BIM技術(shù)在施工過程質(zhì)量管理中的應(yīng)用研究

徐鑫乾，陳 磊，許 奇

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我國建筑行業(yè)正處于新興技術(shù)蓬勃發(fā)展時期，同時，項目前期研究和設(shè)計深度不夠等情況大量存在，加上參與主體對工程目標的預(yù)期差異，以及一系列復(fù)雜的外部環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致施工過程中經(jīng)常會出現(xiàn)質(zhì)量缺陷[1]。建筑工程質(zhì)量控制是針對建設(shè)施工階段，以項目質(zhì)量需求為標準，在工程合同的約束下，通過一系列技術(shù)作業(yè)、現(xiàn)場活動、措施方法等，使工程質(zhì)量達到質(zhì)量標準的過程。

1 BIM技術(shù)在施工階段的價值體現(xiàn)

隨著建筑業(yè)信息化技術(shù)的發(fā)展，建筑信息模型技術(shù)（Building Information Modeling,BIM）逐步在行業(yè)中受到關(guān)注。目前BIM技術(shù)在國內(nèi)建筑行業(yè)施工階段的應(yīng)用的主要價值體現(xiàn)在以下方面：（1）在施工前的準備階段，通過BIM技術(shù)的模型檢測和碰撞功能等進行合規(guī)性、合理性分析；（2）在施工設(shè)計階段，通過BIM技術(shù)的可視化、可量化、數(shù)據(jù)量表可導(dǎo)出性等功能進行全專業(yè)建模、參數(shù)化加工、圖紙深化設(shè)計、施工現(xiàn)場平面布置及工藝和施工進度動畫模擬；（3）在現(xiàn)場施工實施階段，通過BIM技術(shù)進行進度、成本和安全等方面的輔助管理。

文章對比了應(yīng)用BIM技術(shù)的質(zhì)量控制與傳統(tǒng)質(zhì)量控制的不同，凸顯了BIM技術(shù)的優(yōu)勢，提出了BIM技術(shù)實際應(yīng)用于施工過程的方法。

2 應(yīng)用BIM技術(shù)的質(zhì)量控制與傳統(tǒng)質(zhì)量控制比較

2.1 產(chǎn)品質(zhì)量控制的時間位置

傳統(tǒng)質(zhì)量控制更加注重對產(chǎn)品的事后控制，把重心放在對產(chǎn)品質(zhì)量的檢查上。事實上，由于建筑產(chǎn)品具有復(fù)雜性及不可逆性的特征，同時，復(fù)雜多變的施工環(huán)境也會引發(fā)很多質(zhì)量風(fēng)險，對于事后檢查控制中發(fā)現(xiàn)的不合格產(chǎn)品，往往需要返工，甚至可能會破壞質(zhì)量合格的其他產(chǎn)品。因此，質(zhì)量控制的重心應(yīng)轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品形成過程中的工序質(zhì)量控制上。BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠很好地解決這一問題[2]。根據(jù)存儲了豐富信息的BIM模型，相關(guān)人員可以對現(xiàn)場使用的材料等進行追蹤，通過可視化技術(shù)及模擬技術(shù)，對每道工序的質(zhì)量進行有效的管理，同時更要強調(diào)事前及事中控制，降低質(zhì)量風(fēng)險，提高產(chǎn)品質(zhì)量[3]。

2.2 責(zé)任主體間的協(xié)作關(guān)系

建筑工程質(zhì)量問題的形成通常需要考慮多主體性的影響，通過多主體的協(xié)作關(guān)系保障工程質(zhì)量的完善，這一過程涉及的責(zé)任主體包括建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位及質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)等。傳統(tǒng)的質(zhì)量控制中，施工單位往往是質(zhì)量責(zé)任的主要承擔(dān)方，由監(jiān)理單位對工程質(zhì)量進行把關(guān)，而其他如建設(shè)單位、設(shè)計單位等，其本身對質(zhì)量也負有不可推卸的責(zé)任。然而在實際的過程中，各個責(zé)任主體之間缺乏相應(yīng)的支持與協(xié)調(diào)，在信息的溝通方面不夠全面及時，信息資源共享程度較低。BIM則提供了一種集成化的質(zhì)量控制模式，能夠?qū)崿F(xiàn)各參與方的有效協(xié)調(diào)[4]。通過BIM技術(shù)，各個責(zé)任主體可以將自己的需求匯總上傳到統(tǒng)一的信息平臺上，并根據(jù)各方需要來接收、處理信息。

2.3 質(zhì)量信息的管理和傳遞

現(xiàn)代建設(shè)項目往往規(guī)模較大，其涉及的與質(zhì)量相關(guān)的文件繁多，信息量巨大。質(zhì)量信息多以文檔形式存儲，查詢參考及調(diào)用不便。在信息傳遞的過程中，往往因項目的復(fù)雜性，各參與主體對項目的理解深度不一致，而造成信息流失、失真等問題。時間屬性、空間屬性和構(gòu)件幾何信息屬性是BIM技術(shù)在質(zhì)量管控方面所提供的核心要素，相關(guān)屬性信息通過與質(zhì)量信息的映射關(guān)系進行匯總，并在BIM模型或者協(xié)同管理平臺中存儲，將質(zhì)量控制規(guī)范、標準的要求整合在一個可視化三維數(shù)據(jù)庫中，使結(jié)構(gòu)化的信息便于調(diào)用。質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫與BIM模型的有機結(jié)合可以使項目各參與方對具有質(zhì)量屬性的BIM模型進行統(tǒng)一的查詢，避免了信息傳遞的失真，同時也避免了各參與方對質(zhì)量要求理解不一致而產(chǎn)生的問題。

2.4 技術(shù)質(zhì)量控制

建筑產(chǎn)品的合格合規(guī)性判斷首先取決于施工技術(shù)的正確性和合規(guī)性，這其中需要考慮到的問題包括施工工序與施工工藝、建筑施工材料的配比、施工機械的型號選擇等，這些問題對施工技術(shù)的實施都具有重要的影響。這一過程中，現(xiàn)場施工操作人員由于經(jīng)驗、專業(yè)和個人素質(zhì)的不同會形成施工水平的個體性差異，進而對施工圖的理解也會有所偏差，因此受技術(shù)水平的影響，施工作業(yè)質(zhì)量和水平是不完全相同的。對于管理人員而言，其自身對具體施工技術(shù)不完全了解，對工藝流程實現(xiàn)標準化的訴求也日益增強。在施工作業(yè)實施之前，管理人員可以利用BIM技術(shù)進行事先的現(xiàn)場模擬和施工方案可行性仿真，進一步根據(jù)模擬仿真分析給予一線施工作業(yè)人員標準化、指導(dǎo)性的作業(yè)意見，以確保施工流程、施工工藝、作業(yè)技術(shù)等方面的準確性，從而防止在施工作業(yè)信息的共享和傳達過程中出現(xiàn)理解性或者流程性誤差，確保計劃與實施過程一致。在施工的過程中，施工人員及質(zhì)量檢查人員可以通過BIM技術(shù)與AR技術(shù)的結(jié)合，在真實的環(huán)境中呈現(xiàn)三維模型或施工動畫等，對重難點項目施工進行實時有效的指導(dǎo)，避免因技術(shù)上的失誤而影響施工質(zhì)量。

3 BIM技術(shù)在施工過程質(zhì)量控制中的實際應(yīng)用

3.1 三維技術(shù)交底

三維技術(shù)交底的管控節(jié)點主要針對工程復(fù)雜及關(guān)鍵節(jié)點，包括隱蔽工程、防水工程等重點難點的環(huán)節(jié)和部位。三維技術(shù)交底環(huán)節(jié)需要責(zé)任主體協(xié)作單位包括建設(shè)單位、施工單位和監(jiān)理單位協(xié)同建立具有質(zhì)量控制屬性的BIM模型。通過施工過程模擬，對重難點項目進行技術(shù)交底，使質(zhì)量管理的各參與人員對建筑質(zhì)量要求有一個全面的認識。

3.2 基于構(gòu)件的質(zhì)量監(jiān)控

（1）構(gòu)件材料的質(zhì)量監(jiān)控。對構(gòu)件材料進行嚴格的質(zhì)量控制，確保其質(zhì)量符合要求，BIM可以按照時間維度、空間維度及構(gòu)件分類等對質(zhì)量進行監(jiān)控。時間維度及空間維度的監(jiān)控方法需要進行進一步的開發(fā)，在構(gòu)件維度上，通過在建筑信息模型中添加相關(guān)構(gòu)件的質(zhì)量信息，如規(guī)范標準規(guī)定的材質(zhì)要求、構(gòu)件產(chǎn)品合格證書等信息，在材料進場驗收的過程中保證材料的質(zhì)量要求。同時，可將材料的相關(guān)質(zhì)量信息上傳到質(zhì)量管理平臺，以便驗收時可以及時查看與調(diào)用。

（2）構(gòu)件施工的質(zhì)量監(jiān)控。通過在建筑信息模型中添加規(guī)范等標注的施工質(zhì)量要求信息，使一線操作人員能隨時查看施工質(zhì)量要求，尤其是對尺寸偏差的判定方面。由于規(guī)范規(guī)定的尺寸偏差往往比較復(fù)雜，如果只在最后的驗收階段進行測量檢驗，一旦發(fā)現(xiàn)不合格的構(gòu)件就需要重新返工整改，這樣會嚴重浪費時間，降低施工效率，且有可能因此影響到下一道工序的施工。同時，在構(gòu)件施工的過程中，對關(guān)鍵工序可進行三維可視化模擬，方便一線工作人員熟悉施工工藝及流程，避免因出現(xiàn)技術(shù)性的失誤而降低工程質(zhì)量。通過建立構(gòu)件的質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫，可以形成工程所涉及構(gòu)件的數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)庫與BIM模型中對應(yīng)的構(gòu)件相關(guān)聯(lián)，能夠更好地達到質(zhì)量監(jiān)控的目的。

3.3 質(zhì)量偏差對比

在現(xiàn)場管理的過程中，需要針對施工現(xiàn)狀及設(shè)計模型對比，檢查施工偏差，如存在不符合質(zhì)量標準的允許偏差，則要進行改動及修正，督促責(zé)任人進行整改，再根據(jù)整改結(jié)果核對質(zhì)量目標，并存檔管理。通過BIM技術(shù)與AR技術(shù)的結(jié)合，可以進行有效的質(zhì)量偏差判定[5]。施工后質(zhì)量檢查主要包括施工人員自檢、質(zhì)檢員和管理人員的檢驗審核。工人可以在完工之后先進行自檢，以便主動發(fā)現(xiàn)和消除缺陷和錯誤。將BIM技術(shù)與AR技術(shù)進行施工偏差判定的主要步驟如下：將BIM模型作為質(zhì)量檢查的依據(jù)，通過AR程序?qū)⒛Ｐ团c標識按對應(yīng)關(guān)系匹配成功，在說明標識和實體構(gòu)件的位置信息之后，工人可將相應(yīng)標識放置到已完成工程的指定位置，AR程序與BIM模型進行對比之后可以很快識別其中的缺陷，將這些缺陷信息通過系統(tǒng)和平臺傳回管理人員的手中，管理人員可對其發(fā)布整改的指令，通過重復(fù)的檢查直至合格。這樣一來管理人員可以在施工的過程中隨時對質(zhì)量進行控制，而不必等到工程結(jié)束之后到工程現(xiàn)場進行檢驗。

3.4 質(zhì)量信息整理與反饋

在施工過程中，及時收集在質(zhì)量檢查過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，形成大數(shù)據(jù)的平臺。施工單位可主要關(guān)注材料、設(shè)備質(zhì)量及施工記錄的信息；監(jiān)理單位主要關(guān)注驗收質(zhì)量信息的整理與統(tǒng)計；建設(shè)單位從整體關(guān)注工程質(zhì)量。通過對數(shù)據(jù)的不斷更新，使與之相關(guān)聯(lián)的BIM模型中的信息也不斷得到處理與更新。通過計算機系統(tǒng)相關(guān)軟件的開發(fā)，提供精準的質(zhì)量分析報告，監(jiān)督質(zhì)量問題。

4 結(jié)束語

文章通過對應(yīng)用BIM技術(shù)的質(zhì)量管理全過程節(jié)點的細節(jié)分析，強調(diào)和總結(jié)了BIM技術(shù)在工程質(zhì)量管理中的優(yōu)越性，分析了BIM技術(shù)對各主要環(huán)節(jié)作業(yè)實施的影響，以及對工程項目最終質(zhì)量的影響，并分析了BIM技術(shù)在施工過程中的實際應(yīng)用，為BIM技術(shù)應(yīng)用于施工過程質(zhì)量管理提供了相關(guān)參考。