利用BIM技術(shù)提升建筑工程管理效率的有效途徑

（廣州現(xiàn)代信息工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東 廣州 510663）

0.引言

施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、不確定因素多，管理工作受到多方面影響，其效率難以提升。建筑工程資金投入大、資源密度高，管理效率低下將使施工單位承受巨大損失。BIM技術(shù)可模擬三維立體圖形與工作場景，將這一技術(shù)應(yīng)用于工程管理，可使管理效率得到提升。有鑒于此，建筑工程管理應(yīng)借助該技術(shù)改變傳統(tǒng)工作方式，進(jìn)而使工作效率得到提升。

1.BIM技術(shù)的特征與應(yīng)用

1.1 BIM技術(shù)的特征

BIM技術(shù)是利用三維建筑模型，輔助工程場景與建筑設(shè)計(jì)的信息化技術(shù)。其主要特征可被概括為四個方面。其一，是可視化。BIM技術(shù)可利用三維建筑模型，呈現(xiàn)建筑場景。相較于傳統(tǒng)平面施工圖，BIM技術(shù)的呈現(xiàn)方式更加精準(zhǔn)。其二，是協(xié)調(diào)性。建筑施工中需要多種作業(yè)協(xié)同開展。其中物料擺放、使用均無法在傳統(tǒng)施工圖紙中得到體現(xiàn)。借助BIM技術(shù)，施工現(xiàn)場的協(xié)調(diào)工作將得以提前規(guī)劃。其三，是模擬性。施工現(xiàn)場的環(huán)境較為復(fù)雜，噪音、溫度、環(huán)保等因素均需得到考量。借助BIM技術(shù)，各類因素將被整合至三維模型中，現(xiàn)場施工將獲得模擬。其四，是優(yōu)化性。施工前，設(shè)計(jì)人員無法掌握現(xiàn)場的全部要素，因此三維模擬圖形難以做到科學(xué)準(zhǔn)確。BIM技術(shù)可提供幾何、物理、規(guī)則等要素信息。利用這部分設(shè)置，三維場景將得到優(yōu)化。

1.2 BIM技術(shù)的應(yīng)用

自三維技術(shù)取代CAD制圖后，工程建筑的設(shè)計(jì)模式、管理模式均發(fā)生相應(yīng)變化。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，傳統(tǒng)的工作方式會將平面圖紙導(dǎo)入3DMax等軟件，進(jìn)而獲得三維施工圖。而BIM技術(shù)可參考工程參數(shù)與委托方要求，直接設(shè)計(jì)三維模型。這樣的設(shè)計(jì)流程，會使設(shè)計(jì)效率得到優(yōu)化。之后，BIM技術(shù)可提供施工模擬，借助這一設(shè)計(jì)，工程預(yù)算、概算將獲得參考數(shù)據(jù)。在施工階段，BIM技術(shù)可將施工數(shù)據(jù)輸入模型，施工流程將得到預(yù)演。其中物料擺放、進(jìn)場設(shè)備、人員配合等施工環(huán)節(jié)均將得到模擬。借助這一優(yōu)勢，工程管理的有效性將得到提升，安全隱患也可及時排除。在運(yùn)營階段，BIM技術(shù)仍然具有應(yīng)用空間。例如，在物業(yè)維修中，建筑方留下的工程參數(shù)，可被制作成建筑模型，電梯等設(shè)備的使用壽命以及電壓載荷等要素均可得到評估。同時針對復(fù)雜的維修場景，可利用BIM技術(shù)還原維修流程，從而使維修進(jìn)度得到提升。

2.影響建筑工程管理效率的主要因素

2.1 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)過于復(fù)雜

傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)，建立在平面圖紙的基礎(chǔ)上。為了反映建筑物的三維圖形，平面圖紙需要從多個角度反映建筑物的形態(tài)，從而使立體形狀得到描述。通常情況下，設(shè)計(jì)單位會首先設(shè)計(jì)總平面圖與建筑設(shè)計(jì)說明。在這一設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，委托方的需求與現(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)者的主要依據(jù)。所設(shè)計(jì)出的平面圖，僅能反映工程的建筑方案。同時，在這一設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)單位也應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)制定建筑的刨面圖與立體圖。借助3D設(shè)計(jì)軟件，建筑的透視效果圖也將得以呈現(xiàn)。而在大型或商業(yè)建筑中，設(shè)計(jì)部門通常會制作建筑模型，從而使建筑外觀得到具體展現(xiàn)。之后，設(shè)計(jì)部門會開展初步設(shè)計(jì)。其中包括總平面圖、樓層剖面圖、建筑材料標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)方案、建材使用表、設(shè)計(jì)說明書等。在這部分設(shè)計(jì)獲得通過后，設(shè)計(jì)部門會針對技術(shù)問題作出定案。最后，是施工圖設(shè)計(jì)。其對于工程嚴(yán)密性與藝術(shù)風(fēng)格的要求更高。

2.2 物料管理不夠科學(xué)

物料管理會對工程管理效率帶來多方面影響。首先，建筑物是由建筑材料構(gòu)成，因此建筑材料的總用量與占地面積超過工程體量。在擺放中，建筑物料必然會占用大量空間，設(shè)計(jì)不合理必然會對施工現(xiàn)場造成影響。同時建筑物料的規(guī)模龐大，挪移擺放位置必然會產(chǎn)生相應(yīng)成本，因此建筑物料的擺放將對施工管理帶來影響。其次，為了節(jié)約場地與建設(shè)資金。施工單位傾向于減少物料儲備規(guī)模，并期望物料供應(yīng)單位在分流物料管理的同時，提供及時的運(yùn)輸服務(wù)。但受到天氣、上游供給等因素的影響，物料供應(yīng)商難以及時提供所需物料，因此建筑單位應(yīng)儲備足夠使用的物料。若出現(xiàn)物料短缺，將對施工進(jìn)度帶來影響，建筑成本也將隨之升高。而物料儲備過多，也將使施工單位付出更高的管理成本。綜合分析，物料管理的科學(xué)性將對工程管理效率帶來影響。

2.3 施工管理缺乏協(xié)調(diào)

施工管理是影響工程成本、質(zhì)量與進(jìn)度的主要因素。其包含人力資源分配、作業(yè)銜接、材料選擇等管理決策。由于涉及因素較多，工程管理者往往難以準(zhǔn)確調(diào)度各項(xiàng)資源，作業(yè)銜接的科學(xué)性也無法保障。例如，在高層建筑中，混凝土梁柱的凝固程度，會對下一階段施工帶來重要影響。但受到天氣等因素的影響，混凝土梁柱的凝固程度難以提前判斷。管理者會依據(jù)經(jīng)驗(yàn)提前做出施工準(zhǔn)備。但準(zhǔn)備工作也會消耗管理成本，管理效率將因此受到影響。再有，在電氣施工中，為防止纜線丟失，施工單位會選擇在工程結(jié)束的最后階段，完成纜線鋪設(shè)。但若遇到管路堵塞，施工單位則需要重新修復(fù)管路。在這一過程中，外墻表面將遭受破壞。這樣的施工設(shè)計(jì)，會提升建筑成本，管理效率也將受到影響。

2.4 環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)難以落實(shí)

近年來，我國對于建筑施工的環(huán)保要求不斷提升。其中粉塵污染、噪音污染、光污染均受到嚴(yán)格控制。施工單位在嚴(yán)格遵守相關(guān)要求的同時，也會遇到諸多困難。例如，在防御粉塵污染的工作中，管理者通常會利用掛網(wǎng)等手段防范粉塵外泄。但在施工旺季，工程任務(wù)不斷增加。嚴(yán)格按照環(huán)保作業(yè)的相關(guān)要求展開施工，必然會對工程進(jìn)度與成本帶來全方面影響。在此背景下，部分施工單位會放松管理要求，粉塵污染也將相應(yīng)增加。其次，噪音污染來源于施工作業(yè)。但在施工旺季，工程作業(yè)的總量難以控制，噪音污染必然增加。若利用監(jiān)管措施強(qiáng)制降低施工噪音，必然會對施工進(jìn)度帶來影響。受此影響，工程噪音也難以得到有效控制。最后，夜間施工需要得到可靠光源。但過多的光源必然會引發(fā)光污染。由此可見，工程量與工程污染成函數(shù)關(guān)系，工程量的增加必然會對環(huán)保管理帶來影響。

3.借助BIM技術(shù)提升建筑工程管理效率的策略

3.1 借助BIM技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程

傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)流程，過于依賴平面圖紙。在不斷修復(fù)、轉(zhuǎn)化的過程中，設(shè)計(jì)資源將遭到浪費(fèi)。BIM技術(shù)可設(shè)計(jì)三維立體圖形，并借助各項(xiàng)參數(shù)對該圖形作出修改。利用這一優(yōu)勢，設(shè)計(jì)部門無需再開展多項(xiàng)平面設(shè)計(jì)，僅需對早期立體圖形作出完善即可。通常情況下，施工設(shè)計(jì)可被劃分為四項(xiàng)環(huán)節(jié)。其中包括方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)以及施工圖定型。依據(jù)該流程，設(shè)計(jì)部門可首先使用BIM技術(shù)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。在具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)部門應(yīng)對現(xiàn)場進(jìn)行定位、勘測，進(jìn)而判斷受力點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。同時，設(shè)計(jì)部門應(yīng)依據(jù)委托方要求，開展方案設(shè)計(jì)。在獲得委托方同意后，設(shè)計(jì)部門也應(yīng)將現(xiàn)場制作成三維地圖，并利用BIM技術(shù)完成施工放樣。在細(xì)節(jié)調(diào)整后，工程方案將初步定型。

在初步設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)部門可參考“一張圖”理念，將土建立體模型作為基礎(chǔ)平臺，并在其中開展水、電、消防等設(shè)計(jì)規(guī)劃。同時可參照工程要求與現(xiàn)場環(huán)境，設(shè)計(jì)材料檢驗(yàn)參數(shù)，從而使建筑材料標(biāo)準(zhǔn)得以確定。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)部門可對總體規(guī)劃作出進(jìn)一步調(diào)整，從而使各項(xiàng)設(shè)施更加協(xié)調(diào)。“一張圖”理念，將各項(xiàng)工程要素集中于統(tǒng)一場景，設(shè)計(jì)結(jié)果將更加協(xié)調(diào)。在技術(shù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)部門可利用BIM技術(shù)開展模擬測試。例如，在給排水管線的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)部門可模擬各段管線的最大載荷，進(jìn)而分析出管線設(shè)計(jì)的不足之處。通過調(diào)整，各段管線的合理性將得到加強(qiáng)。最后，設(shè)計(jì)部門可將BIM技術(shù)制作的三維模型作為設(shè)計(jì)技術(shù)，并利用平面還原軟件獲得傳統(tǒng)圖紙。這樣的設(shè)計(jì)方式，可使設(shè)計(jì)流程得到優(yōu)化，設(shè)計(jì)工作更加合理。

3.2 利用BIM技術(shù)完善物料管理

物料管理會對工程管理效率帶來重要影響。在改進(jìn)中，施工單位可借助BIM技術(shù)模擬各使用流程，進(jìn)而獲得物料儲備數(shù)據(jù)。首先，施工單位應(yīng)參考工程造價與材料表，確定工程總用料。同時，應(yīng)借助BIM技術(shù)將施工現(xiàn)場制作成三維圖形，并依據(jù)工期規(guī)劃將不同階段的建筑進(jìn)程融入平面圖。二者結(jié)合后，工程現(xiàn)場在不同階段的物料擺放空間將得以呈現(xiàn)。之后，管理部門應(yīng)以不同階段的空間變化為設(shè)計(jì)單元，規(guī)劃與該單元對應(yīng)的物料擺放空間。第二步，施工單位應(yīng)對各單元所需用料的種類與數(shù)量進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)物料歸類與空間配比。通過這樣的設(shè)計(jì)，不同時段的物料擺放空間將得以呈現(xiàn)，物料的存儲上限將更加明確。

第三步，施工單位可利用BIM技術(shù)，還原各施工單元的常規(guī)工作流程。之后，施工單位應(yīng)將各種類物料配置到三維圖形中。將工作流程的常規(guī)路徑帶入三維圖形，可掌握到物料擺放對于施工進(jìn)程的影響。在三維圖形中作出調(diào)整，可使物料擺放的合理性得到提升。第四步，應(yīng)將物料的供應(yīng)信息轉(zhuǎn)換為直觀的供應(yīng)周期，將供應(yīng)周期帶入三維圖形，物料的增量變化將隨時間軸線而改變。同時，施工單位應(yīng)依據(jù)各單元施工作業(yè)的物料用量，提煉物料消耗數(shù)據(jù)。將這一數(shù)據(jù)帶入三維圖形，物料的減量變化也將隨時間軸線而改變。同步引入施工路徑后，物料變化與施工流程將隨時間軸線作出不同變化。物料供應(yīng)的合理性、庫存量、擺放合理性均將得到體現(xiàn)。以此為依據(jù)，管理效率可得到提升。

3.3 透過BIM技術(shù)協(xié)調(diào)施工管理

在施工現(xiàn)場中，管理人員難以針對人力資源分配、作業(yè)銜接、材料選擇等作業(yè)，作出科學(xué)的管理決策。針對這一問題，施工單位可借助BIM技術(shù)輔助施工管理。例如，在高層建筑中，混凝土的凝固程度難以得到準(zhǔn)確判斷，無效的準(zhǔn)備工作將增加管理成本。借助BIM技術(shù)與天氣預(yù)報信息，施工單位可將梁柱的厚度、混凝土數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)同步輸入計(jì)算機(jī)。借助測算程序的幫助，混凝土的凝固度與強(qiáng)度將得到準(zhǔn)確預(yù)判，準(zhǔn)備工作可更為合理。在電氣施工中，施工單位可參考施工整體信息設(shè)計(jì)作業(yè)流程，進(jìn)而獲得更為高效的施工規(guī)劃。

例如，依據(jù)BIM技術(shù)還原的整體工程進(jìn)度。電器施工單位，可同步完成管線鋪設(shè)與線纜鋪設(shè)。而為了防止線纜丟失，施工單位可提前連接線路接頭，并委派專人巡視管理。通過這樣的措施，電氣施工的合理性將得到提升。再有，BIM技術(shù)也可應(yīng)用于施工現(xiàn)場管理。施工現(xiàn)場管理主要包含人員配置、物料調(diào)動、設(shè)備使用及建筑生成。在施工開始前，施工單位可將各項(xiàng)要素輸入BIM三維圖形。在圖形中，各項(xiàng)要素的配合與協(xié)調(diào)將得到科學(xué)設(shè)計(jì)，施工中可能出現(xiàn)問題也將得到提前預(yù)防?？傊珺IM技術(shù)可模擬施工現(xiàn)場與施工作業(yè)，利用該技術(shù)，施工單位可提前預(yù)判施工管理中的各項(xiàng)挑戰(zhàn)，依據(jù)預(yù)判結(jié)果施工管理將更加合理。

3.4 通過BIM技術(shù)落實(shí)環(huán)保要求

工程量會增加污染源，因此在施工旺季污染源也會隨之增加，環(huán)保壓力將進(jìn)一步增強(qiáng)。針對這一問題，施工單位可借助BIM技術(shù)提前規(guī)劃施工設(shè)計(jì)，從而使污染源得到合理控制。首先，施工單位可利用BIM技術(shù)，模擬施工旺季的作業(yè)流程。之后，可對各作業(yè)流程進(jìn)行分類，并規(guī)劃流程設(shè)計(jì)。例如，城市住宅在夏季會進(jìn)入施工旺季，鋼筋鋪設(shè)、混凝土澆筑、管線鋪設(shè)、墻體砌筑都將同步開展。與此同時，各類模板、工具等配套設(shè)施也將得到批量搬運(yùn)。通過BIM技術(shù)，各項(xiàng)施工作業(yè)將得以模擬。施工單位可在設(shè)計(jì)中對各項(xiàng)作業(yè)進(jìn)行分流。其中，鋼筋鋪設(shè)可在清晨與傍晚完成。這樣的設(shè)計(jì)即可充分利用自然光線減少光污染，也可減少高溫天氣對于施工人員的影響?；炷翝仓τ谶\(yùn)輸條件的要求較高，因此主要施工作業(yè)應(yīng)在夜間完成。同時鑒于該項(xiàng)作業(yè)的物料要求，施工單位應(yīng)在下午開展準(zhǔn)備工作。管線鋪設(shè)對于外部條件的要求不高，因此除與墻體同步施工的部分，其余管線均可在白天鋪設(shè)。而墻體砌筑會產(chǎn)生粉塵污染與光污染，因此墻體施工應(yīng)穿插在其他施工作業(yè)的間歇期。綜合分析，BIM技術(shù)可還原施工作業(yè)帶來的污染。借助提示信息，施工單位應(yīng)對施工作業(yè)進(jìn)行分流，從而使粉塵污染得到有效控制。同時，應(yīng)借助自然光線減少光污染，并將噪音污染集中到白天，從而使其影響逐步縮小。

3.5 依托BIM技術(shù)防范突發(fā)事件

施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，極易發(fā)生突發(fā)事件，工程管理將因此受到影響。針對這一問題，施工單位可借助BIM技術(shù)模擬施工現(xiàn)場，并對可能發(fā)生的突發(fā)事件作出預(yù)判。通過有效宣傳與提前預(yù)防，突發(fā)性事件將得到防控。例如，在開展鋼筋吊送的工作中，施工單位應(yīng)首先利用BIM技術(shù)對施工現(xiàn)場與周邊環(huán)境進(jìn)行模擬。建筑頂層會大量使用鋼筋，施工單位會依據(jù)使用需求將鋼筋運(yùn)輸?shù)浇ㄖ攲印Ｔ谶@一過程中，外部的運(yùn)輸車輛、塔吊、管理人員將展開密切配合。

借助BIM技術(shù)，施工單位可首先還原鋼筋供應(yīng)部門至施工現(xiàn)場沿途，在不同時段的交通情況。通過這樣的設(shè)計(jì)，鋼筋的運(yùn)輸時間將得到大體判斷。之后，施工單位應(yīng)利用BIM技術(shù)，還原施工現(xiàn)場周邊在不同時段的人流情況。鋼筋吊運(yùn)需要借助塔吊完成，在運(yùn)輸中會產(chǎn)生墜物風(fēng)險。選擇人流稀少的時段，可降低安全風(fēng)險。最后，施工單位也應(yīng)利用BIM技術(shù)對吊運(yùn)現(xiàn)場進(jìn)行分析。在分析過程中，施工單位應(yīng)制定出最為科學(xué)的工作流程，并借助動態(tài)圖形展示該流程。同時，施工單位應(yīng)將對應(yīng)圖形作為工作手冊，并上傳至現(xiàn)場員工的微信。在施工中，各崗位員工將依據(jù)圖形指示選擇工作站位。

4.結(jié)語

BIM技術(shù)可在工程管理中得到廣泛應(yīng)用。借助BIM技術(shù)，工程設(shè)計(jì)效率將得到提升，設(shè)計(jì)效果也優(yōu)于傳統(tǒng)圖紙。將BIM技術(shù)應(yīng)用于物料管理，可使物料采購與擺放得到合理規(guī)劃，工作效率將相應(yīng)提升。在施工管理前應(yīng)用BIM技術(shù)，可使人員、資源配置獲得提前規(guī)劃，環(huán)保要求也將融入規(guī)劃設(shè)計(jì)。最后，施工單位可在特種作業(yè)前，利用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)作業(yè)流程，從而使各位置的配合更加合理。