期，節(jié)約造價。再次，利用BIM模型的三維數(shù)據(jù)對空間進行凈高分析，可視化的得出設(shè)計時凈高的瓶頸位，可以優(yōu)化設(shè)計方案，滿足業(yè)主對凈高空間的要求。

4.3 工程建設(shè)招投標階段

在招標控制環(huán)節(jié)，項目招標單位或者建設(shè)單位向投標人提供的準確而全面的工程量清單是招標文件的關(guān)鍵組成部分，工程量清單的導(dǎo)出與計算是招投標階段耗費人力和時間最多的工作。BIM模型中富含大量的、真實的工程數(shù)據(jù)，利用BIM模型可以方便地提取建筑構(gòu)件的各種信息進行統(tǒng)計分析，快速地形成工程量清單，從而顛覆傳統(tǒng)的工作模式，大大減少因人工操作帶來的潛在錯誤，提高了效率和準確性。BIM技術(shù)可以根據(jù)模型中提取的工程量清單結(jié)合定額計價計算出項目的總概算；隨著設(shè)計的逐步深化，項目在結(jié)構(gòu)、規(guī)模方面可能會發(fā)生變更，經(jīng)過BIM模型導(dǎo)出的工程概預(yù)算可以為項目各個參與方提供決策和依據(jù)，以便簽訂最終的招投標合同。經(jīng)過實踐證明，BIM能夠?qū)⒃靸r估算控制在3%精確度范圍內(nèi)，同時估算耗時縮短 80%。

4.4 工程建設(shè)實施階段

（1）場地布置

為了保障工程施工的順利進行，必須合理安排和規(guī)劃施工場地?，F(xiàn)在越來越多的工程項目都面臨施工作業(yè)面大、距離周邊建筑物距離近、綠色施工和文明安全施工要求高等問題，利用BIM技術(shù)可以分別創(chuàng)建工程周邊地形模型、施工場地模型、建筑物模型、施工設(shè)備模型、資源模型等，然后利用這些模型進行現(xiàn)場布置模擬，結(jié)合工程施工進度計劃，可以直觀形象地模擬施工各個階段的現(xiàn)場布置情況，以更加科學(xué)的方式合理、高效的布置現(xiàn)場。

（2）三維技術(shù)交底

施工過程中利用BIM模型對工程關(guān)鍵、復(fù)雜節(jié)點及部分施工工藝的進行虛擬建造過程演示，優(yōu)化施工方案。如利用BIM模型局部模擬高支模的腳手架搭設(shè)，用于施工班組技術(shù)交底。BIM技術(shù)不僅能直觀的對三維模型進行瀏覽與審視，還能精確的統(tǒng)計出如鋼筋、模板、腳手架等復(fù)雜分部工程的工程量，為進度控制、質(zhì)量控制、成本控制等提供可靠依據(jù)。

（3）4D施工模擬、優(yōu)化施工方案

通過4D施工模擬軟件，將BIM模型與施工進度計劃相結(jié)合，以動態(tài)的三維效果模擬整個施工過程，提前發(fā)現(xiàn)施工中可能出現(xiàn)的問題，為項目合理制定施工計劃、精確掌握施工進度、優(yōu)化使用施工資源、高效地布施工置場地提供了依據(jù)。同時，通過4D施工模擬，可以模擬起重機、腳手架、塔吊等臨時性設(shè)備的調(diào)度時間，為優(yōu)化整體進度安排、節(jié)約成本、縮短工期提供了幫助。

（4）基于BIM的物資管理

BIM模型是一個豐富的數(shù)據(jù)庫，除了包含建筑構(gòu)件的幾何信息外，還包括各種材料信息、成本信息、時間信息等，施工過程中通過時間信息可提取施工各階段材料的需用用量，跟蹤材料的采購與物流過程、庫存消耗等物資管理應(yīng)用。

（5）深化設(shè)計

通過BIM三維可視化功能，利用科學(xué)的手段對復(fù)雜的技術(shù)節(jié)點進行深化，使得整個技術(shù)節(jié)點具備可操作、可協(xié)調(diào)、可溝通性，如鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計、砌體深化設(shè)計、幕墻深化設(shè)計、管線綜合布局深化設(shè)計。

4.5 工程建設(shè)運維階段

工程的運營維護一般是指通過竣工圖紙，再配合 Excel表格對建筑中各個系統(tǒng)、設(shè)備等相關(guān)數(shù)據(jù)進行了解，這樣既缺乏時效性，也不夠直觀性。工程運維人員利用BIM模型可以快速的了解并熟悉建筑物的結(jié)構(gòu)情況，建筑物內(nèi)部各種設(shè)備參數(shù)、各專業(yè)管道的布局和走向，可以快速定位出問題的設(shè)備和管線，及時維護建筑及其內(nèi)部運行的系統(tǒng)。例如，當物業(yè)的運維人員發(fā)現(xiàn)管線滲漏問題，可以通過BIM系統(tǒng)中的模型和數(shù)據(jù)檢查有嫌疑的設(shè)備，并獲得相關(guān)設(shè)備的規(guī)格、零件號碼、維修時間、更換時間和其它信息，快速找到問題并及時維護，而不是在整棟建筑內(nèi)進行查找問題源。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)為工程建設(shè)中信息化技術(shù)的應(yīng)用提供了新方法和新手段，是建筑工程進行信息化建設(shè)的重要內(nèi)容，BIM技術(shù)能夠應(yīng)用在工程建設(shè)的各個階段，包括規(guī)劃、設(shè)計、施工、運維等階段，提高了管理的效率，增強了建筑工程的質(zhì)量。BIM+是建筑工程信息化發(fā)展的未來趨勢，隨著建筑信息模型及其他技術(shù)的發(fā)展，利用“BIM+GIS+物聯(lián)網(wǎng)”聯(lián)合云計算、 3D打印、虛擬現(xiàn)實、數(shù)字化加工、智能測量等技術(shù)形成BIM+，實現(xiàn)建筑項目的全生命周期管理，進行智慧城市的建設(shè)，是建筑業(yè)信息化發(fā)展的必然趨勢，必將成為建筑業(yè)的又一次革命。