BIM技術(shù)在總承包單位建設(shè)工程管理中的應(yīng)用

邵彬彬

(合肥燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司，安徽 合肥 230075)

0 前 言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷推動(dòng)，舊的建筑模式因其效率低下，資源消耗較大已不能滿足時(shí)代發(fā)展的要求，這時(shí)候迫切需要一種新的建筑模式和技術(shù)，用有限的資源創(chuàng)造出更高的價(jià)值。建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)應(yīng)運(yùn)而生。從2011年發(fā)布的《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》[1]中首先提出的“ BIM”技術(shù)到住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2016年提出的《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，政府部門(mén)已經(jīng)不斷探索和發(fā)展BIM信息化技術(shù)，促進(jìn)建筑企業(yè)加大力度對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用，此舉讓我國(guó)的建筑業(yè)發(fā)展煥然一新，建筑質(zhì)量的提高、成本降低、工期的縮短得到顯著的改善。

1 總承包單位工程管理中存在的問(wèn)題

1.1 圖紙審查階段

總承包單位取得施工圖紙后進(jìn)行熟悉、審查，核對(duì)其中有沒(méi)有錯(cuò)誤或者不合理的地方，圖紙會(huì)審一般存在于紙質(zhì)二維的基礎(chǔ)上，實(shí)際施工過(guò)程中往往因?yàn)樵O(shè)計(jì)變更等原因造成圖紙反復(fù)更換，此時(shí)總承包單位不得不多次審查并核對(duì)，無(wú)形中增加了圖紙管理的難度。與此同時(shí)，還得將變更后的信息及時(shí)傳達(dá)給施工一線，否則會(huì)造成返工，浪費(fèi)資源。所以在實(shí)際施工中如何提高圖紙審查的工作效率，減少變更，是現(xiàn)階段總承包單位不得不面對(duì)的問(wèn)題。

1.2 深化設(shè)計(jì)階段

深化設(shè)計(jì)是總承包單位各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人對(duì)圖紙有著更深一步的理解，再用設(shè)計(jì)語(yǔ)言反饋到圖紙之中。由于AutoCAD等二維出圖軟件僅僅只反映平、立、剖三個(gè)面上的圖形，不夠形象，對(duì)于大型工程來(lái)說(shuō)，深化設(shè)計(jì)只能依靠設(shè)計(jì)師的頭腦構(gòu)圖及豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)一個(gè)專(zhuān)業(yè)的改變往往也需要其他各個(gè)專(zhuān)業(yè)隨之改變，深化設(shè)計(jì)效率比較低下。即便總承包單位能夠很好地完成深化設(shè)計(jì)的任務(wù)，實(shí)際施工中也往往會(huì)產(chǎn)生構(gòu)配件的遺漏或者交叉碰撞等現(xiàn)象，比如梁和樓梯的“打架”，不同專(zhuān)業(yè)之間也會(huì)發(fā)生沖突。因此，總承包單位深化設(shè)計(jì)階段工作量巨大且效率低下的問(wèn)題急需解決。

1.3 施工方案編制階段

總承包單位的施工方案往往是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人依據(jù)相關(guān)圖紙、施工規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)圖集等組織編制，具體施工過(guò)程中往往還依據(jù)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行修改和調(diào)整，專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平要求較高，隨著施工規(guī)模的增大，高層、超高層建筑越來(lái)越多，建筑結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，牽涉的專(zhuān)業(yè)也越來(lái)越多，對(duì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的要求也就越來(lái)越高了，方案的編制難度也隨之提升。實(shí)際施工中，總承包單位一般不會(huì)對(duì)編制的施工方案進(jìn)行模擬，而是邊施工邊改變，實(shí)際情況不一樣的時(shí)候再想著去進(jìn)行調(diào)整，如果編制不夠完美，會(huì)造成施工中的各種問(wèn)題，帶來(lái)施工質(zhì)量、工期、成本等惡劣影響，對(duì)項(xiàng)目造成一系列的損失。

1.4 施工現(xiàn)場(chǎng)管理及技術(shù)交底

施工現(xiàn)場(chǎng)做好管理是總承包單位建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程最關(guān)鍵的一步，現(xiàn)場(chǎng)平面布置一般是項(xiàng)目管理人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形、資源使用、項(xiàng)目特點(diǎn)等利用平面軟件設(shè)計(jì)完成，涵蓋了擬建建構(gòu)筑物和其他基礎(chǔ)設(shè)施的位置、用地范圍內(nèi)的加工、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、供電、供水、排水排污設(shè)施以及臨時(shí)道路和辦公、生活用房、大型機(jī)械設(shè)備、必備的安全、消防、保衛(wèi)和環(huán)保設(shè)施等。往往因?yàn)榻ㄖ牧匣蛘邫C(jī)械設(shè)備較多，擺放位置狹小，擺放不合理等原因造成現(xiàn)場(chǎng)混亂不堪，甚至產(chǎn)生一系列安全隱患，這時(shí)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效的管理尤為重要。

施工作業(yè)之前，總承包單位需要進(jìn)行層層技術(shù)交底，目的是施工人員能夠知道如何進(jìn)行施工和作業(yè)。交底往往都是口口相傳，或者采用平面、書(shū)面的形式，較為單一和抽象。對(duì)于一些復(fù)雜的部位、復(fù)雜的施工方法和工藝往往不能有效傳達(dá)到一線作業(yè)人員，或者作業(yè)人員根本不理解交底的內(nèi)容，這樣就導(dǎo)致技術(shù)交底不夠深入、不透徹，進(jìn)而導(dǎo)致施工過(guò)程不規(guī)范，施工質(zhì)量難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。因此，高效的技術(shù)交底對(duì)項(xiàng)目的成功開(kāi)展至關(guān)重要。

1.5 工程進(jìn)度管理

總承包方通常采用橫道圖或單、雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖來(lái)對(duì)施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行描述。編制這些進(jìn)度計(jì)劃需要較高的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，而這些進(jìn)度計(jì)劃僅停留在二維層面上，不那么立體、可視，難以清楚地表示出項(xiàng)目的施工進(jìn)度以及各種工作之間的復(fù)雜邏輯關(guān)系。在工程建設(shè)中，總承包方一般是根據(jù)過(guò)往的工程經(jīng)驗(yàn)以及所參與項(xiàng)目的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行編制，通過(guò)估算每一個(gè)施工工序所需要的工程量以及所需時(shí)間，現(xiàn)實(shí)中，很少會(huì)按著計(jì)劃進(jìn)行，一旦出現(xiàn)一些不可控因素就會(huì)導(dǎo)致該項(xiàng)工作所需要的時(shí)間與計(jì)劃不一樣，施工單位就會(huì)出現(xiàn)盲目趕工或者窩工的現(xiàn)象，所需要的成本大大超過(guò)預(yù)算，工期也會(huì)發(fā)生調(diào)整。因此，總承包單位迫切需要采用一種新的技術(shù)或者新的工作模式來(lái)改變現(xiàn)狀，以求更好地對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行把控，同時(shí)用最短時(shí)間高效地完成工作，這樣才能達(dá)到預(yù)期的收益。

2 BIM在總承包工程管理中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在總承包單位施工管理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在圖紙審查，碰撞檢測(cè)，施工仿真與方案優(yōu)化，施工技術(shù)管理，施工進(jìn)度控制等方面[3]。

2.1 圖紙會(huì)審，減少工程變更

總承包方的BIM工程師會(huì)根據(jù)施工圖紙將二維平面圖轉(zhuǎn)化為三維立體模型，施工人員觀看立體圖形便可發(fā)現(xiàn)建筑構(gòu)件之間是否“打架”、交叉，所有建筑的位置也可顯示出來(lái)，更加容易進(jìn)行審圖和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)審效率也大大提高，圖紙也就更加準(zhǔn)確。與此同時(shí)，建模工作人員也可將不同專(zhuān)業(yè)的模型建立在同一個(gè)模型之中，所顯示出來(lái)的狀態(tài)更加逼近于建成后的狀態(tài)，不同專(zhuān)業(yè)人員溝通更加簡(jiǎn)便、高效。對(duì)于審查出來(lái)的問(wèn)題，總承包單位也可反饋給設(shè)計(jì)單位或者業(yè)主單位及時(shí)進(jìn)行修改，減少了變更的發(fā)生，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)信息化、電子化也簡(jiǎn)化了以往的紙質(zhì)手續(xù)流程，對(duì)于這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)院在修改后及時(shí)反饋到BIM模型中，業(yè)主單位可以直接在BIM模型中進(jìn)行確認(rèn)并存檔，更加便于總承包方對(duì)工程變更的把控，也有利于減少返工和窩工的發(fā)生，節(jié)約了人、材、機(jī)等資源。

2.2 碰撞檢測(cè)，完善設(shè)計(jì)深化

BIM模型存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)信息，例如構(gòu)(建)筑物中構(gòu)件大小和空間位置關(guān)系，信息量大，參數(shù)化和可視化強(qiáng)。因此，BIM技術(shù)在深化設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用不僅可以有效地解決總承包單位深化設(shè)計(jì)階段存在的問(wèn)題，幫助總承包方提高設(shè)計(jì)深化的工作效率。在實(shí)際工程建設(shè)中，BIM技術(shù)在深化設(shè)計(jì)中“大展拳腳”，應(yīng)用較為普遍。此項(xiàng)技術(shù)可以匯總模型中的所有專(zhuān)業(yè)圖紙，涵蓋了各種信息，利用BIM軟件建模功能中的碰撞檢測(cè)，可以很快地發(fā)現(xiàn)構(gòu)配件發(fā)生交叉的部位，且視角清晰、可視化強(qiáng)，施工人員可以快速溝通和交流并進(jìn)行修改，也可以根據(jù)設(shè)定完成檢測(cè)報(bào)告。在BIM模型中可以使用其自由旋轉(zhuǎn)和可視化的功能，可以將各個(gè)方向的投影和剖面圖展示出來(lái)，減少了傳統(tǒng)人工花費(fèi)大量時(shí)間和精力在制作投影和剖面圖上，可視化和自由剖切功能，生成多角度的剖視圖，避免了傳統(tǒng)方法花費(fèi)大量時(shí)間制作剖視圖而造成的工作效率低。正是因?yàn)锽IM模型可視化強(qiáng)，信息集成化較高，在深化設(shè)計(jì)階段更加可以廣泛地進(jìn)行應(yīng)用，大大地減少了總包方深化設(shè)計(jì)的工作量，提高深化設(shè)計(jì)的工作效率。

2.3 BIM模型現(xiàn)場(chǎng)模擬，優(yōu)化方案

BIM模型中集成材料、場(chǎng)地、人員甚至天氣情況等諸多信息，總承包方可以利用BIM建模，并依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，動(dòng)態(tài)模擬施工流程，并以此來(lái)對(duì)已編制的施工方案或者施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行完善和優(yōu)化，通過(guò)這樣的模擬使得在實(shí)際建設(shè)中施工方案的可操作性更強(qiáng)，而不僅僅限于紙上談兵[4]。通過(guò)BIM模型還可以對(duì)施工節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬，如鋼筋綁扎、模板制作、混凝土澆筑等，三維模擬下，施工作業(yè)選材、機(jī)械選型更加貼近于實(shí)際，這樣施工效率也便會(huì)大大地提升，施工過(guò)程中的難點(diǎn)和復(fù)雜之處在施工之前便會(huì)被作業(yè)人員所掌握。BIM模型演練中還可以嘗試使用不同的施工方法并找到最符合該項(xiàng)工程，更加有利于總包單位提升施工作業(yè)水平，降本增效。

2.4 施工部署及可視化交底

在施工作業(yè)之前，總承包方可以使用BIM建模模擬施工現(xiàn)場(chǎng)的建(構(gòu))筑物、臨時(shí)道路、材料堆場(chǎng)、大型機(jī)械設(shè)備、安全、消防、保衛(wèi)和環(huán)保設(shè)施等。合理安排場(chǎng)地布局，充分利用空間，在完成現(xiàn)場(chǎng)初步布局后，將已建好的模型與施工進(jìn)度計(jì)劃相關(guān)聯(lián)并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)部署進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真，調(diào)整不合理之處，完成布局優(yōu)化。此外，BIM三維模型用于模擬現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)，減少施工現(xiàn)場(chǎng)的潛在安全隱患，并防止發(fā)生安全事故。例如，臨邊洞口、腳手架、腳手板、防護(hù)欄、掛籃等設(shè)施進(jìn)行了精細(xì)建模，并將模型可視化用于安全文明施工，有效地防止了安全隱患的出現(xiàn)。由于現(xiàn)場(chǎng)施工人員眾多，總承包方經(jīng)常對(duì)一線作業(yè)的交底僅限于二維層面，實(shí)際上存在解釋不明確、不詳細(xì)的問(wèn)題，而B(niǎo)IM可視化是將二維層面轉(zhuǎn)換成三維模型，平、立、剖面圖能夠轉(zhuǎn)化為立體結(jié)構(gòu)，同時(shí)可以模擬結(jié)構(gòu)復(fù)雜的施工過(guò)程或關(guān)鍵零部件，圖紙一旦確定，三維模型便生動(dòng)直觀地展現(xiàn)出來(lái)，即使現(xiàn)場(chǎng)一線施工人員也能理解好交底的內(nèi)容，施工效率和質(zhì)量得以提高。

2.5 項(xiàng)目進(jìn)度、成本控制

BIM-4D(3D模型+時(shí)間)技術(shù)是指使用BIM系列軟件中的Navisworks軟件，將三維BIM模型和時(shí)間相關(guān)聯(lián)，變?nèi)S為四維模型，從而可以在時(shí)間維度上模擬施工過(guò)程，該環(huán)節(jié)可以對(duì)已經(jīng)編制好的進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行檢查和校對(duì)，一旦出現(xiàn)不同施工作業(yè)之間發(fā)生交叉，出現(xiàn)矛盾之處，就可以對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行修編，從而避免了盲目施工或者考慮不充分導(dǎo)致的工期延誤。對(duì)于偏差，總包方可以進(jìn)行分析和論證，及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整，也可以作為實(shí)際案例進(jìn)行總結(jié)，此舉可以對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行非常高效的控制，總包方的進(jìn)度管理能力也可以得到提升。

BIM軟件具有自動(dòng)更新和計(jì)算功能，只要總承包商將項(xiàng)目工程數(shù)據(jù)信息集成到BIM模型中，BIM軟件就會(huì)自動(dòng)計(jì)算項(xiàng)目工程量和成本數(shù)據(jù)，結(jié)果準(zhǔn)確，從而解決了效率低，預(yù)算員手動(dòng)計(jì)算容易出錯(cuò)的問(wèn)題。

此外，BIM-5D(3D模型+時(shí)間+成本)的出現(xiàn)更好地實(shí)現(xiàn)了總承包商的“三控兩管”(進(jìn)度控制，成本控制，質(zhì)量控制，合同管理和資源管理)。BIM-5D是指在BIM三維模型的基礎(chǔ)上集成項(xiàng)目進(jìn)度和成本信息，結(jié)合實(shí)際施工情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度和成本的實(shí)時(shí)控制，從而實(shí)現(xiàn)更全面的建設(shè)管理?？偝邪娇梢允褂眉蓪?zhuān)業(yè)信息的建筑模型在實(shí)際施工之前預(yù)測(cè)項(xiàng)目的空間，演練施工過(guò)程、工程成本和使用功能，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行精細(xì)管理，并比較在施工過(guò)程中形成的數(shù)據(jù)，有效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，從而解決了施工現(xiàn)場(chǎng)在項(xiàng)目管理過(guò)程中的協(xié)調(diào)溝通、成本控制、資源浪費(fèi)等問(wèn)題。

3 結(jié) 論

隨著時(shí)代的發(fā)展，BIM技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于建設(shè)工程領(lǐng)域，通過(guò)BIM技術(shù)模擬施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，在質(zhì)量、工期、進(jìn)度、成本控制和現(xiàn)場(chǎng)管理中能夠更好地服務(wù)于總承包單位，服務(wù)于工程建設(shè)，其自身的應(yīng)用價(jià)值也將會(huì)越來(lái)越多地體現(xiàn)出來(lái)。

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