淺析BIM技術(shù)在施工過程中的應用

馬星興

摘要：BIM技術(shù)（Building ?Information ?Modeling）即建筑信息模型技術(shù)。隨著行業(yè)準則的確立，全國各地的BIM信息化標準政策出臺，各地已出現(xiàn)區(qū)域化BIM應用的積極局面。在工程施工過程中各方面，BIM技術(shù)作為一種先進的工程管理技術(shù)被應用到了很多方面，比如BIM可視化施工技術(shù)讓施工從圖紙變到了屏幕，從二維線條變到了三維模擬，具體化的工程施工流程更加清晰明了;BIM全專業(yè)三維模型技術(shù)，能夠增強施工中各專業(yè)多方面合作協(xié)調(diào)，提早介入發(fā)現(xiàn)問題;再就是實物模擬性、優(yōu)化性和可出圖性為施工管理提供了極大的便捷和直觀性。BIM技術(shù)應用已逐漸改變著建筑領域整體格局。

關鍵詞：BIM技術(shù);5D工程模型;施工控制;施工應用

前言

國家鼓勵各行業(yè)大力發(fā)展創(chuàng)新，建筑業(yè)也應乘勢而上。建筑業(yè)要創(chuàng)新發(fā)展，就要不斷跟進新技術(shù)的應用，這樣才能適應社會經(jīng)濟的發(fā)展潮流，隨著建筑行業(yè)信息化進程的加快，國家及各省出臺眾多利好政策向BIM技術(shù)傾斜，旨在探索建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展路徑。在傳統(tǒng)施工中BIM技術(shù)的先進而又廣泛的用途正好能滿足現(xiàn)階段建筑業(yè)的發(fā)展要求，這一技術(shù)在中國近幾年建筑領域中已開展多地多點應用，在施工過程中的應用也顯現(xiàn)出巨大的能量。本文我們將根據(jù)BIM技術(shù)的特點，進一步探討B(tài)IM技術(shù)在建筑施工中的應用。

一、BIM技術(shù)在我國建筑施工中應用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)通過數(shù)字信息對建筑物所具有的真實信息進行仿真模擬，并通過掛載各項基本項目的構(gòu)建和具體施工方面的特性，進而形成建筑信息模型。建筑信息模型就是在設計和建造建筑物時創(chuàng)建的一種可計算的數(shù)碼信息，我們前期通過收集整理所有信息并存儲于數(shù)據(jù)資料庫，再通過軟件對庫內(nèi)信息及相關衍生信息與實際進行聯(lián)系對比，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)對數(shù)據(jù)庫里整理的建筑工程信息的共同共享。同樣的，這類數(shù)碼信息能夠通過程序軟件系統(tǒng)被進行自動管理，進而在計算這些數(shù)碼信息的時候得到各種工程施工所需的文件，自動具備一致性，并且具有彼此吻合的特征。

建筑信息模型包含著多維空間、幾何、地理位置等信息，建筑信息建模顆粒度無具體規(guī)定，模型細化可對單個工序或分項工程進行建模以控制其施工進度、順序、位置、質(zhì)量等，粗略可包含整個建筑的生命周期，。在國內(nèi)建筑行業(yè)正處于BIM技術(shù)的發(fā)展、推廣應用階段，多用于設計單位對外展示、前期規(guī)劃等方面，設計院所積累的人才較多，反觀一線施工企業(yè)BIM方面人才積累不足，應用擴展及經(jīng)驗還待提升，企業(yè)投入也很謹慎，因此在實際施工中模型建立的廣度、深度及顆粒度還不夠深入，BIM技術(shù)整體的應用效能還不能夠完全顯現(xiàn)。較大型的建筑類國企及一些大型項目相對應用的范圍較廣，通過數(shù)據(jù)建模提前預估施工風險點及變更，合理調(diào)整施工的進程，降低工程損耗及返工率，提高驗收合格率，化解基本結(jié)構(gòu)復雜的工程難題?，F(xiàn)如今BIM技術(shù)已經(jīng)得到國家認可并推廣，但大部分企業(yè)和項目僅處于BIM技術(shù)應用的嘗試階段，比如一些鋼結(jié)構(gòu)工程建?？刂茦?gòu)建的型號、節(jié)點的構(gòu)造方式、裝配順序等;機電安裝等工程建模控制管線路由、排布順序及尺寸精度等。BIM技術(shù)今后要發(fā)揮在施工領域的巨大效能，還需國內(nèi)建筑行業(yè)及企業(yè)展開更加積極的探索及應用。

二、BIM技術(shù)在建筑施工中的應用特點

BIM是一種仍在發(fā)展中不斷完善的新技術(shù)，它具有可視化性、協(xié)調(diào)性、模擬性、一體化性、參數(shù)化及可出圖性等幾大應用特征，而在建筑施工中的實際應用范圍要依據(jù)相關要求、信息資料庫及信息模型的廣度、深度和顆粒度來決定。施工過程中可用于對施工圖紙的深化設計，同樣用作多專業(yè)協(xié)調(diào)，對于機電水暖安裝工程有著極大的指導施工意義，還可進行現(xiàn)場布置優(yōu)化、均衡資源配置、圖文資料管理、安全質(zhì)量進度管控等等。同等對比來說，BIM技術(shù)應用信息模型的廣度及深度越深，顆粒度越細，施工中的應用范圍也就越廣，所得到的效果也越明顯。

深化設計。與傳統(tǒng)CAD設計形式不同，BIM技術(shù)深化設計可將施工圖紙三維具現(xiàn)化形成實體模型，從二維設計向著三維設計方式轉(zhuǎn)移，結(jié)合使用需求通過軟件分析功能，針對問題進行更正，防止錯誤施工狀況產(chǎn)生。應用體現(xiàn)：機電深化設計與鋼結(jié)構(gòu)深化設計。傳統(tǒng)機電安裝工程在圖紙會審后即開展施工，但與其他專業(yè)未進行細致比對，現(xiàn)場施工容易出現(xiàn)管線碰撞、結(jié)構(gòu)沖突等問題，再進行圖紙變更費時費力。應用BIM技術(shù)機電深化設計后，大型機電安裝工程項目可將建筑、結(jié)構(gòu)、機電等多專業(yè)模型整合，進行綜合碰撞檢查，對管線走向、高度、凈高等進行調(diào)整，超前解決實際施工中較難發(fā)現(xiàn)的問題，降低因圖紙問題導致的返工現(xiàn)象。

其次，傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)施工同樣會出現(xiàn)施工過程中因設計圖紙缺陷產(chǎn)生的碰撞問題，變更后還可能會重新論證相關方案，對工期及質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。而通過在鋼結(jié)構(gòu)深化設計中應用BIM技術(shù)三維建模，對鋼構(gòu)件整體空間立體排布、安放、拼裝進行可視化模擬，使用軟件提前開展分析及碰撞校核，優(yōu)化具體施工方案，有效解決施工圖中的設計缺陷。建立鋼結(jié)構(gòu)BIM模型信息資料庫，寫入鋼構(gòu)件具體尺寸信息、生產(chǎn)廠家及相關參數(shù)，在鋼結(jié)構(gòu)加工前對具體鋼構(gòu)件、節(jié)點構(gòu)造方式、做法及工序工藝安排進行調(diào)整優(yōu)化，有效指導加工廠采取合理有效的工藝加工，提高施工質(zhì)量和效率，降低施工難度和風險。

均衡資源配置，管控資源及成本。資源及成本管理控制是施工項目管理中的重中之重，現(xiàn)場施工資源主要體現(xiàn)在人、材、機等方面，傳統(tǒng)施工僅靠經(jīng)驗及定額套算配套資源，與現(xiàn)場實際施工使用存在較大誤差。基于BIM技術(shù)的成本控制是將進度信息和成本信息與三維模型進行關聯(lián)整合，建立5D建筑信息模型，采用進度模擬施工，依靠信息模型實時準確提取各施工階段物資材料計劃，相關管理部門快速準確地獲得工程基礎數(shù)據(jù)，有效支撐制定相對精確的人、材、機計劃，降低了資源、物流和倉儲環(huán)節(jié)的浪費，為限額領料、消耗控制提供有力技術(shù)支持。在項目施工中，自適應的對實際支出進行動態(tài)統(tǒng)計，進而對實際盈虧及時歸納匯總，再與預算及合同盈利進行多方分析比對，獲得項目當前階段盈虧情況，針對虧損點探究原因，采取針對性的成本控制措施將成本控制在計劃成本內(nèi)，有效實現(xiàn)成本動態(tài)分析控制。

施工現(xiàn)場布置優(yōu)化。緊隨著中國經(jīng)濟飛速發(fā)展，傳統(tǒng)建筑行業(yè)的工程項目建設地點不再受地理位置所局限，周邊施工環(huán)境愈加復雜，市區(qū)、城市周邊、山林湖泊等，現(xiàn)場平面布置困難，更加考驗前期場地安排及布置的能力。運用BIM技術(shù)采用傾斜攝影及點云建立現(xiàn)場地形模型，人工將現(xiàn)場實際環(huán)境和設備設施以信息數(shù)據(jù)的方式掛載到已建好的工程地形模型與建筑模型中，建立三維現(xiàn)場場地平面布置，依據(jù)工程進度計劃，可直觀形象的模擬各施工階段的現(xiàn)場情況，靈活開展現(xiàn)場平面布置及調(diào)配，實現(xiàn)合理、高效的現(xiàn)場平面布置工作，避免因?qū)嶋H地形等原因造成的資源浪費。

施工圖紙及文檔管理。目前國內(nèi)已涌現(xiàn)出多款集成式BIM施工平臺，在項目運作過程中，依靠平臺的BIM圖檔協(xié)同功能極大的簡化了內(nèi)業(yè)工作。建筑、結(jié)構(gòu)、機電等多專業(yè)模型通過BIM集成技術(shù)進行整合，并把不同類型的設計圖紙、圖紙變更、設計深化、資料文檔等項目信息與專業(yè)模型構(gòu)件進行關聯(lián)，在各施工階段賦予權(quán)限的管理人員都可通過平臺直觀的查看整體項目各專業(yè)文檔資料。同時依靠線上移動辦公功能通過PC端瀏覽器和手機等移動設備隨時隨地瀏覽工程模型，進行相關圖檔的查詢、審批、標記及溝通，為現(xiàn)場辦公、跨專業(yè)協(xié)同作業(yè)及無紙化辦公提供強有力的支持。

三、BIM技術(shù)推廣及實際應用困難點

BIM技術(shù)自2003年引入我國應用，近幾年隨著政府的扶持推廣，多方發(fā)展但還處于推廣應用階段，未形成完備的生態(tài)發(fā)展環(huán)境，需解決的問題和不足頗多，具體提現(xiàn)為：（1）我國關于BIM技術(shù)應用的相關標準和制度還不健全。2017年國家發(fā)行實施《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》后，國內(nèi)近15個省份及北京、天津等直轄市陸續(xù)發(fā)布了一系列建筑信息模型地方應用及相關標準，但國內(nèi)標準不一且制度仍不健全，開展應用也有一定局限性。（2）BIM技術(shù)學習門檻較高，深入普及BIM技術(shù)應用，需大量BIM技術(shù)人才，現(xiàn)階段這方面的人才儲備不足。國內(nèi)很多高校已開設BIM課程，大型國企也開設培訓班培養(yǎng)儲備BIM技術(shù)人才，但較國內(nèi)應用方面人才數(shù)量仍有很大的缺口，2020年BIM人才缺口已達近60萬。（3）BIM技術(shù)應用所需設備要求較高，建筑施工企業(yè)開展信息化建設需要硬件、軟件的開發(fā)、人才培養(yǎng)等多方面的資金投入，普通PC電腦無法滿足日常BIM建模應用，無人機及更多的高精度無人機械設備投入，拉高了整體應用的成本投入，再加之收益的后置性，回報率低，致使企業(yè)投資謹慎或投資不足。（4）對信息化建設的認識和信息化意識有待加強。傳統(tǒng)施工的概念思想已深入整個建筑施工行業(yè)，新技術(shù)應用管理對傳統(tǒng)施工的認知有著較大沖擊，管理層和作業(yè)層的人員對此項工作普遍存在認識不足，主動意識不強，很難有所作為，甚至會產(chǎn)生BIM技術(shù)就是無用功、面子工程的想法。這些問題還需要我們國家健全完善相關標準和制度，地方加強推廣和宣傳力度;需要企業(yè)進一步提高認知，遠矚高瞻，通過項目實踐進一步的摸索經(jīng)驗，儲備積累自有人才。同心協(xié)力解決現(xiàn)有問題和不足，完成技術(shù)破冰，推動此項技術(shù)在施工中的應用。

四、BIM技術(shù)發(fā)展前景

BIM技術(shù)應用應貫穿于整個施工過程，它的優(yōu)越性在于能夠輕量化建筑系統(tǒng)工程施工管理程序，提高管理質(zhì)量及效力，信息化、集成化的管理應用必將成為建筑行業(yè)今后發(fā)展的潮流趨勢。但BIM技術(shù)在施工項目應用要因地制宜，結(jié)合項目具體特點，盲目跟風使用BIM技術(shù)不僅達不到減負的作用，反而適得其反會增加多如數(shù)據(jù)不清晰、要求不明確和增負的問題，搭建的BIM團隊也會成為負擔而成為項目整體施工的詬病。項目成立前就介入分析工程特點，做好技術(shù)上的要求和人員的培訓工作，系統(tǒng)謀劃才能發(fā)揮出這項技術(shù)最大的能量，BIM技術(shù)預示著今后建筑行業(yè)發(fā)展的未來。

結(jié)束語

中國是基礎建設大國，建筑整體的體量不是一般國家能夠比較的，當下已來到一個信息爆炸的數(shù)據(jù)、數(shù)字化時代，國內(nèi)的施工企業(yè)要緊跟國際潮流就必須實踐出一條管理模式合理、產(chǎn)業(yè)不斷升級的發(fā)展之路。企業(yè)要結(jié)合自身條件和需求，遵循規(guī)范，制定合理的BIM實施方法和步驟，做好BIM技術(shù)的項目實施工作，通過積極實踐，積累人才，建立自有BIM技術(shù)團隊及企業(yè)信息化庫，不斷積累經(jīng)驗，充分發(fā)揮BIM技術(shù)在項目管理中的價值。隨著發(fā)展，BIM技術(shù)終將從臺前走到幕后，客戶不需要知道信息怎么來的，關心的是信息獲取的準確性和方便性。BIM本身就不是信息的創(chuàng)造者，只有更好的學習和使用它才能帶給我們更大的效能產(chǎn)出，技術(shù)永遠是世界發(fā)展的未來。

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