BIM在建筑工程中的應(yīng)用研究

陳涯強(qiáng)

（廣州城市理工學(xué)院， 廣東 廣州 510800）

1 傳統(tǒng)建設(shè)工程控制存在的問題

1.1 工程造價(jià)控制獨(dú)立

工程造價(jià)控制是建筑工程的一項(xiàng)關(guān)鍵管理內(nèi)容，其開展水平直接決定著項(xiàng)目運(yùn)轉(zhuǎn)效率及建設(shè)質(zhì)量?？傮w來看，工程造價(jià)控制的意義就在于對(duì)工程開展的各項(xiàng)因素進(jìn)行分析，在保障項(xiàng)目基本功能與質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡可能地降低成本，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行有效控制[1]。在傳統(tǒng)管理中，工程造價(jià)管理的工作內(nèi)容是對(duì)項(xiàng)目預(yù)算的控制，且項(xiàng)目不同參與方的工作重點(diǎn)往往也存在一定差異，但究其根本就在于對(duì)于不同單位的造價(jià)管理相對(duì)獨(dú)立。尤其是在施工過程中，由于市場(chǎng)變動(dòng)、設(shè)計(jì)變更等原因?qū)е略靸r(jià)變動(dòng)時(shí)，由于所牽涉到的部門較多，相關(guān)資料的更新難度往往特別大，無法做到數(shù)據(jù)的同步、即時(shí)更新[2]?？偟膩碚f，不同單位的工程造價(jià)管理傾向于獨(dú)立，缺乏共享與聯(lián)動(dòng)，導(dǎo)致信息更新滯后，同時(shí)也為驗(yàn)收交付增加了不必要的阻礙。

1.2 項(xiàng)目進(jìn)度監(jiān)管薄弱

進(jìn)度是左右項(xiàng)目綜合效益的關(guān)鍵因素，如果進(jìn)度監(jiān)管薄弱那么很容易導(dǎo)致工程無法如期完成，并以此間接增加不必要的建設(shè)成本，嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致“爛尾樓”工程的產(chǎn)生。目前，我國(guó)建筑工程在進(jìn)度管理方面主要采用CPM關(guān)鍵路徑法，并輔助以其信息化軟件，在實(shí)際的工程中，為了盡可能地縮短工期，提升建設(shè)效率，企業(yè)一般都會(huì)對(duì)不同工序進(jìn)行合理搭接，優(yōu)化組織設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多施工過程的同步進(jìn)行，但仍舊存在許多影響進(jìn)度的問題發(fā)生。譬如工程施工過程中發(fā)生設(shè)計(jì)之外的事故、施工人員溝通不足等等，并以此導(dǎo)致整體施工工期的后移[3]。

1.3 建設(shè)質(zhì)量管理欠缺

建設(shè)質(zhì)量是建筑工程最為基本和核心的要素，同時(shí)也是管理的重點(diǎn)內(nèi)容，其受到設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)多重影響作用[4]。在傳統(tǒng)建設(shè)工程管理中，針對(duì)質(zhì)量管理的手段較多，但在日益復(fù)雜化、多元化的建筑工程項(xiàng)目中，質(zhì)量管理問題也逐漸嚴(yán)重，譬如在進(jìn)行不同內(nèi)容的設(shè)計(jì)時(shí)常常會(huì)發(fā)生構(gòu)建管線之間的碰撞，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案無法正常施工。

2 BIM技術(shù)在建筑工程管理中的優(yōu)勢(shì)

2.1 可視化建筑模型

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，大多采用二維平面的設(shè)計(jì)方式，這就會(huì)導(dǎo)致不同設(shè)計(jì)內(nèi)容以獨(dú)立、抽象的二維形式存在，這對(duì)于后續(xù)設(shè)計(jì)以及施工而言都將產(chǎn)生一定的難度，且不利于設(shè)計(jì)方案的復(fù)核。BIM技術(shù)的加入可以將二維設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)楦庇^的三維立體模型，并借助于模型將各個(gè)位置的做法、外型直接展現(xiàn)出來[5]。借助這一技術(shù)，不僅有利于設(shè)計(jì)方案的預(yù)覽，同時(shí)也能便于設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)方案做出簡(jiǎn)單的可行性分析，避免構(gòu)件碰撞等問題的發(fā)生，降低不必要的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 建筑信息一體化

BIM技術(shù)借助于計(jì)算機(jī)終端以及信息化軟件，能夠建立起內(nèi)容豐富、詳實(shí)準(zhǔn)確的建筑信息，并且借助于功能強(qiáng)大的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)不同信息的一體化。通過BIM平臺(tái)儲(chǔ)存的建筑信息涵蓋范圍很廣，可以記錄建筑、結(jié)構(gòu)、管線等多方面的信息，在項(xiàng)目的不同階段，這些信息可以自由轉(zhuǎn)換并生成該階段所需要的模型，從而保證信息更新的即時(shí)性、準(zhǔn)確性、一致性[6]。

2.3 設(shè)計(jì)方案智能優(yōu)化

不同于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，BIM平臺(tái)整合了建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的方方面面，因此在導(dǎo)入初步設(shè)計(jì)參數(shù)后軟件可以協(xié)調(diào)不同設(shè)計(jì)內(nèi)容之間的沖突，并智能優(yōu)化方案，提升其可行性[7]。特別地，BIM技術(shù)在管理中引入了5D技術(shù)，將時(shí)間與成本兩個(gè)指標(biāo)納入了評(píng)價(jià)范圍，通過對(duì)建設(shè)工期以及項(xiàng)目回報(bào)的分析來提升方案的綜合效益。

3 BIM技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用

3.1 工程質(zhì)量管理

如上文所述，質(zhì)量管理是建筑工程管理的核心內(nèi)容，其對(duì)建筑的舒適感、安全性、耐久性等基本性能都有著顯著的影響，因此建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)對(duì)此予以足夠的重視。若建筑工程質(zhì)量發(fā)生問題，建筑物自身的功能性將得到極大的折損，嚴(yán)重的甚至還會(huì)產(chǎn)生安全隱患，威脅使用者的人身安全，同時(shí)也會(huì)給承建單位造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失[8-9]。

3.1.1 準(zhǔn)備階段的質(zhì)量管理

在施工正式開始前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)通過BIM技術(shù)完成建筑物的三維立體模型建立，并根據(jù)模型對(duì)其中存在的不足與矛盾進(jìn)行調(diào)整。在方案確定后還需要對(duì)施工工序的搭接順序進(jìn)行安排，尤其是應(yīng)注意構(gòu)件管線集中位置的工序安排，以免先施工結(jié)構(gòu)覆蓋工作面，妨礙后續(xù)施工的開展。借助于準(zhǔn)備階段的核查工作，設(shè)計(jì)人員能夠很好地排除方案中存在的隱患與問題，并采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行處理，綜合提升方案科學(xué)性與可靠性。在準(zhǔn)備階段的最后，還可以通過BIM技術(shù)進(jìn)行對(duì)施工中需要預(yù)留的孔道進(jìn)行檢查與標(biāo)注，核查其合理性。

3.1.2 建設(shè)過程的質(zhì)量管理

建設(shè)過程的管理是質(zhì)量管理的重點(diǎn)，實(shí)踐表明在BIM技術(shù)的輔助下，項(xiàng)目工期、質(zhì)量、成本三個(gè)基本指標(biāo)都能夠達(dá)成很好的平衡，使得施工水平得到綜合提升。具體來說，BIM技術(shù)的可視化處理能夠?qū)υO(shè)計(jì)方案中的節(jié)點(diǎn)做法以圖像的形式直觀展現(xiàn)出來，提升施工人員作業(yè)的技術(shù)水平并幫助其合理規(guī)劃材料使用以及工序搭接。譬如在對(duì)鋼筋連接工序進(jìn)行可視化處理時(shí)，能夠通過示意圖明確鋼筋數(shù)量、類型、位置等。此外，其也能夠提升對(duì)孔洞預(yù)留位置、尺寸的把控，強(qiáng)化建設(shè)準(zhǔn)度。具體來說，在管線設(shè)計(jì)時(shí)能夠自動(dòng)優(yōu)化其排布方式，智能確定最優(yōu)的開孔位置，并對(duì)位置進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，保障開孔洞效率的同時(shí)也提升了其科學(xué)性。

3.1.3 施工安全管理

施工安全是建設(shè)項(xiàng)目開展的基礎(chǔ)，也是建筑工程的基本要求，且施工安全管理對(duì)于項(xiàng)目質(zhì)量、工期、成本也都有著一定的影響效應(yīng)。通過有效的施工安全管理，能夠大大降低施工過程中安全問題發(fā)生的概率，并減小因安全事故造成的經(jīng)濟(jì)損失。在施工安全管理中引入BIM技術(shù)，即可對(duì)施工過程展開模擬分析，并識(shí)別其中存在的安全隱患及高風(fēng)險(xiǎn)操作，指導(dǎo)技術(shù)人員制定與之相應(yīng)的技術(shù)手段，盡可能地降低存在的風(fēng)險(xiǎn)。具體來說，BIM技術(shù)在施工安全管理中的應(yīng)用主要可歸為以下幾個(gè)方面：

（1）模擬施工開展過程

基于BIM技術(shù)平臺(tái)，能夠在計(jì)算機(jī)終端中對(duì)施工操作完成預(yù)先的模擬，并對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)的概率進(jìn)行計(jì)算，此外還可指出該問題發(fā)生的主要原因及影響因素，在不影響施工基本要求的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善施工方案。在這一過程中，除了依賴于計(jì)算機(jī)軟件的運(yùn)算外，還需要人工參與對(duì)終端反饋的信息進(jìn)行二次處理，并對(duì)方案的修訂作出主觀判斷。譬如，對(duì)于施工中存在的高空墜物、吊裝事故等問題，可以基于軟件運(yùn)算給出的指導(dǎo)意見加強(qiáng)安全設(shè)備的配置、完善安全制度的制定，形成具有針對(duì)性的修訂策略，從源頭上抑制風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展，強(qiáng)化安全預(yù)防能力。同時(shí)，也可針對(duì)于運(yùn)算結(jié)果總結(jié)與其相應(yīng)的高風(fēng)險(xiǎn)事故及其處理方法，形成一套具有足夠預(yù)防性與實(shí)用性的安全手冊(cè)，為施工人員提供安全警示意義，使其能夠了解到事故發(fā)生的主要原因及其控制要素，調(diào)動(dòng)安全事故控制意識(shí)與處理能力，降低事故發(fā)生的概率。

（2）安全識(shí)別與防護(hù)

借助于BIM技術(shù)的施工模擬以及電算分析，可以生成有效的防護(hù)措施，譬如對(duì)于施工中開設(shè)洞口的位置其自身具有突出的安全風(fēng)險(xiǎn)，也是安全事故的高發(fā)位置，所以在實(shí)際工程中都會(huì)在洞口附近設(shè)置一定的防護(hù)措施，譬如攔截網(wǎng)、防護(hù)桿等等，來將施工環(huán)境控制在相對(duì)安全、穩(wěn)定的狀態(tài)下，防止安全事故的發(fā)生。在BIM技術(shù)的幫助下，防護(hù)措施及防護(hù)位置的確定將具有更好的科學(xué)性與可靠性，并且能夠借助于相關(guān)軟件生成具有可視化的施工細(xì)節(jié)圖，降低施工難度。

3.2 工程進(jìn)度管理

3.2.1 工程進(jìn)度預(yù)測(cè)

通過在BIM軟件中輸入基本工程參數(shù)即可生成與其相應(yīng)的三維進(jìn)度管理模型，并在施工過程中根據(jù)實(shí)際進(jìn)度情況對(duì)模型進(jìn)行即時(shí)同步，來保障模型預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)具有動(dòng)態(tài)性與真實(shí)性[10]。在BIM進(jìn)度預(yù)測(cè)模型生產(chǎn)后，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)首先對(duì)其進(jìn)度目標(biāo)進(jìn)行核查，若與設(shè)計(jì)不符則應(yīng)檢查建模初始參數(shù)，對(duì)于存在取值不當(dāng)?shù)牟糠謶?yīng)通過試驗(yàn)反復(fù)確定，以此來確保模型的可靠性。在施工過程中，技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)將模型預(yù)測(cè)與實(shí)際進(jìn)度相比對(duì)，對(duì)于存在差異的應(yīng)分析其原因并采取有效的措施及時(shí)校正與優(yōu)化，使得實(shí)際工程情況能夠按照預(yù)定計(jì)劃進(jìn)行，避免逾期問題的發(fā)生。

3.2.2 工程進(jìn)度的管理

在工程進(jìn)度的管理上，根據(jù)控制層次的不同可大致分為實(shí)施控制和動(dòng)態(tài)控制兩個(gè)部分，其中前者即指在BIM進(jìn)度預(yù)測(cè)模型的參考下對(duì)施工過程進(jìn)行全程、即時(shí)的監(jiān)管，并將實(shí)際進(jìn)度與預(yù)測(cè)進(jìn)度相比對(duì)分析偏差產(chǎn)生的原因，以此來規(guī)避造成逾期的因素。對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生工期滯后問題的，應(yīng)立即采取手段防止進(jìn)度差的進(jìn)一步擴(kuò)大，并分析其成因從根本上解決進(jìn)度滯后問題；而后者則是在施工開展的同時(shí)利用BIM技術(shù)對(duì)施工的各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)管控，將進(jìn)度、質(zhì)量作為同等重要的指標(biāo)列入考核內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度的統(tǒng)一?？傮w來說，在建筑工程施工環(huán)節(jié)的進(jìn)度管理中，技術(shù)人員需要密切關(guān)注工程開展情況，并基于項(xiàng)目需求采用BIM技術(shù)建立全面的三維模型，在動(dòng)態(tài)模擬演示中強(qiáng)化對(duì)于各個(gè)施工細(xì)節(jié)的可視化管理。

4 總結(jié)

BIM技術(shù)作為近些年在建筑行業(yè)內(nèi)得到重大關(guān)注與廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)高新技術(shù)，其具備突出的科學(xué)性，能夠?qū)?xiàng)目全周期內(nèi)工程開展的方方面面進(jìn)行監(jiān)管，通過可視化的三維模型，為施工進(jìn)度、成本、質(zhì)量的平衡提供可靠的保障。相較于其他管理方法，BIM技術(shù)除了可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的智能優(yōu)化，同時(shí)還能夠?qū)εc施工相關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)予以有效控制，提出最具競(jìng)爭(zhēng)力的施工方案。