BIM技術(shù)在施工項(xiàng)目管理中的應(yīng)用研究

呂航

摘要：隨著我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展，BIM技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。BIM是一種用于整合某一工程設(shè)計(jì)、施工階段所有建筑數(shù)據(jù)的工具，在項(xiàng)目過(guò)程管理中發(fā)揮著重要作用。文章以常熟市某圖書(shū)館土建工程為例，應(yīng)用Revit、GTJ、平面布置軟件、模板腳手架軟件、斑馬夢(mèng)龍以及BIM5D，對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討，闡述BIM軟件在應(yīng)用過(guò)程中的存在的問(wèn)題，并提出解決對(duì)策。

Abstract： With the development of China's construction industry， the application of BIM technology is more and more extensive. BIM is a tool for integrating all building data in a certain engineering design and construction phase， and plays an important role in project process management. Taking the civil engineering of Changshu Shilian Library as an example， this paper uses Revit， GTJ， layout software， template scaffolding software， Zebra Menglong and BIM5D to discuss the application of BIM technology and explain the advantages and disadvantages of BIM software in the application process， in order to provide the basis for the construction project management.

關(guān)鍵詞：BIM;施工過(guò)程管理;模型;技術(shù)

Key words： BIM;construction process management;model;technology

中圖分類(lèi)號(hào)：TU71;TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）24-0212-03

1? 緒論

BIM——建筑信息模型，是一種用于整合某一工程設(shè)計(jì)、施工以及全過(guò)程管理中所有建筑數(shù)據(jù)的工具。在整個(gè)項(xiàng)目的規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)中起到了共享和溝通信息的作用。BIM技術(shù)的出現(xiàn)引發(fā)了建筑業(yè)的大變革，方便工程師正確理解各種建筑信息，為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和參與建設(shè)、運(yùn)營(yíng)單位的所有利益相關(guān)者提供合作的基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)方式相比提高了生產(chǎn)效率。

隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)也一直在創(chuàng)新突破。從最初的3D模型發(fā)展到了如今的BIM5D。BIM5D施工過(guò)程管理不僅有利于實(shí)現(xiàn)建筑資源的優(yōu)化配置，還有利于實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目的科學(xué)化管理。一方面，可以通過(guò)軟件及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，使建筑資源以合理的成本、在合理的時(shí)間使用在合理的位置，從而有條不紊地完成施工目標(biāo)。而另一方面，施工單位能夠通過(guò)軟件進(jìn)行進(jìn)度控制，有效調(diào)節(jié)各個(gè)班組在不同建筑工程項(xiàng)目的作業(yè)時(shí)間，使項(xiàng)目管理人員有效率地組織施工生產(chǎn)活動(dòng)，完成項(xiàng)目施工既定目標(biāo)。

2? 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

BIM的發(fā)展是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。從BIM概念被提出開(kāi)始，它的應(yīng)用就在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家中迅速推進(jìn)，并且得到了政府和行業(yè)的大力支持。近幾年，發(fā)達(dá)國(guó)家的一般大型企業(yè)都擁有了應(yīng)用BIM技術(shù)的能力，BIM技術(shù)專(zhuān)業(yè)咨詢(xún)公司也大范圍涌現(xiàn)，他們?yōu)橹行⌒推髽I(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)提供了有力的支持。同時(shí)，BIM應(yīng)用軟件越來(lái)越多也越來(lái)越成熟，具有代表性的有Revit、Magicad等。

在BIM的應(yīng)用日趨成熟的前提下，以美國(guó)為首的發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，著手打造綠色BIM。學(xué)者張星遠(yuǎn)、臧元（2018）指出，從2005年到2015年期間，綠色建筑在美國(guó)建筑市場(chǎng)的比重在不斷的擴(kuò)大，且美國(guó)制定了強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，要求建筑工程在施工過(guò)程中要提高建筑效能和資源利用率，同時(shí)降低建筑物碳排放[1]。

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

與國(guó)外相比，我國(guó)對(duì)于BIM技術(shù)的研究開(kāi)始的比較晚。最初，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)BIM的研究熱情并不高，2008年之前國(guó)內(nèi)介紹BIM的文章寥寥無(wú)幾。學(xué)者紀(jì)博雅、戚振強(qiáng)（2015）指出，2008年和2009年，為響應(yīng) “十一五”發(fā)展建筑信息化的要求，《中華建筑報(bào)》、《建筑時(shí)報(bào)》和《中國(guó)房地產(chǎn)》先后報(bào)道了約30篇與BIM技術(shù)相關(guān)的文章。幾乎同一時(shí)間，數(shù)十篇學(xué)術(shù)論文以BIM作為篇名發(fā)表。突然涌現(xiàn)的大量報(bào)道和文章引起了學(xué)術(shù)界的關(guān)注，BIM研究進(jìn)入學(xué)者們的視線(xiàn)[2]。除學(xué)術(shù)界的關(guān)注之外，政府也將BIM協(xié)同技術(shù)列為“十二五”中國(guó)建筑業(yè)重點(diǎn)推廣技術(shù)，陸續(xù)發(fā)布了各種意見(jiàn)綱要。當(dāng)前，我國(guó)BIM技術(shù)在施工項(xiàng)目管理中的應(yīng)用仍然處于探索時(shí)期，多見(jiàn)于大型工程項(xiàng)目，例如國(guó)家會(huì)展中心工程、廣州周大福金融中心工程等等。

3? BIM應(yīng)用案例

3.1 工程概況

常熟市某圖書(shū)館項(xiàng)目建筑面積10931平方米。其中地上3層，建筑面積9497平方米;地下室1層，建筑面積1434平方米。結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為6度。

3.2 BIM建模

3.2.1 Revit建模

Revit建模是BIM技術(shù)應(yīng)用的第一步，可以導(dǎo)入GTJ、模板腳手架設(shè)計(jì)、BIM5D等軟件中，進(jìn)行綜合應(yīng)用。除此之外，該軟件還可以生成構(gòu)件明細(xì)表，使用者可根據(jù)自己的需要導(dǎo)出某種類(lèi)別的構(gòu)件明細(xì)表，以便工程量的查看與核對(duì)。本工程Revit模型見(jiàn)圖1。

3.2.2 GTJ建模

廣聯(lián)達(dá)GTJ綜合了土建算量和鋼筋翻樣兩個(gè)軟件的功能。該軟件除逐層繪制構(gòu)件之外，還可以通過(guò)識(shí)別CAD圖紙或?qū)隦evit模型等方式建立計(jì)量模型，能夠大大提高工作效率。本工程主體工程部分采用導(dǎo)入Revit模型，裝飾裝修工程采用繪制的方式建立模型，獲得建筑物各分部分項(xiàng)工程的工程量，為預(yù)算編制所需工程量做準(zhǔn)備。

3.3 造價(jià)編制

本次采用廣聯(lián)達(dá)計(jì)價(jià)軟件GBQ對(duì)圖書(shū)館進(jìn)行造價(jià)編制。GBQ是一款集計(jì)價(jià)以及招投標(biāo)管理于一體的計(jì)價(jià)軟件，可以直接導(dǎo)入BIM5D對(duì)工程進(jìn)行成本管理。圖書(shū)館的土建工程（包含樁基工程）經(jīng)過(guò)人工費(fèi)、材料費(fèi)、施工機(jī)具使用費(fèi)、管理費(fèi)和措施費(fèi)等費(fèi)用的調(diào)整，最終編制所得投標(biāo)總價(jià)為23661771.76元，單方造價(jià)為2164.64元。

3.4 施工過(guò)程管理

3.4.1 平面布置

應(yīng)用廣聯(lián)達(dá)BIM施工現(xiàn)場(chǎng)布置軟件對(duì)圖書(shū)館工程進(jìn)行施工場(chǎng)地的布置。該軟件可以通過(guò)直接繪制或?qū)氩⒆R(shí)別CAD圖紙、GCL文件來(lái)建立施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置模型。軟件中所有模型都是仿真建立的，可以給設(shè)計(jì)者提供直觀的三維模型，從而判斷場(chǎng)地布置是否合理。本次建立三個(gè)模型，分別為基礎(chǔ)施工階段、主體施工階段以及裝修階段的施工現(xiàn)場(chǎng)布置模型。

3.4.2 模板腳手架設(shè)計(jì)

該軟件可以直接導(dǎo)入建好的Revit模型，根據(jù)多重規(guī)則以及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行拼模，生成三維效果圖，同時(shí)還可以提供下料單以及材料統(tǒng)計(jì)表等。軟件操作簡(jiǎn)單，模型直觀，可以完美的替代設(shè)計(jì)人員手工設(shè)計(jì)模板。

3.4.3 進(jìn)度計(jì)劃安排

設(shè)計(jì)者可以利用斑馬夢(mèng)龍軟件繪制網(wǎng)絡(luò)圖，在項(xiàng)目施工過(guò)程中通過(guò)輔助關(guān)鍵線(xiàn)路和前鋒線(xiàn)對(duì)工期進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，使項(xiàng)目進(jìn)度變得可控。施工進(jìn)度計(jì)劃編制依據(jù)有施工任務(wù)委托合同、工程的初步設(shè)計(jì)、施工圖預(yù)算、合同工期、施工組織設(shè)計(jì)以及建設(shè)地區(qū)調(diào)查資料等等。本工程開(kāi)工日期為2019年1月1日，竣工日期為2020年1月30日，總工期為395個(gè)日歷天。

3.4.4 BIM5D應(yīng)用

BIM5D是基于3D建筑信息模型整合“時(shí)間進(jìn)度信息”和“成本造價(jià)信息”形成的五維建筑信息模型，將建筑模型、進(jìn)度計(jì)劃、預(yù)算等信息綜合起來(lái)，使建筑施工各流水段與建筑模型中的各構(gòu)件關(guān)聯(lián)，進(jìn)行施工流程模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的進(jìn)度管理。并能將預(yù)算與模型進(jìn)行清單匹配查看資金曲線(xiàn)，進(jìn)行成本管理。最后生成各類(lèi)工程所需圖表、信息，對(duì)工程進(jìn)行全過(guò)程的計(jì)劃、進(jìn)度、質(zhì)量管理。

①計(jì)劃管理。

BIM5D能夠根據(jù)使用者的不同需要生成不同的工程量報(bào)表，我們可以從時(shí)間范圍、施工樓層、流水段、構(gòu)件類(lèi)型等不同的方面進(jìn)行準(zhǔn)確的查量。例如，表1材料采購(gòu)計(jì)劃表為本工程基礎(chǔ)及地下室土建施工階段所需部分材料列表。

從表格中我們可以得到每種材料的進(jìn)場(chǎng)時(shí)間及其各時(shí)間段的計(jì)劃數(shù)量，同時(shí)可以看到表格還提供了計(jì)劃單價(jià)。材料采購(gòu)人員就可以根據(jù)這張表來(lái)按期按量購(gòu)買(mǎi)材料，可以避免材料購(gòu)買(mǎi)過(guò)早、過(guò)多的閑置情況，同時(shí)可以以該表提供的單價(jià)作為參考，控制成本支出。

除表1外，軟件還可以根據(jù)模型、進(jìn)度計(jì)劃以及工程量清單生成的混凝土、鋼筋用量資源曲線(xiàn)圖，便于管理者核實(shí)每月的資源消耗量。

②進(jìn)度管理。

在施工模擬界面，可以對(duì)整個(gè)工程的施工流程進(jìn)行推演。通過(guò)將進(jìn)度計(jì)劃與模型流水段相關(guān)聯(lián)，使模型中的每個(gè)構(gòu)件都有它自己的進(jìn)度信息。在視圖中打開(kāi)進(jìn)度計(jì)劃就可以對(duì)工程進(jìn)行進(jìn)度管理。

③成本管理。

預(yù)算文件導(dǎo)入并全部匹配完畢后生成資金使用曲線(xiàn)。除資金曲線(xiàn)外，可以看到本工程每層建造所需成本，在合約規(guī)劃中有各項(xiàng)資源的明細(xì)，可以在軟件中進(jìn)行分包合同維護(hù)。另外還有清單三算對(duì)比以及資源三算對(duì)比。通過(guò)對(duì)比可以看到各個(gè)清單的中標(biāo)價(jià)、預(yù)算成本以及實(shí)際成本。同時(shí)表格中還有盈虧列，在施工過(guò)程中工程負(fù)責(zé)人可以通過(guò)5D生成的盈虧情況對(duì)工程投資進(jìn)行控制，若表格中出現(xiàn)虧損清單則要分析原因、采取措施，在保證工程質(zhì)量的前提下縮減投資額。

④問(wèn)題跟蹤管理。

在工程實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，可以通過(guò)BIM5D將工程數(shù)據(jù)共享到云端，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)的施工人員可以通過(guò)手機(jī)端將現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)融入進(jìn)項(xiàng)目，從而實(shí)施項(xiàng)目的問(wèn)題跟蹤和資源管理。

4? BIM存在問(wèn)題分析及對(duì)策

4.1 存在問(wèn)題

目前，BIM的發(fā)展與推廣仍然存在著非常多的阻礙。首先便是建筑業(yè)全能型人才的缺乏，BIM的應(yīng)用要求從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始，某些通常在后期由專(zhuān)業(yè)人士深化的問(wèn)題需要在設(shè)計(jì)階段就體現(xiàn)出來(lái)。這大大增加了設(shè)計(jì)師們的工作難度，也擴(kuò)大了設(shè)計(jì)師必須學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)范圍。同時(shí)，企業(yè)缺乏大量的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，由于人員以及BIM技術(shù)水平的限制，企業(yè)對(duì)于BIM的應(yīng)用也有限，因此BIM的推廣也受到了限制。其次便是軟件自身的問(wèn)題，例如運(yùn)行速度慢、各軟件之間的兼容性差等等，本文將重點(diǎn)介紹Revit、GBQ以及BIM5D在應(yīng)用過(guò)程中的一些問(wèn)題。

4.1.1 Revit應(yīng)用問(wèn)題

①隨著建筑模型的逐漸完整，Revit所占內(nèi)存也越來(lái)越大，這對(duì)使用者電腦的內(nèi)存要求較高。內(nèi)存不足的電腦會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)不過(guò)來(lái)，出現(xiàn)無(wú)法繼續(xù)繪圖的情況，文件很大時(shí)甚至影響整個(gè)電腦的運(yùn)作。

②Revit在導(dǎo)出R5D時(shí)，會(huì)出現(xiàn)自己新建的族無(wú)法進(jìn)行圖元匹配的情況，此時(shí)需要自己一個(gè)一個(gè)手動(dòng)匹配，并且該匹配規(guī)則不能永久保存，如果將文件發(fā)送至另外一臺(tái)設(shè)備就需要重新匹配，造成大量的時(shí)間浪費(fèi)。

4.1.2 GBQ應(yīng)用問(wèn)題

①清單計(jì)價(jià)規(guī)范單一，一般采用2013清單計(jì)價(jià)規(guī)范。若計(jì)價(jià)過(guò)程中所用的工程量清單中部分工程量并沒(méi)有按該計(jì)價(jià)規(guī)范給定，就會(huì)造成計(jì)價(jià)錯(cuò)誤。

②與實(shí)際施工應(yīng)用貼合度有待提高，部分施工方案復(fù)雜或應(yīng)用材料不常見(jiàn)的工程難以確定套用的定額子目。

4.1.3 BIM5D應(yīng)用問(wèn)題

①模型互導(dǎo)過(guò)程相對(duì)而言較為繁瑣，并且BIM5D沒(méi)有修改模型的功能。如果在應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)模型存在問(wèn)題需要重新回到建模軟件中修改，修改完畢后再重復(fù)互導(dǎo)過(guò)程，造成了時(shí)間與精力的浪費(fèi)。

②BIM5D3.5版本的進(jìn)度計(jì)劃中，工程各流水段的實(shí)際開(kāi)始時(shí)間和實(shí)際結(jié)束時(shí)間不能在軟件中直接輸入，需要通過(guò)斑馬夢(mèng)龍軟件導(dǎo)出Project，在Project中修改實(shí)際開(kāi)始時(shí)間再導(dǎo)入BIM5D。這一系列操作相對(duì)來(lái)說(shuō)比較麻煩，并且Project軟件的安裝對(duì)電腦配置要求較高。

③問(wèn)題跟蹤板塊具有一定的局限性，它僅僅只能起記錄作用，并不能提供問(wèn)題可能的起因以及合理的解決方式，仍舊需要人工解決問(wèn)題。

④在施工模擬過(guò)程中，存在一些與現(xiàn)實(shí)施工順序不符的情況，例如它弱化了梁、板、柱三者之間鋼筋綁扎與支模板的順序，只是單純的按構(gòu)件逐一出現(xiàn)。而在實(shí)際施工時(shí)，梁、板、柱的施工應(yīng)是先綁扎柱子的鋼筋，接著三者同時(shí)支模，支完模再綁扎梁和板的鋼筋，最后進(jìn)行砼澆筑。相應(yīng)的，此施工階段的勞動(dòng)力、材料統(tǒng)計(jì)也會(huì)出現(xiàn)誤差。

⑤由于軟件中需要將模型與進(jìn)度計(jì)劃、預(yù)算文件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，因此要求文件內(nèi)容必須與模型構(gòu)件相匹配，多專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)同配合需求較高，也就要求軟件應(yīng)用人員必須要有較強(qiáng)的綜合能力。

4.2 解決對(duì)策

4.2.1 人才培養(yǎng)

人才缺乏是阻礙BIM技術(shù)發(fā)展的重要因素之一，要想推廣BIM技術(shù)就必須培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人才。一般來(lái)說(shuō)，人才培養(yǎng)有兩個(gè)途徑，一是企業(yè)培養(yǎng)，二是高校增設(shè)課程。相對(duì)于高校而言，企業(yè)培養(yǎng)人才需要投入的成本和承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)都很大，難以推廣。因此，高校增設(shè)課程以培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人才在推廣BIM技術(shù)的過(guò)程中有著舉足輕重的地位。除了基本知識(shí)和軟件的學(xué)習(xí)之外，學(xué)生不能拘泥于形式上的學(xué)習(xí)，他們更應(yīng)該深入到工程中去，切實(shí)了解、學(xué)習(xí)工程的施工過(guò)程和專(zhuān)業(yè)技術(shù)。

4.2.2 軟件優(yōu)化

企業(yè)應(yīng)積極配合軟件開(kāi)發(fā)人員，統(tǒng)計(jì)工作人員在軟件使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的普遍問(wèn)題，向?qū)I(yè)程序員提出優(yōu)化意見(jiàn)，并給出合理的報(bào)酬。

4.2.3 政府引導(dǎo)

政府可以加強(qiáng)政策的推廣力度，一方面鼓勵(lì)、引導(dǎo)程序員優(yōu)化現(xiàn)有的BIM軟件，甚至開(kāi)發(fā)新型應(yīng)用軟件;另一方面可以采用提供補(bǔ)貼的方式鼓勵(lì)建筑行業(yè)內(nèi)的各大中小型企業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)。

5? 結(jié)束語(yǔ)

BIM的出現(xiàn)是工程建設(shè)領(lǐng)域的一個(gè)里程碑，它實(shí)現(xiàn)了工程項(xiàng)目的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、精細(xì)化管理。將建筑模型可視化，設(shè)計(jì)階段便于設(shè)計(jì)者提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的不合理之處，施工階段便于業(yè)主、施工方、監(jiān)理三方信息交流，有利于提高工程質(zhì)量。將來(lái)，BIM的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，BIM技術(shù)會(huì)發(fā)展的越來(lái)越好，最終應(yīng)用于整個(gè)建筑行業(yè)。

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