5D 技術(shù)在BIM 中的落地應(yīng)用研究

楚英元，楊紹衡，陳寬，王璠，李青青，劉洪

CHU Ying-yuan1，YANG Shao-heng2，CHEN Kuan2，WANG Fan2，LI Qing-qing2，LIU Hong2

（1.八冶建設(shè)集團(tuán)有限公司；2.中建四局貴州投資建設(shè)有限公司）

1 引言

隨著建設(shè)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，從傳統(tǒng)的手繪一直到現(xiàn)在的BIM 模型，工程技術(shù)人員越來越重視工程信息的整合，我們都知道BIM 的目標(biāo)之一就是完成設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維的信息整合[1]。

而5D 現(xiàn)在是信息整合比較重要也是比較直接的一環(huán)。項(xiàng)目上的工程材料、進(jìn)度可以說是項(xiàng)目每天必須考慮的問題，也是直接關(guān)注于項(xiàng)目生產(chǎn)產(chǎn)值，所以研究5D 技術(shù)的落地，是具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 BIM 的應(yīng)用歷程研究

2.1 BIM 帶來設(shè)計(jì)思維的轉(zhuǎn)型

BIM 技術(shù)應(yīng)用首先是設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，然后再考慮在施工、運(yùn)維階段的應(yīng)用，所以在應(yīng)用歷程研究當(dāng)中首先考慮的就是設(shè)計(jì)階段，我們都知道BIM 技術(shù)是有八大特性的，特別是在BIM 設(shè)計(jì)和出圖方面，BIM 技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)。

在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的是把整體BIM模型，完全展示出來，這就要涉及多個(gè)專業(yè)協(xié)同。這樣做的優(yōu)點(diǎn)很明顯，直觀，展示效果好。但是缺點(diǎn)也是比較明顯，空間設(shè)計(jì)不在是簡(jiǎn)單，便捷，造成模型體量過大，雖然現(xiàn)在一直在推進(jìn)輕量化模型，不過在應(yīng)用的過程中還是沒有達(dá)到理想中的狀態(tài)，還是需要進(jìn)一步優(yōu)化。

在以前的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，考慮的比較少的精細(xì)化設(shè)計(jì)，但是BIM 技術(shù)的出現(xiàn)，就越來越注重精細(xì)化設(shè)計(jì)，而且現(xiàn)在BIM 出圖可能沒有二維圖紙出圖那么流暢，但是在精細(xì)化這一塊還是做得比較好。

BIM 設(shè)計(jì)主要是在于完全的協(xié)同設(shè)計(jì)，每個(gè)設(shè)計(jì)師不再是一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體，而是一個(gè)設(shè)計(jì)整體。在以后的設(shè)計(jì)這一塊BIM 協(xié)同設(shè)計(jì)將會(huì)越發(fā)重要，而軟件應(yīng)用也將會(huì)進(jìn)一步適合國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)行情。

2.2 基于BIM 的施工落地研究

從BIM 剛有萌芽到現(xiàn)在，大部分地區(qū)都停留在建模階段，甚至有很多人士說“建模奴”，其實(shí)BIM 的方向是綠色信息，如何用這些信息，將會(huì)成為真正的挑戰(zhàn)。物料信息，運(yùn)貨信息，造價(jià)信息，構(gòu)件物理信息，化學(xué)信息，力學(xué)信息，動(dòng)力信息，布置方位，周圍建筑群等，都是我們需要提取的信息，所以建模還任重道遠(yuǎn)，不應(yīng)該只是停留在單純的 建模。

傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理模式，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)往往存貯于項(xiàng)目管理人員的電腦或者手機(jī)當(dāng)中，難匯總、易流失。真正能夠保存下來的數(shù)據(jù)較少，且不便于分類歸納、分析總結(jié)，最終形成對(duì)項(xiàng)目管理有用的信息并不多。為提高公司的管理效率和管理質(zhì)量，八冶建設(shè)集團(tuán)第一建設(shè)公司建于2017 年正式引入BIM 技術(shù)、2018年8 月引進(jìn)基于BIM 技術(shù)的項(xiàng)目級(jí)管理平臺(tái)——BIM5D。BIM5D 平臺(tái)的應(yīng)用為項(xiàng)目管理過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)找到了一個(gè)很好的歸宿，并且這些數(shù)據(jù)可共享、可分析，為項(xiàng)目數(shù)字化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。工程項(xiàng)目質(zhì)量、安全、進(jìn)度管理及材料、機(jī)械、人工等管理過程中產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，經(jīng)過歸納、分析后形成的項(xiàng)目管理信息，為項(xiàng)目精細(xì)化管理提供了支撐和依據(jù)。

3 基于BIM5D 應(yīng)用管理

3.1 基于BIM 應(yīng)用的目的

項(xiàng)目級(jí)BIM5D 平臺(tái)經(jīng)歷試用、推廣、普及三個(gè)階段，目前應(yīng)用BIM5D 平臺(tái)的新開工項(xiàng)目普及率為100%。

①建立高效的企業(yè)與項(xiàng)目信息交流通道。通過BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多方面應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)公司對(duì)工程項(xiàng)目管理實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的全面工程信息掌控。

②通過基于BIM 技術(shù)項(xiàng)目級(jí)管理平臺(tái)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工程信息數(shù)字化。實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理過程數(shù)據(jù)的采集、實(shí)時(shí)上傳、智能分析，并規(guī)范管理內(nèi)容、管理流程及作業(yè)工序，加快項(xiàng)目管理標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理精細(xì)化。

③為企業(yè)決策、績(jī)效評(píng)定提供依據(jù)支撐。通過對(duì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的分類處理和分析，提取對(duì)企業(yè)招投標(biāo)階段、施工階段有價(jià)值的信息，為企業(yè)決策和服務(wù)項(xiàng)目打好基礎(chǔ)[2]。

3.2 基于BIM 應(yīng)用整體規(guī)劃

1）實(shí)施步驟

項(xiàng)目管理數(shù)字化：建立項(xiàng)目級(jí)管理平臺(tái)，完成項(xiàng)目管理數(shù)字化。引進(jìn)的項(xiàng)目級(jí)管理平臺(tái)必須基于BIM 技術(shù)、模塊化，具備專業(yè)化、實(shí)用性和一定的兼容性。企業(yè)管理信息化：建立企業(yè)級(jí)管理平臺(tái)并打通與項(xiàng)目級(jí)管理平臺(tái)的信息通道，做到信息雙向互通，形成企業(yè)管理信息化。企業(yè)級(jí)管理平臺(tái)必須信息化、在線化，智能化。

2）實(shí)施架構(gòu)

企業(yè)項(xiàng)目?jī)杉?jí)直營(yíng)的管理模式：基于公司發(fā)展規(guī)模，暫未設(shè)立分、子公司，所有承建的工程項(xiàng)目均由公司直接管理，形成兩級(jí)（企業(yè)級(jí)、項(xiàng)目級(jí)）直營(yíng)管理模式；建立企業(yè)級(jí)BIM 中心，與公司其他職能管理部門平等設(shè)置，由公司副總經(jīng)理分管。BIM 中心設(shè)土建專業(yè)負(fù)責(zé)人、安裝專業(yè)負(fù)責(zé)人和商務(wù)專業(yè)負(fù)責(zé)人各1名，BIM 技術(shù)員多名；并根據(jù)項(xiàng)目管理需要設(shè)立流動(dòng)BIM 工作站，對(duì)新開工工程項(xiàng)目進(jìn)行BIM 技術(shù)指導(dǎo)、培訓(xùn)、協(xié)助建站等工作。

3）項(xiàng)目級(jí)管理架構(gòu)

項(xiàng)目部成立項(xiàng)目BIM 工作站，設(shè)工作站長(zhǎng)1 名和專業(yè)建模人員、商務(wù)應(yīng)用人員多名；負(fù)責(zé)項(xiàng)目BIM 模型的創(chuàng)建、檢查、維護(hù)和模型導(dǎo)入項(xiàng)目級(jí)管理平臺(tái)及項(xiàng)目管理平臺(tái)的維護(hù)工作。項(xiàng)目部其他管理人員按照項(xiàng)目級(jí)管理平臺(tái)職能要求履行職責(zé)，完成項(xiàng)目管理數(shù)字化工作。

4 BIM 應(yīng)用的成果落地

4.1 項(xiàng)目技術(shù)管理

項(xiàng)目招投標(biāo)階段施工組織設(shè)計(jì)應(yīng)用；項(xiàng)目圖紙深化、優(yōu)化；施工方案編制，技術(shù)交底可視化、施工質(zhì)量虛擬樣板等；利用BIM 技術(shù)解決項(xiàng)目技術(shù)難題；項(xiàng)目創(chuàng)優(yōu)策劃等。

4.2 項(xiàng)目管理數(shù)字化的前提

1）實(shí)現(xiàn)工程實(shí)體數(shù)字化

眾所周知工程項(xiàng)目管理過程就是按照與業(yè)主簽訂的合同要求，在保證施工安全的前提下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按照既定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，完成工程項(xiàng)目施工任務(wù)，并向業(yè)主交付成果、取得報(bào)酬的過程。其標(biāo)的物就是工程本身，而要實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目管理數(shù)字化就必須實(shí)現(xiàn)工程實(shí)體的數(shù)字化，BIM 技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)工程實(shí)體數(shù)字化的首選途徑，這是由BIM 定義來決定的：BIM 運(yùn)用數(shù)字信息仿真技術(shù)模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，是建設(shè)工程全壽命期或其組成階段的物理特性、功能特性及管理要素的共享數(shù)字化表達(dá)。

2）項(xiàng)目管理過程數(shù)字化

在項(xiàng)目管理數(shù)字化過程中，僅實(shí)現(xiàn)工程實(shí)體數(shù)字化是不夠的，還需要將完成工程實(shí)體時(shí)的質(zhì)量、安全、工期、成本管理過程進(jìn)行數(shù)字化。而實(shí)現(xiàn)管理過程數(shù)字化則需要明確管理程序、管理內(nèi)容和作業(yè)工序，需要根據(jù)合同要求將這三個(gè)要素通過策劃（P）、實(shí)施(D)、檢查(C)、改進(jìn)(A)的循環(huán)過程規(guī)范下來，就是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理標(biāo)準(zhǔn)化。項(xiàng)目管理標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容一般包括管理程序標(biāo)準(zhǔn)化、管理內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化、作業(yè)工序操作標(biāo)準(zhǔn)化三個(gè)方面。實(shí)現(xiàn)管理標(biāo)準(zhǔn)化有利于將管理過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的采集、上傳、分類歸納和分析，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理過程管理數(shù)字化打下基礎(chǔ)。

3）實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理的數(shù)字化

建立基于BIM 技術(shù)的項(xiàng)目級(jí)管理平臺(tái)，將工程BIM 實(shí)體模型導(dǎo)入平臺(tái)當(dāng)中去，再將工程安全管理、質(zhì)量管理、安全管理、成本管理過程信息與工程實(shí)體模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理的數(shù)字化。

4.3 項(xiàng)目管理數(shù)字化的過程

1）項(xiàng)目技術(shù)管理

項(xiàng)目招投標(biāo)階段施工組織設(shè)計(jì)應(yīng)用；項(xiàng)目圖紙深化、優(yōu)化；施工方案編制，技術(shù)交底可視化、施工質(zhì)量虛擬樣板等；利用BIM 技術(shù)解決項(xiàng)目技術(shù)難題；項(xiàng)目創(chuàng)優(yōu)策劃等。

2）項(xiàng)目質(zhì)量管理

通過事前、事中、事后加強(qiáng)管控。

3）項(xiàng)目安全管理

完善安全問題分類標(biāo)準(zhǔn)和常見安全問題字典，規(guī)范安全管理具體的內(nèi)容，為項(xiàng)目辨識(shí)安全事故危險(xiǎn)源打好基礎(chǔ)。日常安全過程管理流程與質(zhì)量過程管理流程基本相同（見圖1）。從多個(gè)項(xiàng)目級(jí)平臺(tái)應(yīng)用效果來看，采用項(xiàng)目級(jí)管理平臺(tái)后的安全管理效率得到顯著提高，同時(shí)也為項(xiàng)目安全管理過程可追溯打下了基礎(chǔ)。

4）項(xiàng)目進(jìn)度管理

控制好工期，高效生產(chǎn)施工日志，高效實(shí)現(xiàn)PDCA。

4.4 基于BIM5D 的落地應(yīng)用中出現(xiàn)的問題研究分析

1）影響工期進(jìn)度的主要因素

圖1 BIM 技術(shù)在其他安全管理方面的應(yīng)用

影響工期進(jìn)度的主要因素包括相關(guān)單位的影響（五大責(zé)任主體）、施工技術(shù)因素、環(huán)境因素、經(jīng)濟(jì)因素、工程管理水平高低及工程技術(shù)人員的個(gè)人素質(zhì)。從生產(chǎn)要素方面來看，影響工期進(jìn)度的因素還包括“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”等。它們是相互影響、相互制約的，單獨(dú)的調(diào)整某一個(gè)因素都是不能達(dá)成加快進(jìn)度的目的。先從生產(chǎn)要素方面來進(jìn)行工期進(jìn)度的管理，影響進(jìn)度的“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”等生產(chǎn)要素中，工期、料（工程量）對(duì)一個(gè)工程來講可以認(rèn)為是兩個(gè)定量?！叭?、機(jī)、法、環(huán)”被認(rèn)為是變量，也就是可以調(diào)整或者去適應(yīng)的量，其中最不可控的是因素“人”，所以解決“人”的問題是重點(diǎn)。

2）解決生產(chǎn)要素中“人”的問題

要考慮解決生產(chǎn)要素中“人”的問題就考慮以下幾個(gè)問題：根據(jù)施工進(jìn)度每棟樓每層投入各工種人員數(shù)量需要多少？每個(gè)工種、不同地域的工人的工效？例如，每個(gè)模板工每天能支設(shè)多少平方米模板？四川工人與河南本地工人哪個(gè)地方的工人效率高？施工工人安全文明施工素質(zhì)、質(zhì)量意識(shí)的差別；管理人員技術(shù)水平怎么樣？管理人員執(zhí)行力怎么樣？管理人員各個(gè)分部工程管理能力怎樣等。BIM5D 通過每日上傳勞動(dòng)力統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，最終與工程量進(jìn)行掛鉤并分析，形成企業(yè)自己的勞動(dòng)定額。從而在一定程度上解決“人”的不可控問題。在人的管理方面用“數(shù)據(jù)支撐決策”的新模式來代替靠“經(jīng)驗(yàn)估算決策”的傳統(tǒng)模式。

3）解決工程費(fèi)計(jì)算問題

通過BIM5D PC 端的高級(jí)工程量查詢功能和物資查詢功能可以輕松解決工程量計(jì)算的問題，從而解決材料用量的準(zhǔn)確提報(bào)、驗(yàn)收及使用量控制的問題。

4）項(xiàng)目工序庫(kù)的應(yīng)用

項(xiàng)目工序庫(kù)應(yīng)用方面，首先、完成各分項(xiàng)工程的分項(xiàng)工序的標(biāo)準(zhǔn)化，再完成各工序的“人、材、機(jī)”的匹配。實(shí)現(xiàn)工期計(jì)劃確定后的資源匹配參考數(shù)據(jù)，為勞務(wù)用工管理和限額領(lǐng)料打好基礎(chǔ)；同樣也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資源配置驗(yàn)證工期計(jì)劃的合理性。

將工期計(jì)劃、施工工藝與BIM 模型構(gòu)件進(jìn)行掛接，讓作業(yè)人員知道：什么時(shí)間干、怎樣干？從而解決施工工藝（法）問題。在BIM5D 平臺(tái)上完成總工期計(jì)劃、月進(jìn)度計(jì)劃的編制、導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)周計(jì)劃的自動(dòng)化分解，并將周計(jì)劃任務(wù)派分到責(zé)任管理人員。系統(tǒng)會(huì)將實(shí)際進(jìn)度與周計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比。解決管理水平及人員素質(zhì)不高的問題。

通過BIM5D 生產(chǎn)進(jìn)度管理模塊上傳的施工進(jìn)度照片及相應(yīng)施工信息，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)天氣平臺(tái)的信息，一鍵生成施工日志。一方面為現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員減負(fù)，另一方面也解決了交工前期資料員惡補(bǔ)施工日記，造成施工日記與施工技術(shù)其他資料“不交圈”的問題。

5 基于BIM5D 落地研究中存在的問題建議

結(jié)合企業(yè)情況進(jìn)行BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可以采用分專業(yè)、分階段、分職能模塊、先試用再推廣的遞進(jìn)方式，量力而行。BIM 技術(shù)應(yīng)用能力、企業(yè)信息化應(yīng)用能力、企業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn)化能力是相輔相承的，很多施工企業(yè)項(xiàng)目BIM 技術(shù)應(yīng)用和企業(yè)信息化應(yīng)用推行不下去，多數(shù)是企業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn)化的程度和企業(yè)管理水平較低造成的。打鐵還需自身硬，選擇BIM 技術(shù)應(yīng)用軟件或平臺(tái)時(shí)必須考慮以下幾個(gè)問題：確定BIM 技術(shù)應(yīng)用目的是否為了撐場(chǎng)面、自己有沒有資金投入、有沒有人才進(jìn)行管理等[3]。

6 結(jié)語(yǔ)

利用BIM 信息技術(shù)的研究，針對(duì)在建筑領(lǐng)域施工階段的成本管理，質(zhì)量管理，進(jìn)度管理在BIM 中如何去管理和如何用BIM 技術(shù)去提高效益等方面的研究，為企業(yè)的增值和提高效率做共享。BIM 在2002 年提出，他是一個(gè)比較全新的概念，發(fā)展至今十幾年，技術(shù)被不斷地改革創(chuàng)新，研究的范圍越來越廣，但是，也存在很多的缺陷問題，甚至有些領(lǐng)域脫離了實(shí)際，研究脫軌，因此在傳統(tǒng)模式和新模式的對(duì)比下，BIM 的優(yōu)缺點(diǎn)也日漸明了，需要在今后長(zhǎng)期的工作中繼續(xù)深入研究和完善。