基于BIM的EPC項目全過程信息化管控技術(shù)研究

徐志斌

漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南 漯河 462002

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），是一種應(yīng)用于項目全壽命周期的信息化管理手段，通過對項目的信息化、數(shù)據(jù)化模型整合，在項目策劃、設(shè)計、采購、施工和運(yùn)維過程中實現(xiàn)信息共享和傳遞，為參建各方提供協(xié)同工作的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并利用模型中的數(shù)據(jù)與信息發(fā)現(xiàn)工程中的各種問題進(jìn)行高效應(yīng)對。傳統(tǒng)工程項目管理過程中存在的諸如總投資因設(shè)計過程中的錯、漏、碰、缺導(dǎo)致超出預(yù)算，工期、質(zhì)量安全難以控制，建成后的產(chǎn)品與效果圖有較大出入等問題，隨著BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用得到了極大的改善。BIM技術(shù)具備的可視化、協(xié)同性、模擬性、可優(yōu)化和可出圖等優(yōu)越性，在節(jié)約項目成本、縮短工期、提高項目質(zhì)量和生產(chǎn)效率方面發(fā)揮了重要作用。

1 BIM技術(shù)介紹

BIM的“B”是building，建筑的意思?！癐”是information，信息的意思?！癕”有兩種理解，一種是modeling，模擬的意思，另一種是management。所以BIM有兩種解釋，一種是計算機(jī)模擬的建筑設(shè)計信息系統(tǒng)，一種是計算機(jī)管理的建筑信息系統(tǒng)。

美國的國家BIM標(biāo)準(zhǔn)（NBIMS）對BIM的定義為，“BIM是利用數(shù)字模型對項目進(jìn)行設(shè)計、施工和運(yùn)營的過程”?！癇IM是一個建設(shè)項目物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)；BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關(guān)這個建設(shè)項目的信息系統(tǒng)”。

BIM技術(shù)的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為這個模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。BIM系統(tǒng)貫穿著整個建筑的生命周期，無論是設(shè)計人員、施工人員、使用人員和管理人員都可以通過BIM技術(shù)所給出的信息和分析結(jié)果，在建筑的整個生命周期內(nèi)進(jìn)行交互。

BIM技術(shù)與CAD是有著本質(zhì)的區(qū)別的。CAD是二維平面的設(shè)計，通過線條進(jìn)行繪圖，是單純的二維幾何表達(dá)。CAD設(shè)計圖紙是各個建筑專業(yè)設(shè)計分開完成的，是單一的設(shè)計表達(dá)交付。而BIM系統(tǒng)是三維的設(shè)計，是在二維設(shè)計的基礎(chǔ)上集成，并進(jìn)行三維建模，在建模的過程中進(jìn)行碰撞檢測和優(yōu)化，然后根據(jù)結(jié)果再反向?qū)Ω鱾€設(shè)計專業(yè)提出優(yōu)化要求。各個設(shè)計專業(yè)優(yōu)化設(shè)計后再集成，進(jìn)行三維建模優(yōu)化、碰撞檢測。如此反復(fù)多輪，直到建立了“所見即所得”的整體建筑設(shè)計，以最終結(jié)果導(dǎo)向指導(dǎo)細(xì)部設(shè)計，確保設(shè)計最優(yōu)，有沖突的地方在施工前全部優(yōu)化解決。所以BIM和CAD是不同的，是一次技術(shù)和理念上的更新[1]。

2 BIM應(yīng)用特點

①視覺輕量化模型。BIM信息模型可以輕量級上傳到云端，利用可視化模型對施工方案進(jìn)行優(yōu)化和模擬，管理人員可以根據(jù)模型隨時向施工人員進(jìn)行可視化交底，從而更直觀地了解現(xiàn)場的空間關(guān)系。②高效的設(shè)計協(xié)調(diào)。在EPC項目中，利用BIM平臺協(xié)調(diào)各單位對設(shè)計變更進(jìn)行整理，減少信息不對稱，減少設(shè)計引起的施工差錯，使其更高效、更及時。③任務(wù)包分配管理。管理人員在平臺上發(fā)布信息化任務(wù)包，利用平臺承包記錄實現(xiàn)對施工任務(wù)的全過程跟蹤監(jiān)督。

3 BIM的EPC項目全過程信息化管控技術(shù)措施

3.1 BIM在項目策劃階段的應(yīng)用

在項目前期策劃階段，結(jié)合周圍環(huán)境模擬項目實際情況，建立BIM的初步模型。該模型可以從任意角度評估項目觀感效果，并作為各參與方信息溝通的平臺。通過這個平臺，不僅可以進(jìn)行設(shè)計意圖的展示，還能結(jié)合各參與方的意見直觀地進(jìn)行項目外觀、朝向、功能、布局和景觀的調(diào)整，提供多方案精心比選，從而得到業(yè)主最滿意的效果。項目環(huán)境分析是項目可行性研究的重要指標(biāo)，主要包括風(fēng)環(huán)境、采光環(huán)境、噪聲環(huán)境和溫度、能耗等。應(yīng)用BIM技術(shù)可將這些指標(biāo)在環(huán)境模型中進(jìn)行模擬分析，大大提高了計算效率。在同一個平臺結(jié)合通風(fēng)、采光和溫度進(jìn)行分析，得到的數(shù)據(jù)更加全面科學(xué)，分析結(jié)果能夠更加準(zhǔn)確地調(diào)整方案，對建筑的生態(tài)節(jié)能設(shè)計和建造良好的人居環(huán)境有著很大的意義。

3.2 規(guī)劃設(shè)計階段

①業(yè)主、總控方的主要工作：確定《設(shè)計階段的BIM實施方案》，開展設(shè)計階段的BIM應(yīng)用監(jiān)控。②設(shè)計、咨詢方的主要工作：設(shè)計方按照合約規(guī)定，開展施工圖設(shè)計及對應(yīng)模型的建立，在實施過程中開展與設(shè)計相關(guān)的BIM應(yīng)用，并提交設(shè)計BIM應(yīng)用成果。在此階段，設(shè)計方與咨詢方配合，結(jié)合造價控制進(jìn)行限額設(shè)計，最后按確定的BIM模型、工程量進(jìn)行招標(biāo)控制價編制。③政府監(jiān)管的主要工作：建設(shè)、規(guī)劃、財政、審圖、代建、造價、質(zhì)檢等部門參與項目的設(shè)計、招標(biāo)階段監(jiān)管報備控制，包括圖紙審核、項目模型審核、造價控制等方面的監(jiān)管工作[2]。

3.3 BIM模型建立

根據(jù)圖紙，建立BIM模型，并保證BIM模型的完整性，結(jié)構(gòu)模型如管井、扶欄、結(jié)構(gòu)柱帽等細(xì)部模型均應(yīng)建模；構(gòu)件位置、標(biāo)高、預(yù)留孔洞、所屬樓層和幾何信息、參數(shù)正確，與施工圖相符（如圖1所示）。

圖1 BIM綜合模型

建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等分專業(yè)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)式建模，標(biāo)高區(qū)分，突出空間關(guān)系，類型分明。設(shè)備模型應(yīng)完整、連接正確；設(shè)備管線類型、系統(tǒng)命名應(yīng)與施工圖一致；設(shè)備管線應(yīng)按施工圖正確設(shè)置材質(zhì)；施工圖中的各類閥門應(yīng)在BIM模型中反映；相應(yīng)管道應(yīng)正確設(shè)置坡道及保溫層等；機(jī)械設(shè)備、衛(wèi)生潔具模型應(yīng)大致反映實際尺寸與形狀。

將多專業(yè)的模型進(jìn)行鏈接，通過此協(xié)同的方式減少各專業(yè)之間由于溝通不暢或溝通不及時導(dǎo)致的錯、漏、碰、缺，真正實現(xiàn)所有圖紙信息的準(zhǔn)確性，提升審圖效率、設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。根據(jù)施工方案（如外腳手架方案、施工升降機(jī)方案），建立好各種設(shè)施、機(jī)械與結(jié)構(gòu)模型的關(guān)系。

3.4 實施任務(wù)

管理人員根據(jù)班組施工任務(wù)包，利用平臺上的模型對現(xiàn)場預(yù)留預(yù)埋、機(jī)電管線安裝進(jìn)行施工指導(dǎo)，并隨時比對施工完成情況。

根據(jù)現(xiàn)場施工的推進(jìn)，管理人員對工作任務(wù)的進(jìn)度、質(zhì)量、安全進(jìn)行全過程監(jiān)管，一旦發(fā)現(xiàn)任務(wù)滯后，采取相應(yīng)措施。發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量及安全問題，在平臺上下發(fā)整改任務(wù)包，通過移動端拍照上傳至平臺，如果超時未完成或者整改任務(wù)包未解決，則會一直顯示警報，管理人員可根據(jù)情況對班組進(jìn)行處罰措施。

班組完成任務(wù)包的工作內(nèi)容或者完成整改通知以后，通過拍照上傳，經(jīng)管理人員平臺驗收或者現(xiàn)場驗收確認(rèn)后，即可封閉該工作包，形成記錄保存于管理平臺，實現(xiàn)施工各環(huán)節(jié)的有效管控和信息化存檔目標(biāo)（如圖2所示）[3]。

圖2 施工任務(wù)包

3.5 自動算量、自動編制清單、造價管理

BIM系統(tǒng)的本質(zhì)就是將多種設(shè)計圖進(jìn)行三維構(gòu)建，使得大家可以在一個統(tǒng)一的平臺上溝通。所以BIM系統(tǒng)可以對設(shè)計圖上的設(shè)備、管線長度、配件、主輔材進(jìn)行較為精細(xì)的統(tǒng)計和算量，并且可以自動生成清單。對于招投標(biāo)、造價管理工作非常方便，并且省去了一大筆費用。

3.6 基于BIM技術(shù)的在建項目變更管理內(nèi)容

工程變更管理對整個項目管理的意義重大，但多數(shù)建設(shè)項目在工程變更的處理方式上存在滯后，變更信息的傳遞存在斷層、不準(zhǔn)確、不及時的現(xiàn)象?；贐IM技術(shù)的設(shè)計變更管理，在設(shè)計變更發(fā)生時，可通過共享的BIM模型實現(xiàn)對變更信息的動態(tài)管理，建模人員對模型做出修改后，其他參建人員所獲得的模型數(shù)據(jù)也隨之更新，信息可實時反映、快速傳遞。

某EPC項目中，因濕陷性黃土地質(zhì)條件，導(dǎo)致部分風(fēng)管布置方案發(fā)生變化。BIM平臺設(shè)計工程師操作項目管理系統(tǒng)，啟動變更流程，形成變更申請，上傳至BIM模型服務(wù)器；設(shè)計人員直接修改BIM模型的同時，還可以準(zhǔn)確及時地進(jìn)行變更工程量及施工工藝的統(tǒng)計，以便精準(zhǔn)有效地完善設(shè)計聯(lián)系單，修改情況將會被BIM平臺記錄，形成變更模型。造價工程師在BIM5D系統(tǒng)中根據(jù)申請內(nèi)容完成工程量計算、計價、資料準(zhǔn)備等工作，并將相關(guān)變更工程量表和計價信息按照流程傳遞給項目經(jīng)理審批，自動形成變更記錄。這些過程都通過變更單與相關(guān)的模型綁定，任何時間點都可以通過模型服務(wù)器進(jìn)行查詢，方便結(jié)算工作[4]。

3.7 施工竣工階段

①業(yè)主、總控方的主要工作：根據(jù)《招標(biāo)階段的BIM實施方案》《施工階段的BIM實施方案》，進(jìn)行施工階段前期準(zhǔn)備工作，利用“互聯(lián)網(wǎng)+BIM”技術(shù)，按合約規(guī)定對施工階段進(jìn)行過程總控管理。②設(shè)計、咨詢、施工、監(jiān)理等參與方的主要工作：各參與方根據(jù)合約，分別實施BIM應(yīng)用，并將應(yīng)用成果通過總控管理平臺進(jìn)行信息的上傳、下載，達(dá)到全過程信息精細(xì)化、調(diào)理化、透明化、共享化。③政府監(jiān)管的主要工作：建設(shè)、規(guī)劃、財政、審圖、代建、造價、質(zhì)檢等部門參與項目的施工竣工段監(jiān)管報備控制，包括質(zhì)量安全監(jiān)控、項目決算、項目后期評價、指標(biāo)大數(shù)據(jù)積累等方面的監(jiān)管工作。

3.8 運(yùn)營維護(hù)階段

維護(hù)保養(yǎng)管理：定期對系統(tǒng)進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)，使系統(tǒng)能夠不斷地正常運(yùn)行；空間管理：對系統(tǒng)空間進(jìn)行定期的清理，把沒用的或者錯誤的信息進(jìn)行處理；資產(chǎn)管理：定期對項目開始運(yùn)營到現(xiàn)在為止的資金進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)籌和匯總；應(yīng)急管理：對系統(tǒng)的各項應(yīng)用進(jìn)行第二方案的準(zhǔn)備，以防止出現(xiàn)問題導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作的狀況；能源管理：經(jīng)常對系統(tǒng)能源進(jìn)行檢查，讓系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行[5]。

4 結(jié)束語

綜上所述，BIM在EPC工程項目建設(shè)中具有非常重要的應(yīng)用價值，對于傳統(tǒng)項目管理而言，BIM技術(shù)的發(fā)展不僅是工具上的創(chuàng)新，更是工作模式上的改變。BIM技術(shù)提供了一個開放平臺，將各個專業(yè)、各參與方、各階段進(jìn)行整合，實現(xiàn)了信息的互通，在質(zhì)量、安全、成本、進(jìn)度方面發(fā)揮重大價值。未來隨著與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的進(jìn)一步結(jié)合，相信BIM技術(shù)將在項目管理中獲得更大的發(fā)揮空間。