BIM技術(shù)在建設工程全生命周期管理體系中的應用探索

杭 的 平

(山西八建集團有限公司，山西 太原 030027)

0 引言

建筑業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，也是保障人民生活質(zhì)量的重要物質(zhì)基礎。隨著大環(huán)境下全球經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，互聯(lián)網(wǎng)平臺下的大數(shù)據(jù)、云計算以及人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，建筑業(yè)前期的生產(chǎn)和運作方式已無法滿足快速發(fā)展的市場經(jīng)濟的需求。如何高效的運用現(xiàn)代技術(shù)，加快建筑產(chǎn)業(yè)信息化和智能化發(fā)展，提高生產(chǎn)效率是建筑業(yè)需面臨的一大挑戰(zhàn)。而BIM(建筑信息模型，Building Information Modeling)作為一種全新的技術(shù)，其出現(xiàn)無疑給建筑業(yè)帶來了一次巨大的變革。歸因于其可共享性、追溯性和透明性等的特點，BIM作為一種集成化信息廣泛應用于建設項目的全生命周期，包括規(guī)劃設計階段、施工及運營維護階段，同時在功能上滿足綠色建筑所需節(jié)能低碳和環(huán)保的要求。相對于一些歐美國家，目前BIM在我國的起步較晚，在實踐推進和應用過程中也面臨著諸多障礙。

1 BIM概述

BIM(建筑信息模型，Building Information Modeling)概念最早是由美國的Chuck Eastman博士提出，借指利用3D技術(shù)，運用數(shù)字信息構(gòu)建建筑物，使建筑物實體及功能特性數(shù)字化，將建筑項目在全生命周期內(nèi)的所有信息集成，最大限度的實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，加強協(xié)同管理，提高決策的最優(yōu)化和項目生產(chǎn)效率。隨著對BIM認識的不斷加深，目前有些權(quán)威機構(gòu)及學者對BIM進行了重新定義，認為BIM技術(shù)不應單純與軟件畫等號，包含以下三個方面：產(chǎn)品(Building Information Model)即建筑信息模型、建筑信息建模(Building Information Modeling)及建筑信息管理(Building Information Management)[1]，其意在說明對于建筑業(yè)而言，BIM 都不再局限于一種技術(shù)，主要包含了以下幾個方面：1)BIM是基于三維幾何數(shù)據(jù)模型將工程項目中的全部信息進行集成，通過對設施及功能進行數(shù)字化表達實現(xiàn)信息互通。2)實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，保證信息的可靠連續(xù)性及一致性，為建筑項目全生命周期決策提供可靠的即時依據(jù)。3)數(shù)字化協(xié)同進程，項目工程集成化管理環(huán)境可減少全生命周期中的風險及提高效率。4)建立在各建筑工程軟件支撐基礎上的信息化技術(shù)，通過進行更新提高項目整體(設計、施工和運營維護)效率和水平。

2 BIM技術(shù)在建筑項目全生命周期中的管理體系中的應用

2.1 BIM技術(shù)在建筑規(guī)劃設計中的應用

BIM技術(shù)在建筑規(guī)劃階段通過與地理信息系統(tǒng)GIS交互進行建筑選址和場地規(guī)劃，結(jié)合周邊的設施及交通狀況，通過場地模擬分析合理劃分空間，為項目布局提供決策性建議，使不同領域的設計單位及人員能夠針對具體狀況快速的通過網(wǎng)絡平臺實施協(xié)同設計[2]。

BIM技術(shù)在建筑設計中突出的亮點是能夠?qū)⒃O計元素全部以三維空間的方式呈現(xiàn)出來，在設計進程中，各模塊專業(yè)人員可更加直觀化對施工圖紙進行溝通交流，對設計進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，形成更為合理的設計方案。同時在方案的修改方面通過計算機模擬進行云數(shù)據(jù)處理，成本低效率高，能夠快速實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。BIM技術(shù)可根據(jù)建筑項目的需要，將設計劃分為不同模塊，各管理模塊系統(tǒng)之間通過計算機交互平臺進行數(shù)據(jù)處理，集成到數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)項目設計在空間上的協(xié)調(diào)；通過各參與利益主體間有效的交流和溝通，降低設計中存在的沖突和失誤，提升設計的科學性及施工圖紙的可行性。BIM技術(shù)使得復雜建筑在其結(jié)構(gòu)設計和使用功能上達到協(xié)調(diào)，有效解決設計中存在的難點，通過BIM技術(shù)可視化，使設計更趨向于科學性。近年來隨著科技信息的發(fā)展，人們開始追求視覺效果的美觀感受，BIM技術(shù)為設計師充分發(fā)揮其創(chuàng)新性，將設計師的獨特視角和理念呈現(xiàn)出來，在可視化的基礎上保證組成建筑物的各元素間充分協(xié)調(diào)，實現(xiàn)復雜形體結(jié)構(gòu)優(yōu)化及實際操作的可行性。另外BIM技術(shù)在設計中不僅可以對建筑項目進行空間分析，還可實施綠色建筑設計優(yōu)化，對其能耗、日照及結(jié)構(gòu)進行分析；結(jié)合建筑所處地理位置的熱環(huán)境、聲環(huán)境以及周圍景觀的可視度等多項指標進行模擬分析，以求充分利用地理及氣候的天然優(yōu)勢，設計最佳綠色建筑，達到適用性和舒適度的需求。

2.2 BIM技術(shù)在建筑工程施工管理中的應用

BIM技術(shù)在施工階段的應用主要體現(xiàn)在施工圖設計階段及施工組織管理階段兩個方面。BIM技術(shù)通過形象的三維集成化建筑模型，實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)的準確獲取和保存，集成化數(shù)據(jù)庫中的所有信息能夠被專業(yè)人員快速查看，給施工人員帶來了極大的便利。傳統(tǒng)的施工設計圖審核都是在二維平面進行操作的，對于設計中出現(xiàn)施工中難以實行的缺陷有時難以發(fā)覺，因此在施工過程中經(jīng)常會出現(xiàn)各種碰撞問題。BIM技術(shù)的出現(xiàn)有效解決了上述問題，在集成系統(tǒng)中利用碰撞檢查，通過計算機計算可自動查找出模型中及模型間的碰撞點，并可獲取碰撞檢查報告，針對模型中出現(xiàn)的碰撞問題，及時反饋給相關(guān)專業(yè)設計人員，加強溝通和調(diào)整，提高施工圖深化設計的效率。

BIM技術(shù)在施工組織管理階段的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1)施工安全管理。減少建筑施工事故的發(fā)生，首當其沖是要知曉施工過程中存在的危險因素，因此運用BIM技術(shù)構(gòu)建模型，通過具體流程的模擬將施工中可能出現(xiàn)的安全隱患呈現(xiàn)出來是極為必要的。通過引導施工管理人員樹立運用BIM技術(shù)的管理意識，針對出現(xiàn)的問題進行有效管理，根據(jù)具體情況制定解決隱患的處理方案，降低安全事故，提高安全管理效率。

2)施工進度管理。施工進程中會受到比如天氣變化、技術(shù)力量、施工方案等諸多因素的影響[3]，一定程度上對施工進度產(chǎn)生影響，隨著施工進行，這些因素所產(chǎn)生的影響會逐漸累積，延緩施工進度，同時影響到的還有對項目成本及施工質(zhì)量的把控。BIM技術(shù)可實現(xiàn)對施工作業(yè)面的精準定義，通過對工程項目的動態(tài)模擬，明確施工進程和時間之間的關(guān)系，從而調(diào)整進度誤差，實現(xiàn)對施工進度進行有效管理和準確評估，避免工程延期現(xiàn)象的發(fā)生。

3)施工成本管理。施工管理人員可通過BIM技術(shù)對施工成本進行預測、控制、核算及分析等實時化的動態(tài)管理。在生產(chǎn)過程中支持各管理人員通過模型對各項成本分類統(tǒng)計，根據(jù)施工的需要，建立管理數(shù)據(jù)庫，方便企業(yè)管理部門進行成本分析和預算調(diào)整，為企業(yè)成本管理部門進行成本控制提供模型支持，降低結(jié)算失誤率。

4)施工質(zhì)量管理。施工質(zhì)量影響因素主要有人、材料、機械、方法及環(huán)境等五個主要方面，BIM技術(shù)可使項目管理人員通過其在移動終端的應用對施工質(zhì)量的關(guān)鍵節(jié)點進行及時有效的科學把控。施工管理人員可通過移動設備端進行模型查看、信息輸入和相關(guān)規(guī)范標準及施工方案的查詢，使得上傳至云平臺的修改變更后的模型能夠被每個用戶打開，提高管理效率。

2.3 BIM技術(shù)在運營維護管理中的應用

相比于國外關(guān)于BIM技術(shù)在運營維護階段的研究應用，我國還處于初始階段，在此方面還需政府出臺相應的政策進行推廣。對于維護營運來說，當出現(xiàn)問題時傳統(tǒng)做法是根據(jù)二維圖紙上的構(gòu)件布置排查危險因素，制定維護方案。BIM技術(shù)的運用使得一切都變得簡單易操作，通過讀取設計以及施工建模中的運營維護的相關(guān)數(shù)據(jù)，將其優(yōu)化集成于信息平臺數(shù)據(jù)庫中，通過瀏覽可快速的掌握整個建筑的各項數(shù)據(jù)，對建筑結(jié)構(gòu)及相應的設備性能進行實施掌握，完成對建筑物空間結(jié)構(gòu)的營運管理，并可以拓展延伸到對附加設施進行檢測和維護。憑借已建立的網(wǎng)絡技術(shù)平臺，對各子項系統(tǒng)進行協(xié)同管理。面對運營中的突發(fā)狀況，可根據(jù)已建立的三維模型，確定實施過程中的不確定性因素，計算在不同的實施方案下的運行成本、人員投入以及設備的損耗等，通過對比進行優(yōu)化設置，最終得到最優(yōu)方案。同時對于出現(xiàn)故障的設備設施，運營維護管理人員可通過快速掃描查找設備具體方位及信息，對故障設備可實現(xiàn)精準定位，實施應急管理控制，選擇最優(yōu)方案，提高效率，使經(jīng)濟效益最大化。

3 BIM技術(shù)在我國建筑業(yè)中出現(xiàn)的問題及相應的對策

BIM技術(shù)引入我國以來，從前期概念到標桿工程再到一般的公建、民建、市政逐漸擴大化及普及化。然而目前據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，設計階段仍是BIM技術(shù)運用的主流階段，后期運營維護階段占比很小，低于10%，施工階段的占比居中，因此還需大力推廣BIM技術(shù)在后兩者中的應用。

盡管現(xiàn)階段BIM技術(shù)已逐漸成為建筑業(yè)發(fā)展的趨勢，然而其推廣的環(huán)境還不成熟。與國外歐美國家相比，我國建筑行業(yè)相關(guān)的體制不完善，缺乏統(tǒng)一的應用標準，外加對BIM技術(shù)中出現(xiàn)的問題責任界限不明確，阻礙其市場的發(fā)展。另外對于BIM技術(shù)在全生命周期中協(xié)同概念，在各階段中缺乏有效的集成管理，出現(xiàn)此現(xiàn)象歸因于很多方面，比較直觀的是技術(shù)不成熟、BIM人才緊缺、企業(yè)缺乏相關(guān)重視度、施工管理人員培訓學習不到位等造成BIM在使用過程中與實際情況脫節(jié)，難以體現(xiàn)出其優(yōu)勢[4]。

因此針對上述出現(xiàn)的問題，解決造成BIM技術(shù)在我國難以快速大力推廣和應用的障礙，需要我們?nèi)w行業(yè)人員的共同努力。從政府層面上來說，政府應積極制定相關(guān)的實施戰(zhàn)略策略，發(fā)揮領導協(xié)調(diào)作用，充分調(diào)動各社會團體包括行業(yè)協(xié)會、學術(shù)團體、科研機構(gòu)、軟件開發(fā)公司以及建筑全生命周期內(nèi)的所有參與單位積極合作。同時制定相關(guān)的法律法規(guī)，明確各團體的責任劃分。對于BIM技術(shù)市場的推廣，企業(yè)首先應加大對BIM技術(shù)從業(yè)人員的培養(yǎng)力度，可以建議國家成立專門的針對BIM技術(shù)資格認證的系統(tǒng)，促使從業(yè)人員通過不斷地培訓和學習，加強對BIM技術(shù)深入了解及精確掌握，提高自身的技術(shù)水平，使行業(yè)間能夠更好地協(xié)同合作，實現(xiàn)BIM技術(shù)在市場上的快速發(fā)展。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)作為建筑業(yè)信息化的重要方式，貫穿于全生命周期的各個階段，必將在一定意義上極大地促進建筑領域的變革。制定我國自己的標準體系，開發(fā)適合我國的軟件集成平臺，只有將BIM技術(shù)與建筑項目全生命周期相結(jié)合，將其融入生產(chǎn)，才能真正體現(xiàn)出BIM技術(shù)應用價值。