BIM在建筑工程管理中的應(yīng)用研究

石彥聰

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 451150）

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)的全稱為建筑信息模型（Building Information Modeling），是建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程的新工具，是來形容那些以三維圖形為主、物件導(dǎo)向、建筑學(xué)有關(guān)的電腦輔助設(shè)計(jì)。廣義上，除三維圖形和物件導(dǎo)向之外，基于BIM技術(shù)進(jìn)行的二次開發(fā)與功能實(shí)現(xiàn)并為建筑領(lǐng)域服務(wù)的技術(shù)形式均可歸類為BIM技術(shù)。BIM并不是特定平臺(tái)和軟件的名稱，而是一大技術(shù)類型，隨著技術(shù)的發(fā)展與行業(yè)的探索，已經(jīng)有了多種BIM平臺(tái)和應(yīng)用軟件，以建筑三維模型為基礎(chǔ)，對(duì)建筑設(shè)計(jì)、工程預(yù)算、分項(xiàng)深化等提供輔助服務(wù)。

建筑工程的管理過程是指對(duì)質(zhì)量、安全、進(jìn)度、成本等綜合管控的過程，通過工程管理使建筑需求得以實(shí)現(xiàn)，在施工質(zhì)量，施工安全和成本指標(biāo)方面達(dá)到目標(biāo)需求，將建設(shè)方的施工方案順利落地。在整個(gè)管理過程中會(huì)有著較多的不可控因素影響，也通常是工程項(xiàng)目全流程中最易出現(xiàn)問題的階段。BIM技術(shù)在建筑工程管理中進(jìn)行應(yīng)用，能夠優(yōu)化當(dāng)前建筑工程管理中的多種問題。

2 BIM技術(shù)在工程管理中應(yīng)用的必要性與可行性

近年來對(duì)于BIM技術(shù)在建筑工程行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)逐漸普及，但大部分應(yīng)用場(chǎng)景仍停留在工程設(shè)計(jì)階段與造價(jià)管理階段，但在工程過程中的管理應(yīng)用較為少見。而BIM技術(shù)的多種優(yōu)勢(shì)和現(xiàn)行能力，在工程管理中進(jìn)行應(yīng)用是可行的，且有必要的。基于BIM技術(shù)自身特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，可得出以下必要性原因：

（1）準(zhǔn)確性。BIM技術(shù)的應(yīng)用是通過計(jì)算機(jī)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的結(jié)合，多種先進(jìn)的應(yīng)用軟件，對(duì)工程項(xiàng)目管理進(jìn)行輔助，所依賴的數(shù)據(jù)來源也是工程設(shè)計(jì)方案的原始數(shù)據(jù)，在此過程中也不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤和誤差。換言之，通過BIM技術(shù)所建立的建筑信息模型與建筑真實(shí)情況是完全相符的，在高準(zhǔn)確度的建筑信息模型上展開各項(xiàng)工程管理工作，將更具實(shí)際意義，也能減少因數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或誤差帶來的管理問題。

（2）直觀性。BIM技術(shù)在工程管理中的應(yīng)用均依賴于建筑的三維模型，通過三維模型展開各項(xiàng)工作，更具有直觀性。建筑的施工階段所參與施工的管理人員及工人通常不具備完全識(shí)讀二維圖紙的能力，這不僅會(huì)給質(zhì)量管理帶來難題，同時(shí)會(huì)增加各項(xiàng)工作在開展過程中的溝通成本。結(jié)合BIM技術(shù)，輸出直觀的建筑模型，依賴于該三維模型開展各項(xiàng)工作，能夠有效避免各項(xiàng)問題。

（3）全面性。BIM技術(shù)作為綜合性極強(qiáng)的建筑相關(guān)工具，能夠?qū)⒔ㄖ芾磉^程中涉及到安全、質(zhì)量、材料、進(jìn)度、成本、人工資源等所有指標(biāo)集合在同一信息模型當(dāng)中，依賴于該信息模型展開各項(xiàng)工程管理工作，能夠完全取代傳統(tǒng)意義上的施工方案及施工組織設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)資源投入和成本分析提供參考依據(jù)，也能對(duì)工程的綜合運(yùn)營(yíng)情況與風(fēng)險(xiǎn)控制提供解決方案。這種全面性是其他技術(shù)無法做到的。

（4）經(jīng)濟(jì)性。BIM技術(shù)在工程管理中進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有促進(jìn)作用。通過技術(shù)應(yīng)用使質(zhì)量管理、安全管理趨于簡(jiǎn)單，對(duì)工程項(xiàng)目的進(jìn)度控制和資源投入能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)量化管理，對(duì)前期成本分析、過程中造價(jià)管理、后期成本復(fù)盤也都能通過專門的軟件平臺(tái)完成。這種信息化的建筑全流程管理，對(duì)工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的優(yōu)化而言是有極大促進(jìn)作用的。而BIM技術(shù)自身的應(yīng)用并不會(huì)提高工程管理成本，也不會(huì)影響工程項(xiàng)目開展。

3 BIM在建筑工程管理中的應(yīng)用

3.1 前期應(yīng)用

（1）二維施工圖審查。在建筑工程的設(shè)計(jì)階段，最終的設(shè)計(jì)方案往往以二維施工圖紙的形式進(jìn)行輸出，這種方式雖然專業(yè)且明確，也有助于多個(gè)平臺(tái)之間的交流與傳遞，但二維施工圖所展現(xiàn)的方案并不直觀，對(duì)于不同設(shè)計(jì)方所提供的圖紙，其精確性與合理性也無法完全驗(yàn)證。通過BIM技術(shù)，將二維施工圖轉(zhuǎn)化為三維建筑模型，能夠把結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、外觀設(shè)計(jì)等所有設(shè)計(jì)方案整合在同一個(gè)模型之中，與此同時(shí)可驗(yàn)證施工方案的尺寸構(gòu)造與構(gòu)件之間的連接方式是否合理，同時(shí)能夠通過三維的施工方案來驗(yàn)證是否滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，也可直觀地與建設(shè)方進(jìn)行需求溝通。

在該階段引入BIM技術(shù)，能夠大大降低建設(shè)方與施工方之間的溝通成本，通過三維模型進(jìn)行交底和細(xì)節(jié)確認(rèn)是更直觀且具體的，并且將多個(gè)方案整合在同一個(gè)模型中的形式，也有助于方案的整體審查，從而對(duì)工程外觀、細(xì)部構(gòu)造、尺寸等因素加以明確。在該階段應(yīng)用BIM技術(shù)能使二維施工圖的審查工作更具體、更科學(xué)。

（2）成本預(yù)測(cè)與分析。大部分工程項(xiàng)目在管理的過程中均需要考慮成本的問題，一方面是為了提高項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)的利潤(rùn)，另一方面也能夠促使施工企業(yè)的健康發(fā)展。在工程項(xiàng)目進(jìn)場(chǎng)施工前，需要進(jìn)行成本測(cè)算工作，傳統(tǒng)的成本預(yù)算是由人工通過對(duì)工程量進(jìn)行一一分析，而后再組價(jià)，最終得到相應(yīng)預(yù)算，這種方式原理簡(jiǎn)單，但往往得到的預(yù)算誤差是比較大的，究其原因就是對(duì)照二維圖紙，在進(jìn)行預(yù)算的過程中會(huì)忽略較多的細(xì)節(jié)。BIM技術(shù)并不具備直接進(jìn)行成本預(yù)算與管理的形式，但可通過模型的建立來估算材料的使用，同時(shí)對(duì)各個(gè)材料、設(shè)備的施工和安裝過程進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而得到每一工序中所使用的材料種類、數(shù)量以及人員工費(fèi)等。

（3）施工場(chǎng)區(qū)平面布置。對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行合理的平面布置是十分重要的，這也是在工程管理中通常被忽視的問題。對(duì)于各個(gè)區(qū)域的合理設(shè)置，能夠使未來的工程開展更為簡(jiǎn)單，減少材料的頻繁搬運(yùn)和相關(guān)設(shè)備的移動(dòng)，同時(shí)優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)分區(qū)的位置，使現(xiàn)場(chǎng)的材料堆放場(chǎng)地更為充足，作業(yè)位置更為廣闊，將現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)作業(yè)與普通通報(bào)分離開來。施工廠區(qū)的布置工作所涉及到的影響因素是復(fù)雜而多變的，若不借助BIM技術(shù)，很難對(duì)施工的全過程進(jìn)行模擬，就無法對(duì)施工場(chǎng)區(qū)開展全面長(zhǎng)久地布置。通過BIM技術(shù)，能夠模擬工程項(xiàng)目的全過程，在工程開工前即可知悉，各個(gè)位置對(duì)施工廠區(qū)布置帶來的影響，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)的平面布置工作。

3.2 施工階段應(yīng)用

（1）專項(xiàng)工程深化。對(duì)于一般工程項(xiàng)目而言，往往有多個(gè)專業(yè)分項(xiàng)工程構(gòu)成，而各個(gè)分項(xiàng)工程在整體的設(shè)計(jì)方案中通常不會(huì)展開專項(xiàng)深化設(shè)計(jì)，均采用由分包單位自行深化設(shè)計(jì)的形式。這種設(shè)計(jì)形式雖能夠使專業(yè)更加垂直，設(shè)計(jì)方案更加完善，但由于不同單位對(duì)同一工程項(xiàng)目的各個(gè)部分展開設(shè)計(jì)工作，最終可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)方案沖突或工程交叉位置處理不當(dāng)?shù)那闆r。引入BIM技術(shù)，可將深化后的方案直接同步在三維信息模型中，從而能夠很好地規(guī)避這個(gè)問題，使各個(gè)分項(xiàng)工程的設(shè)計(jì)方案均能夠與現(xiàn)場(chǎng)相符，同時(shí)在施工前即可發(fā)現(xiàn)不合理的地方與交叉位置。

（2）進(jìn)度展示與工程量計(jì)算。在工程項(xiàng)目開展的過程中，對(duì)工程量進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，一直是一個(gè)較為困難的問題，無法得到精確的工程量，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度就無法進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)估，從而會(huì)帶來一系列問題。BIM技術(shù)中建立與實(shí)際施工相符的信息模型，同時(shí)在施工的過程中將現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，就能夠精確而直觀地將施工進(jìn)度進(jìn)行展示，同時(shí)計(jì)算已經(jīng)完成的工程量，以便于其他工作的開展。在整個(gè)過程中，還可對(duì)各個(gè)工程工序進(jìn)行分別計(jì)算，對(duì)進(jìn)度款支付、勞務(wù)付款等工作提供有力的參考依據(jù)。

（3）材料設(shè)備進(jìn)場(chǎng)統(tǒng)籌。工程項(xiàng)目在開展過程中，對(duì)材料和設(shè)備進(jìn)行規(guī)劃與統(tǒng)籌是十分必要的，一方面能夠合理控制現(xiàn)場(chǎng)材料的存放，避免大批量存放，導(dǎo)致材料失效或存放成本升高，另一方面根據(jù)實(shí)際需求安排材料和設(shè)備進(jìn)場(chǎng)也能夠合理控制成本。通過BIM技術(shù)，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，從而明確后續(xù)施工中所需要的材料與設(shè)備，還可結(jié)合實(shí)際施工效率，對(duì)所需的材料設(shè)備數(shù)量等資源進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)，以此為參考，使材料設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)統(tǒng)籌工作更加科學(xué)完善。

當(dāng)前BIM技術(shù)在資源統(tǒng)籌方面的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，在前期對(duì)信息模型內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總與完善，對(duì)每個(gè)部分所應(yīng)用的材料規(guī)模和種類進(jìn)行明確，而后再通過進(jìn)度的追蹤即可利用BIM平臺(tái)直接進(jìn)行材料要貨、設(shè)備租賃等操作，再結(jié)合施工組織設(shè)計(jì)與成本管控，能夠使材料和設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)得到完善統(tǒng)籌，相比于過去人工估算的方式，可大大減少材料堆積或材料斷貨等情況的發(fā)生，使設(shè)備的租賃周期合理化。

（4）技術(shù)交底輔助。為了保障施工質(zhì)量明確施工技術(shù)要點(diǎn)，在每項(xiàng)施工工作開始前均需要進(jìn)行技術(shù)交底工作，所面對(duì)的對(duì)象是一線施工工人，通過技術(shù)交流的形式，能夠使施工工人明確技術(shù)要點(diǎn)，掌握正確的施工流程。使用BIM技術(shù)，將即將施工的工程轉(zhuǎn)化為三維模型，并通過該三維模型開展技術(shù)交底工作，對(duì)于專業(yè)水平參差不齊的一線施工工人來說，利用三維模型進(jìn)行教學(xué)，是更加直觀且有效的。同時(shí)三維模型所展現(xiàn)的工程內(nèi)容與實(shí)際施工內(nèi)容一致，相比于過去的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫視頻或教學(xué)類視頻而言也更具直觀性。

3.3 施工后期應(yīng)用

（1）反向建模工程質(zhì)量檢測(cè)。反向建模指的是通過圖像采集與圖像處理的形式將施工完成后的建筑物生成建筑模型，而后將生成的建筑模型與設(shè)計(jì)方案模型進(jìn)行對(duì)比，即可知悉工程的施工細(xì)節(jié)是否正確。反向建模技術(shù)對(duì)于鋼筋工程、水電管網(wǎng)工程等驗(yàn)收較為復(fù)雜的工程形式而言是十分方便的，比起人工驗(yàn)收準(zhǔn)確率更高。通過BIM技術(shù)能夠清晰地得知施工質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，若存在問題，也能直接定位問題所在。

（2）項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)復(fù)盤。全流程通過BIM技術(shù)進(jìn)行管理的工程形式，在項(xiàng)目施工完成后進(jìn)行運(yùn)營(yíng)復(fù)盤是便捷且直觀的，同時(shí)對(duì)于輸出的數(shù)據(jù)能夠快速歸納和處理。若工程項(xiàng)目全程使用BIM平臺(tái)進(jìn)行管理，則能夠記錄施工過程中的所有細(xì)節(jié)，項(xiàng)目完成后還能夠進(jìn)行全流程的復(fù)現(xiàn)，以此來明確項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)是否存在可優(yōu)化的內(nèi)容，對(duì)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)復(fù)盤與總結(jié)起到重要的輔助作用，為未來工程管理的完善提供參考。

4 BIM技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用阻礙

BIM技術(shù)雖具有多種顯著優(yōu)勢(shì)，在上文中對(duì)其在工程管理中的實(shí)際應(yīng)用也進(jìn)行了全面介紹，但就目前的實(shí)際情況來看，對(duì)于BIM技術(shù)在工程管理中的應(yīng)用仍是比較少的，通過資料查閱，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)歸納出以下幾點(diǎn)原因：

（1）BIM技術(shù)門檻高。BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中雖已提出多年，但一直在我國的工程管理中，未進(jìn)行大面積的實(shí)際應(yīng)用，當(dāng)前利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目全流程管理能力的企業(yè)并不多。就目前現(xiàn)行的工程管理而言，具有學(xué)習(xí)成本低、從業(yè)要求低的特點(diǎn)，尤其對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員，由于龐大的人員缺口，對(duì)綜合專業(yè)水平要求并不高。對(duì)BIM技術(shù)的全面應(yīng)用，需要過硬的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)也需對(duì)工程項(xiàng)目有著清晰的認(rèn)識(shí)，最大化發(fā)揮該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。而事實(shí)上，當(dāng)前在工程管理行業(yè)尤其現(xiàn)場(chǎng)管理的相關(guān)人員并不具備完備的技術(shù)能力，這也導(dǎo)致了BIM技術(shù)在工程管理過程中極少應(yīng)用。

（2）當(dāng)前交互性較差。建筑工程管理除工程施工階段的管理外，還包含其他多種工作類型。項(xiàng)目開展初期需由建設(shè)方和決策方開展工程設(shè)計(jì)與決策的相關(guān)工作，施工階段對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行識(shí)讀與優(yōu)化，并根據(jù)施工需求進(jìn)行材料采購、勞務(wù)分包、設(shè)備租賃、團(tuán)隊(duì)組建等一系列工作，這些工作是具有關(guān)聯(lián)性的，而上文中所提及BIM技術(shù)的多種交互性優(yōu)勢(shì)是建立在工程項(xiàng)目全流程利用BIM平臺(tái)進(jìn)行管理的模式下，而當(dāng)前由于技術(shù)并未全面普及，也存在交互性差的局限性。以工程造價(jià)和工程設(shè)計(jì)為例，若設(shè)計(jì)階段并未采用BIM技術(shù)，則在造價(jià)階段仍需進(jìn)行圖紙識(shí)別與設(shè)計(jì)方案分析，而后再建立相關(guān)的建筑信息模型，這樣相比于傳統(tǒng)的工程造價(jià)，已無明顯優(yōu)勢(shì)。

（3）施工現(xiàn)場(chǎng)的多變性。上文中對(duì)BIM技術(shù)在施工管理過程中的應(yīng)用均處于理想化狀態(tài)，在工程的實(shí)際開展階段施工現(xiàn)場(chǎng)具有多變的特性。以外墻保溫工程為例，在設(shè)計(jì)階段僅會(huì)確定保溫板的厚度來滿足建筑項(xiàng)目的節(jié)能需求，但在實(shí)際施工過程中，對(duì)于轉(zhuǎn)角位置、女兒墻位置等特殊部位的保溫并無法做到厚度完全一致，若利用BIM技術(shù)對(duì)某一細(xì)節(jié)進(jìn)行更改，則會(huì)使整個(gè)工程管理中涉及到的成本、進(jìn)度、工程量一系列數(shù)據(jù)被變更，這種牽一發(fā)而動(dòng)全身的管理形式是BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，但這種特點(diǎn)并不利于現(xiàn)場(chǎng)管理。

5 結(jié)語與展望

BIM技術(shù)作為建筑行業(yè)的新型技術(shù)形式，目前在設(shè)計(jì)和造價(jià)方向已經(jīng)取得了較為廣闊的應(yīng)用，文章對(duì)其在建筑工程管理中的應(yīng)用展開研究，并以工程項(xiàng)目管理的全流程為主線，對(duì)其各個(gè)階段的應(yīng)用進(jìn)行明確。利用BIM技術(shù)能夠使工程項(xiàng)目管理更為完善，對(duì)質(zhì)量、進(jìn)度、成本等指標(biāo)的控制更為合理，是一種極具優(yōu)勢(shì)與發(fā)展前景的技術(shù)形式。

當(dāng)前由于技術(shù)的局限性和施工現(xiàn)場(chǎng)的特殊性，也導(dǎo)致了BIM技術(shù)的普及存在一定困難，但對(duì)于分項(xiàng)工程深化、工程施工技術(shù)交底、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地布置等方面已經(jīng)能夠提供科學(xué)合理的技術(shù)方案。雖然當(dāng)前在工程項(xiàng)目全流程管理中對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用仍存在較多阻礙，行業(yè)內(nèi)的積極探索與技術(shù)的不斷完善，在未來會(huì)有更優(yōu)質(zhì)全面的BIM技術(shù)工程施工管理方案。