BIM在工程項(xiàng)目中的精細(xì)化控制管理研究

唐國順　覃川　靳俊龍

摘要：近些年來，基于BIM的信息技術(shù)的在建筑工程項(xiàng)目的控制管理應(yīng)用得到一定的拓展，在建筑產(chǎn)業(yè)占有著愈加重要的地位。然而，BIM技術(shù)在實(shí)際復(fù)雜工程項(xiàng)目管理中的全面實(shí)施不夠成熟和完善。本文先研究了BIM技術(shù)在工程中的應(yīng)用特點(diǎn)與優(yōu)勢，再通過確定建立BIM控制管理體系模型的步驟，構(gòu)建了基于BIM技術(shù)的從技術(shù)架構(gòu)到造價、設(shè)計(jì)、施工全方面的項(xiàng)目精細(xì)化控制管理體系，從而實(shí)現(xiàn)常態(tài)化的精細(xì)化工程管理模式。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目管理;BIM技術(shù);模型建立;精細(xì)化控制

中圖分類號：TU17? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A???? 文章編號：2096-6903（2021）02-0000-00

0 引言

隨著我國城市化的不斷推進(jìn)和社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，復(fù)雜的大型高層工程項(xiàng)目逐漸出現(xiàn)在城市當(dāng)中。由于傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目中存在著大量的不同工程階段以及不同專業(yè)間的碰撞與矛盾，會使整個項(xiàng)目的順利面臨許多困難。在現(xiàn)代化建筑科學(xué)技術(shù)中，BIM技術(shù)作為先進(jìn)的技術(shù)理念為我國建筑行業(yè)的飛速發(fā)展提供了良好的契機(jī)，不僅優(yōu)化了決策流程和成本控制，而且改變了傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理模式、管理人員的管理觀念。隨著基于BIM技術(shù)的管理技術(shù)在我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展，控制管理的流程化、規(guī)范化和精細(xì)化將會是大勢所趨。在信息社會的潮流中，BIM技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用必將引領(lǐng)行業(yè)的再一次重大變革。

1 BIM技術(shù)

1.1 BIM的概念

BIM英文全稱為Building Information Modeling，稱作建筑信息模型。BIM技術(shù)集合了工程項(xiàng)目的完整生命周期內(nèi)所有的相關(guān)信息，將整個工程項(xiàng)目的全部結(jié)構(gòu)模型信息、建筑功能要求以及各個構(gòu)件性能要求綜合到一個獨(dú)立的工程建筑模型中。此外，BIM也涵蓋了項(xiàng)目的施工過程、成本控制、運(yùn)維管理等相關(guān)的過程信息。BIM技術(shù)能將建筑工程的幾何特性和功能特性進(jìn)行數(shù)字信息表達(dá)，進(jìn)而在建筑全生命周期中提供值得信賴的建筑信息資源共享的平臺。BIM技術(shù)在復(fù)雜的大型建筑工程項(xiàng)目中發(fā)揮著重要的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)價值。

1.2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM技術(shù)的實(shí)施體現(xiàn)出建筑信息集成和聯(lián)動的特點(diǎn)。BIM技術(shù)是以三維數(shù)字模型和參數(shù)化關(guān)聯(lián)技為基礎(chǔ)進(jìn)行模型的創(chuàng)建。建筑工程的墻、柱、梁、門、窗等構(gòu)件以及其他各個部分的相關(guān)數(shù)據(jù)信息都集中在統(tǒng)一的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，并且各個數(shù)據(jù)之間都存在內(nèi)部參數(shù)關(guān)系。因此，在修改部分構(gòu)件時，其他數(shù)據(jù)信息會隨之關(guān)聯(lián)性修改。此外，基于數(shù)字信息技術(shù)的BIM軟件系統(tǒng)在實(shí)施建模過程中也表現(xiàn)出極強(qiáng)的協(xié)調(diào)性、統(tǒng)一性。在BIM模型建立后，軟件可以即時導(dǎo)出平面圖、立面圖、剖面圖等各種建筑二維圖紙。BIM軟件系統(tǒng)構(gòu)建了各種建筑工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)之間實(shí)時的關(guān)聯(lián)，并且使用多模式的信息表達(dá)和數(shù)據(jù)傳輸途徑，進(jìn)而為信息的實(shí)時同步提供了高效、快捷的共享環(huán)境。因此BIM的協(xié)調(diào)一致性能避免因時間和空間差異造成數(shù)據(jù)共享的偏差，使建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與圖紙保持同步更新。

運(yùn)用BIM技術(shù)能夠服務(wù)工程項(xiàng)目的整個生命周期的數(shù)據(jù)交換和共享。BIM可以將建設(shè)項(xiàng)目不同階段、不同專業(yè)類別的工作信息集成到一個單一的信息模型中。由于各種信息被全部保存并建立參數(shù)關(guān)聯(lián)，因此能一定程度上消除傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中跨行業(yè)、跨階段的信息缺失，也減少行業(yè)隔離產(chǎn)生的資源浪費(fèi)現(xiàn)象以及有效避免不同專業(yè)之間的碰撞和誤差。

2 BIM模型建立

2.1 MEP項(xiàng)目創(chuàng)建

工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作應(yīng)作為一個整體看待，建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、以及機(jī)電等專業(yè)設(shè)計(jì)工作應(yīng)當(dāng)及時進(jìn)行信息傳遞和共享。一般來說，給排水、暖通、機(jī)電等專業(yè)BIM模型的創(chuàng)建是以建筑模型與結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)進(jìn)行的。在建立管線系統(tǒng)BIM模型之前，首先應(yīng)創(chuàng)建一個MEP項(xiàng)目，通過選定所需的樣板文件，實(shí)現(xiàn)建筑工程的每個度量單位等重要信息的設(shè)置。在進(jìn)行構(gòu)建工程項(xiàng)目的給排水、暖通、機(jī)電等專業(yè)管線系統(tǒng)BIM模型的同時，模型信息通過接口轉(zhuǎn)入到MEP項(xiàng)目的文件中，從而初步構(gòu)建起該工程的管線系統(tǒng)BIM模型。與此同時，在工程出現(xiàn)項(xiàng)目變更設(shè)計(jì)要求時，MEP項(xiàng)目的文件能準(zhǔn)確、快速地為暖通、給排水等專業(yè)設(shè)計(jì)師提供相關(guān)設(shè)計(jì)調(diào)整信息，大大提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)管理工作的執(zhí)行效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.2 管線系統(tǒng)BIM模型的創(chuàng)建

由于給排水、暖通、機(jī)電等專業(yè)中的管道數(shù)量多、排布復(fù)雜，因此建立準(zhǔn)確可視的三維立體模型就顯得十分重要。運(yùn)用BIM技術(shù)形成的三維空間模型能準(zhǔn)確、直觀可視地滿足給排水、暖通、機(jī)電等專業(yè)的設(shè)計(jì)需求。構(gòu)建的管線系統(tǒng)BIM模型能精確地展現(xiàn)管線的空間布局位置，以便工程師及時發(fā)現(xiàn)不合理的管線空間布局，進(jìn)而提高了工程施工效率、保障了建筑的施工質(zhì)量。

機(jī)電設(shè)備為給排水、暖通專業(yè)設(shè)備的工作提供動力。因此在構(gòu)建管線系統(tǒng)BIM模型時，應(yīng)在熟悉建筑不同區(qū)域功能以及建筑和結(jié)構(gòu)BIM模型的前提下，將機(jī)電專業(yè)同給排水、暖通專業(yè)的三維模型進(jìn)行全面校對，建立給排水、暖通等專業(yè)需要機(jī)電動力支撐的建筑位置處的機(jī)電設(shè)備間和管線排布的模型，同時為保障機(jī)電專業(yè)設(shè)備的順利安裝提供足夠的空間位置，為管線的鋪設(shè)預(yù)留孔洞。在完成各個專業(yè)管線系統(tǒng)BIM模型的構(gòu)建工作后，這時首先需要對管線系統(tǒng)模型和建筑、結(jié)構(gòu)BIM模型進(jìn)行檢驗(yàn)與校核，確保工程項(xiàng)目的管線空間位置與建筑和結(jié)構(gòu)BIM三維模型之間不存在任何沖突。然后開展對給排水、暖通、機(jī)電等專業(yè)BIM模型的管線走向碰撞檢測工作，如果遇到?jīng)_突發(fā)生，應(yīng)結(jié)合各個專業(yè)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析調(diào)整，最終應(yīng)滿足整個建筑的區(qū)域功能。

3 基于BIM的精細(xì)化控制管理體系

3.1 基于BIM技術(shù)的可視化應(yīng)用的技術(shù)架構(gòu)

基于BIM的可視化的技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目的全生命周期中得到充分的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)階段的可視化應(yīng)用、設(shè)備管線檢測中的可視化應(yīng)用、施工現(xiàn)場BIM技術(shù)的可視化應(yīng)用等幾個方面，進(jìn)而形成BIM的可視化應(yīng)用的技術(shù)架構(gòu)。BIM技術(shù)通過搭建三維協(xié)同管理平臺以及各方協(xié)同流程，實(shí)現(xiàn)為工程項(xiàng)目中各階段以及其參與方數(shù)字信息的集成與共享提供統(tǒng)一交流平臺。BIM的可視化應(yīng)用技術(shù)很好地解決復(fù)雜大型工程管理存在的信息傳遞慢、資料共享效率低、溝通不及時等問題，提高了項(xiàng)目各參與方之間的工作效率。通過深化設(shè)計(jì)，優(yōu)化管線排布，為項(xiàng)目后期實(shí)施做好了技術(shù)鋪墊，切實(shí)可行將BIM技術(shù)得可視化成果運(yùn)用于實(shí)際的大型超高層工程項(xiàng)目中。

3.2 基于BIM技術(shù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)管理

項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作在傳統(tǒng)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出較強(qiáng)的專業(yè)性，不能形象直觀的展現(xiàn)設(shè)計(jì)信息。相比之下，基于BIM技術(shù)的相關(guān)軟件系統(tǒng)通過建立三維模型，將傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中的文字信息、指標(biāo)內(nèi)容以及平面圖等二維圖形立體化，給業(yè)主直觀地展示了項(xiàng)目的設(shè)計(jì)效果。同時，也為后期開展研討工作、快速高效地形成最優(yōu)的項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)方案提供了極大便利。

初步設(shè)計(jì)、投資準(zhǔn)備、技術(shù)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)等是工程建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)階段中最主要的設(shè)計(jì)工作內(nèi)容。BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目中的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段發(fā)揮巨大作用，充分利用BIM軟件系統(tǒng)的模型信息數(shù)據(jù)和綜合數(shù)據(jù)庫的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)對各個設(shè)計(jì)工作管理的有效控制?；贐IM的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段相比傳統(tǒng)建筑規(guī)劃具有以下優(yōu)勢：（1）進(jìn)行多專業(yè)協(xié)調(diào)工作、有利于提高施工圖質(zhì)量;（2）在參數(shù)化設(shè)計(jì)的模型中，進(jìn)行異形構(gòu)件變更設(shè)計(jì)時，實(shí)現(xiàn)一處修改、處處同步更新，使設(shè)計(jì)變更的工作量大大減少;（3）利用建立的三維模型進(jìn)行火災(zāi)、地震等災(zāi)害下的逃生模擬預(yù)演工作;（4）直觀可視地進(jìn)行設(shè)備管線的設(shè)計(jì)查錯，開展各專業(yè)的碰撞檢測。

3.3 基于BIM技術(shù)的造價管理

采用手工計(jì)算工程量的傳統(tǒng)的造價管理方式具有不可避免的缺點(diǎn)：工作量大、計(jì)算枯燥繁瑣、很難按時完成統(tǒng)計(jì)任務(wù)、容易遺漏工程量等。由此可見，對于復(fù)雜的超高層大型建筑工程，傳統(tǒng)的造價管理方式已經(jīng)不再適用。然而BIM技術(shù)的數(shù)字信息化造價管理方式憑借其準(zhǔn)確性、協(xié)調(diào)性、一致性在大體量的工程項(xiàng)目中發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢。通過建立BIM三維模型，建筑工程項(xiàng)目各個階段的建筑材料性質(zhì)、材料價格及工程量等數(shù)據(jù)信息都被記錄到數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)本地工程量計(jì)算規(guī)則，基于BIM技術(shù)的軟件利用相關(guān)數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確處理工程量等信息。BIM模型是建立在參數(shù)聯(lián)動的基礎(chǔ)上的，并結(jié)合空間拓?fù)潢P(guān)系和布爾運(yùn)算規(guī)則等算法，從而實(shí)現(xiàn)構(gòu)件自動扣除工作。由此可見，在BIM信息技術(shù)時代，造價計(jì)量工作將會更加精確迅速，預(yù)算工作人員將不再沉浸于繁重的手算統(tǒng)計(jì)工作，而是關(guān)注詢價采購、風(fēng)險分析、精確預(yù)算編制等其他更有價值的工作，并且使因各種人為因素而產(chǎn)生的預(yù)算錯誤大幅減少。

3.4 基于BIM技術(shù)的施工管理

在體型龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能眾多的大型綜合工程項(xiàng)目中，基于BIM技術(shù)的施工管理在施工單位之間的協(xié)調(diào)管理具有重要作用。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖存在自身的缺點(diǎn)和局限性：編制困難、表達(dá)形式抽象，不易進(jìn)行工程項(xiàng)目進(jìn)度的跟蹤，已不能更好地滿足日益復(fù)雜的建筑施工進(jìn)度管理要求。運(yùn)用基于BIM技術(shù)的軟件進(jìn)行在施工前施工過程的虛擬仿真模擬，能夠有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的錯誤、預(yù)知施工過程中潛在的沖突和風(fēng)險。此外，還能通過不同施工技術(shù)方案可行性模擬分析確定最優(yōu)方案，同時可視化地確定工程項(xiàng)目的施工周期。

利用BIM模型的仿真施工模擬和現(xiàn)場實(shí)際施工管理的有機(jī)結(jié)合來指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)工作，解決目前建筑工程施工過程中面臨的一些難題。主要表現(xiàn)為以下內(nèi)容：（1）根據(jù)BIM數(shù)據(jù)聯(lián)合庫，實(shí)現(xiàn)利用BIM三維模型和3D施工圖精確、可視地對現(xiàn)場的施工指導(dǎo);（2）在施工階段，BIM技術(shù)與其他科學(xué)設(shè)備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)施工全過程跟蹤。比如，利用GPS測量儀、射頻識別技術(shù)、激光掃描儀器、互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化技術(shù)聯(lián)合指導(dǎo)施工，以保證施工按時完工，同時避免在施工過程中出現(xiàn)重大事故;（3））基于BIM的施工管理技術(shù)在工程施工前能夠協(xié)調(diào)總承包商和分包商間的分工，減少施工過程的分歧，有效地進(jìn)行工程的質(zhì)量控制和進(jìn)度控制。

3.5 基于BIM技術(shù)的運(yùn)維管理

對于建筑功能多樣、規(guī)模大、體型復(fù)雜的工程項(xiàng)目，傳統(tǒng)的項(xiàng)目后期運(yùn)維管理表現(xiàn)出管理協(xié)調(diào)性差、效率低下、信息封閉等特點(diǎn)。運(yùn)用BIM技術(shù)制作竣工模型，便于后期運(yùn)維管理。竣工模型是利用施工階段的建筑信息對BIM設(shè)計(jì)模型進(jìn)行更新而形成的全專業(yè)模型，涵蓋了施工記錄、材料設(shè)備等相關(guān)信息。同時，項(xiàng)目所記錄的資料同樣會保存在服務(wù)器中，便于日后對該項(xiàng)目的查找和追溯，可以快速、準(zhǔn)確地對工程各種資料進(jìn)行定位。此外，竣工模型與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行搭接，方便運(yùn)營維護(hù)管理者實(shí)現(xiàn)運(yùn)行、管理、維護(hù)計(jì)劃的合理制定，并能夠快速了解日常維護(hù)過程中建筑設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以便及時排除建筑設(shè)備問題，很好地降低了由于傳統(tǒng)運(yùn)維信息傳遞不及時帶來的運(yùn)維成本，提高了管理水平與管理效率。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)是建筑行業(yè)領(lǐng)域現(xiàn)代信息化管理的一個突破性工具，能夠?qū)崿F(xiàn)建設(shè)工程整個生命周期所有相關(guān)信息的集成、協(xié)同和共享。BIM技術(shù)在工程全生命周期的成熟應(yīng)用將使設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等管理水平和管理質(zhì)量得到極大提高。利用BIM技術(shù)與工程項(xiàng)目管理的結(jié)合使各方擁有對稱的信息，可以及時、準(zhǔn)確的傳達(dá)指令，減少溝通的成本，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目精細(xì)化管理。基于BIM的精細(xì)化控制管理體系建立更高效的管理模式，能夠縮短建筑的設(shè)計(jì)周期，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全程管控、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、BIM模型管理及與現(xiàn)場施工方有機(jī)協(xié)調(diào)。

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Research on the Fine Control Management of BIM in Engineering Project

TANG Guoshun，QIN Chuan，JIN Junlong

（1.3rd Construction Co.， Ltd of China Construction 5th Engineering Bureau，? Changsha? Hunan? 410116;2.Chongqing University，? Chongqing400044）

Abstract： In recent years， the application of information technology based on BIM in the control and management of construction projects has been expanded and occupies an increasingly important position in the construction industry. However， the comprehensive implementation of BIM technology in practical complex project management is not mature and perfect.Firstly， this paper studies the application characteristics and advantages of Bim in engineering. Then through determining the steps of establishing BIM control management system model， the project fine control management system based on BIM Technology from technical architecture to cost， design and construction is constructed， so as to realize the normalized fine project management mode

Keywords： Project management;BIM Technology;Model building;Fine control