BIM 在建筑工程管理中的應(yīng)用研究

關(guān)海濤 王宇輝

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，一些新興技術(shù)開始涌入建筑行業(yè)。BIM 技術(shù)在工程實(shí)踐中的運(yùn)用給建筑工程領(lǐng)域帶來了技術(shù)革新，也得到了建筑領(lǐng)域各界人士的一致認(rèn)可[1]。隨著先進(jìn)技術(shù)的引入，尤其是新興技術(shù)BIM 的使用，使施工管理過程即使面對(duì)復(fù)雜的工程管理，也能運(yùn)用BIM 計(jì)算和工程建模等功能，根據(jù)工程特征對(duì)工程造價(jià)、流水線施工、運(yùn)行維護(hù)和安全管理方面作出詳盡安排，它的出現(xiàn)使建筑行業(yè)有了新的管理模式，能從建設(shè)前、建造中和建造后對(duì)工程分別進(jìn)行管理，在技術(shù)運(yùn)用中實(shí)現(xiàn)了建筑信息的透明和共享，減少了資源浪費(fèi)，提高了施工效率，降低了施工成本，同時(shí)也為建筑企業(yè)帶來一定收益。建筑設(shè)計(jì)單位和施工單位都在使用BIM 進(jìn)行建筑工程項(xiàng)目的統(tǒng)籌規(guī)劃與管理，從實(shí)際效果上來看，都極大提升了現(xiàn)場(chǎng)的施工管理水平。由此可見，BIM 在建筑工程管理中發(fā)揮了強(qiáng)大作用。

1.BIM 的含義和核心

BIM 即建筑信息模型，其英文名為：Building Information Modeling，是在數(shù)字信息化時(shí)代運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序構(gòu)建建筑工程信息模型。在建筑工程的管理工作中，其流程順序主要包括建立模型、仿真、整合優(yōu)化以及仿真現(xiàn)實(shí)[2]。BIM 技術(shù)就是通過將建筑進(jìn)行數(shù)據(jù)化、模型化的方式，對(duì)工程的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)維過程進(jìn)行管理，工程技術(shù)人員通過對(duì)建筑信息的收集整理適時(shí)作出管理和調(diào)整，為設(shè)計(jì)人員以及建筑施工單位在內(nèi)的建設(shè)主體提供了協(xié)同工作基礎(chǔ)，以此達(dá)到提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期的目的。

BIM 技術(shù)的核心在于它強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫并非依靠單純的技術(shù)就能完成，而要結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和三維技術(shù)共同構(gòu)建，是整個(gè)BIM 技術(shù)中的重難點(diǎn)。三維數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)使建筑行業(yè)達(dá)到了“所見即所得”的效果，隨著工程項(xiàng)目的推進(jìn)，數(shù)據(jù)庫會(huì)不斷進(jìn)行更新，數(shù)據(jù)涵蓋從工程立項(xiàng)到后期運(yùn)行維護(hù)的整個(gè)階段全過程，且數(shù)據(jù)信息之間并非相互獨(dú)立，對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)的簡單修改會(huì)引起其他數(shù)據(jù)的協(xié)同變化，保證了數(shù)據(jù)之間的協(xié)同性。正是由于復(fù)雜的技術(shù)才使BIM具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬化和優(yōu)化性四個(gè)特點(diǎn)。

2.BIM 運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)及存在的缺陷

2.1 優(yōu)勢(shì)

2.1.1 工程設(shè)計(jì)智能化

BIM 技術(shù)的運(yùn)用，使建筑設(shè)計(jì)立體化、三維化，設(shè)計(jì)師可以在設(shè)計(jì)過程中通過查看建立的3D 模型找到自己設(shè)計(jì)中存在的問題和不足，做到及時(shí)修改。根據(jù)數(shù)值的調(diào)整，BIM 會(huì)實(shí)時(shí)生成三維模型，讓設(shè)計(jì)師將自己的設(shè)計(jì)稿形象直觀地呈現(xiàn)出來，減少在實(shí)際施工中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理需要調(diào)整修改的過程，使施工設(shè)計(jì)智能化。另外，通過BIM 的三維視角和可視化功能，工作人員可以清晰了解設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)風(fēng)格以及各區(qū)域布局，同時(shí)可以減少設(shè)計(jì)和施工方的溝通障礙，便于針對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行專業(yè)探討與交流。BIM 技術(shù)可以幫助工作人員確認(rèn)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，簡化工作流程，提高工作效率。

2.1.2 項(xiàng)目管理信息化

在建筑工程項(xiàng)目管理中，需要協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方、施工方和各建筑主體之間的矛盾，如果使用傳統(tǒng)建筑施工的管理方式，會(huì)導(dǎo)致信息傳遞不及時(shí)或出現(xiàn)信息不對(duì)稱現(xiàn)象，拖延工程進(jìn)度的同時(shí)，也加大了協(xié)調(diào)各方的難度，而應(yīng)用BIM 技術(shù)，會(huì)使信息實(shí)現(xiàn)共享，信息透明化則溝通協(xié)調(diào)也會(huì)比較順利。

2.1.3 施工管理可視化

BIM 技術(shù)將建筑施工中的構(gòu)件通過模型的構(gòu)建“真實(shí)”顯現(xiàn)出來，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑項(xiàng)目的虛擬設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)以及管理，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、集成和可視化的4D 施工管理。通過將施工現(xiàn)場(chǎng)布局和建筑物相聯(lián)系，可以直觀看出施工現(xiàn)場(chǎng)資源的調(diào)用以及場(chǎng)地使用情況，實(shí)現(xiàn)虛擬施工。與此同時(shí)，BIM 還會(huì)根據(jù)運(yùn)營階段出現(xiàn)的構(gòu)件老化、環(huán)境等問題，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)使用的安全性和耐久性進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.1.4 建筑過程的優(yōu)化

建筑從設(shè)計(jì)階段、施工階段到運(yùn)行維護(hù)階段的過程屬于一個(gè)不斷優(yōu)化的過程。信息、復(fù)雜程度和時(shí)間對(duì)建筑過程的優(yōu)化起著重要作用。BIM 技術(shù)提供了建筑的幾何、物理和規(guī)則等信息，也可以處理各種復(fù)雜的建筑工程管理任務(wù)，合理運(yùn)用BIM 技術(shù)能大大提高建筑工程管理的效率，降低施工和管理成本。為各種建筑工程過程提供了優(yōu)化的可能。

2.2 存在的缺陷及不足

BIM 技術(shù)的使用盡管為建筑工程施工管理帶來很多便利，但仍存在不足，主要表現(xiàn)為信息存儲(chǔ)占用空間大和信息安全兩個(gè)方面。（1）BIM 雖然功能多，但同時(shí)占用存儲(chǔ)空間大，僅是施工階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量就可以達(dá)到十幾甚至上百吉字節(jié)，這對(duì)計(jì)算機(jī)的選擇和使用也產(chǎn)生了一定要求，要想運(yùn)行BIM 軟件，必須選擇高配置高效能的計(jì)算機(jī)。在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上打開多個(gè)BIM 文件也會(huì)產(chǎn)生很多問題。（2）在信息數(shù)據(jù)泄露屢見不鮮的今天，BIM 技術(shù)的信息存儲(chǔ)是否安全也是值得重視的問題。

3.BIM 在工程施工及運(yùn)營管理中的具體運(yùn)用

3.1 BIM 技術(shù)在工程造價(jià)中的使用

BIM 技術(shù)之所以能在工程造價(jià)中被廣泛使用，主要是基于其信息共享和透明。在項(xiàng)目施工中各建筑主體都共用同一個(gè)BIM 建筑模型，很容易獲得建筑的各類數(shù)據(jù)，擁有工程造價(jià)中需要的建材信息、構(gòu)建信息等。除此之外，還可以采用線條式對(duì)構(gòu)建信息進(jìn)行信息化管理，通過三維建?？梢詫⒏鱾€(gè)單元的造價(jià)信息展現(xiàn)出來。BIM 軟件計(jì)算的造價(jià)和手工運(yùn)算方式結(jié)合可以準(zhǔn)確預(yù)估建筑建設(shè)完成時(shí)所需要的造價(jià)，也容易中標(biāo)，值得在工程造價(jià)中廣泛運(yùn)用。比如，使用BIM 土建模型算量對(duì)建筑進(jìn)行造價(jià)預(yù)估之前，可以先新建一個(gè)單位工程，根據(jù)圖紙信息將工程中的建筑面積、地面標(biāo)高、地震等級(jí)等基本信息輸入軟件，接下來處理具體圖紙，將標(biāo)準(zhǔn)層、底層和頂層的梁板柱等構(gòu)件按照構(gòu)建要求進(jìn)行繪制，再將全部構(gòu)件繪制完成后重新檢查自己的模型是否與圖紙要求相符。沒問題后可以直接進(jìn)行軟件的造價(jià)計(jì)算，軟件算好后將計(jì)算稿導(dǎo)出與自己的人工計(jì)算稿進(jìn)行核對(duì)，可以很快發(fā)現(xiàn)計(jì)算中存在的問題，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保證預(yù)估造價(jià)的準(zhǔn)確性。不僅是土建軟件，在鋼筋算量中也同樣適用。

3.2 BIM 技術(shù)在施工過程中的管理

BIM 技術(shù)的應(yīng)用，在施工階段材料成本的控制中發(fā)揮了重要作用。（1）BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同構(gòu)件、流水段、時(shí)間節(jié)點(diǎn)等目標(biāo)的確定，對(duì)采購計(jì)劃、進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃、消耗控制等進(jìn)行優(yōu)化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目的精確性、完整性的控制。這也對(duì)材料進(jìn)行選擇性購買、出入庫等有效管控提供了一定方向。（2）在施工過程中，還有一個(gè)最重要的問題就是安全問題。由于勞動(dòng)者個(gè)人原因、施工工藝、機(jī)器設(shè)備、建筑環(huán)境等因素的影響，建筑中的安全問題時(shí)有發(fā)生。使用BIM 技術(shù)可以將施工中可能遇到的危險(xiǎn)因素通過可視化的方式，運(yùn)用不同標(biāo)記呈現(xiàn)出來，加強(qiáng)了施工現(xiàn)場(chǎng)的安全等級(jí)，同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控技術(shù)、定位技術(shù)、預(yù)警技術(shù)、軟件數(shù)據(jù)分析技術(shù)等，采取相應(yīng)的技術(shù)防控措施和管理措施，實(shí)現(xiàn)全過程安全管控，有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)和管理成本。（3）運(yùn)用BIM 技術(shù)的可視化對(duì)施工方案進(jìn)行模擬，提前找到施工方案中存在的問題并解決，也可以通過將人員、機(jī)器、材料、施工方法和環(huán)境等因素集成進(jìn)行動(dòng)態(tài)化管理，提高施工效率。

3.3 BIM 技術(shù)在運(yùn)維階段的運(yùn)用

在工程施工運(yùn)行和維護(hù)階段，BIM技術(shù)同樣發(fā)揮著作用。（1）傳統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)階段主要依靠平面圖紙和數(shù)據(jù)表格進(jìn)行運(yùn)維管理，一旦出現(xiàn)問題很難直接找出建筑工程存在的問題，增加時(shí)間成本的同時(shí)，也加大了后期運(yùn)維管理計(jì)劃的制定難度。與傳統(tǒng)運(yùn)維不同，BIM 的獨(dú)特性主要表現(xiàn)在空間、資產(chǎn)、維護(hù)和安全幾個(gè)方面。BIM 技術(shù)在空間上的管理包括空間規(guī)劃和分配、租賃和統(tǒng)計(jì)兩個(gè)部分。通過信息分析和技術(shù)的運(yùn)用，將建筑的承載力、功能布局綜合考量后，再進(jìn)行空間的規(guī)劃以及后期租賃等事宜。（2）運(yùn)維還包括對(duì)資產(chǎn)的盤點(diǎn)、折舊及日常管理，在維護(hù)階段可以制定維護(hù)計(jì)劃，定期進(jìn)行巡檢，確保工程質(zhì)量，進(jìn)行必要的安全防范。（3）BIM 技術(shù)運(yùn)用到工程運(yùn)維階段，可以在發(fā)生故障時(shí)作出快速響應(yīng)，也可以依據(jù)前期的工程信息制定工程后期的維修策略，為建筑后期的設(shè)備和物業(yè)管理提供一定保障，有利于安全、高效、合理地進(jìn)行建筑工程管理。

4.結(jié)語

綜上所述，在建筑工程不斷發(fā)展的過程中，BIM 技術(shù)的運(yùn)用在工程全生命周期發(fā)揮著重要作用，不論是在工程質(zhì)量控制、安全管理、進(jìn)度控制、成本管理方面，還是在造價(jià)控制方面，都進(jìn)行了科學(xué)安排，能有針對(duì)性地對(duì)工程建設(shè)進(jìn)行管理，一定程度上打破了傳統(tǒng)的建設(shè)管理模式，提高了工程建設(shè)質(zhì)量，促進(jìn)了建筑行業(yè)的發(fā)展。因此，為了更好地運(yùn)用BIM 技術(shù)，政府有必要制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和指南，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的互聯(lián)，逐步完善BIM 信息平臺(tái)，保證BIM 信息的安全。同時(shí)，高校也應(yīng)該開展BIM相關(guān)課程，培養(yǎng)專業(yè)人才，實(shí)現(xiàn)校企的有利結(jié)合。