BIM技術(shù)在工程施工控制中的應(yīng)用

張新梁

(眉山職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 四川 眉山 620010)

0 引言

BIM技術(shù)指利用計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)仿真模擬建筑模型，通過(guò)直觀可視化的方式還原真實(shí)的模型數(shù)據(jù)信息庫(kù)。將BIM技術(shù)靈活運(yùn)用到建筑工程項(xiàng)目施工控制中，既有助于保障整個(gè)工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量和安全性，又能?chē)?yán)格把控各個(gè)施工階段中的成本損耗，使BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值在建筑工程施工中得以有效發(fā)揮。此外，借助BIM技術(shù)還能完成三維建模、碰撞檢查、施工模擬、項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理等工作內(nèi)容，有效促進(jìn)了建筑工程項(xiàng)目的高效化和標(biāo)準(zhǔn)化施工。

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)最早出現(xiàn)在美國(guó)，作為一項(xiàng)新型技術(shù)手段為建筑行業(yè)帶來(lái)了全新的發(fā)展機(jī)遇。將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑工程項(xiàng)目有助于奠定良好的3D模型基礎(chǔ)，而工程項(xiàng)目管理人員也可以利用獲得的數(shù)據(jù)信息仿真模擬建筑物的真實(shí)狀態(tài)。依托于BIM技術(shù)下的信息共享平臺(tái)，還能為參與到建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)單位、材料供應(yīng)商提供良好的溝通交流平臺(tái)，真正將各參與方進(jìn)行了緊密關(guān)聯(lián)，為其協(xié)調(diào)合作帶來(lái)了極大的便利，同時(shí)有效提高了數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和時(shí)效性[1]。

在建筑工程項(xiàng)目施工過(guò)程中，各利益方還可以結(jié)合自身實(shí)際需求和權(quán)限設(shè)置對(duì)BIM技術(shù)信息共享平臺(tái)中的數(shù)字信息進(jìn)行提取、修改、加工、更新等處理。盡管相比于發(fā)達(dá)國(guó)家，BIM技術(shù)在我國(guó)發(fā)展中的起步時(shí)間相對(duì)較晚，但在我國(guó)現(xiàn)代建筑水平不斷提升的背景下，建筑行業(yè)逐漸對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行了深入研究與分析，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還取得了明顯發(fā)展成效。如將BIM技術(shù)應(yīng)用到上海白玉蘭廣場(chǎng)、杭州奧體中心體育館等工程項(xiàng)目施工中就獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 可視化

BIM技術(shù)最鮮明的特點(diǎn)在于其具有良好的可視化優(yōu)勢(shì)，利用建模軟件構(gòu)建3D模型時(shí)，業(yè)主可以直觀清晰地看到整個(gè)模擬建筑物的原始狀態(tài)，還可以在此基礎(chǔ)上科學(xué)規(guī)劃漫游路線(xiàn)，同時(shí)沿著路線(xiàn)實(shí)時(shí)瀏覽工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)[2]。依托于BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)，還有助于推動(dòng)圖紙會(huì)審工作的順利開(kāi)展，使參與到建筑工程項(xiàng)目施工的各方力量共同審核模型設(shè)計(jì)中不合理的地方，并由設(shè)計(jì)單位進(jìn)行科學(xué)調(diào)整與優(yōu)化施工圖紙，從源頭上避免后續(xù)施工中發(fā)生變更問(wèn)題，真正為建筑施工企業(yè)節(jié)約了大量經(jīng)濟(jì)成本。另一方面，在工程項(xiàng)目招投標(biāo)環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM技術(shù)，還能為施工企業(yè)提供良好的導(dǎo)向性作用，通過(guò)潛移默化的方式提高施工企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。此外，在技術(shù)交底過(guò)程中應(yīng)用BIM技術(shù)中的可視化功能，還能使相關(guān)工作人員第一時(shí)間明確自身工作范圍及相關(guān)技術(shù)要求，極大地提高了整個(gè)技術(shù)交底工作的可靠性。

2.2 協(xié)調(diào)性

在工程項(xiàng)目管理過(guò)程中，通常需要將各參建方進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，尤其是在施工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，從屬于建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)師普遍都是獨(dú)立完成整個(gè)設(shè)計(jì)工作，各方之間不但缺乏良好的溝通交流平臺(tái)，其在后續(xù)施工過(guò)程中還可能發(fā)生各種碰撞問(wèn)題。但利用BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性功能可以將施工環(huán)節(jié)從事后處理過(guò)渡轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑翱刂?，也就是在施工前期?zhǔn)備階段將后續(xù)可能發(fā)生的沖突碰撞問(wèn)題進(jìn)行有效控制，以此為后續(xù)工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量和施工成本提供基本保障。

2.3 優(yōu)化性

在傳統(tǒng)建筑工程項(xiàng)目施工過(guò)程中，各施工圖紙中隱含的碰撞點(diǎn)通常只能在實(shí)際施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，這也是導(dǎo)致后續(xù)施工中發(fā)生各種變更和返工現(xiàn)象的主要原因。但利用BIM技術(shù)不斷優(yōu)化施工圖紙，就能將各專(zhuān)業(yè)模型進(jìn)行有效整合，并在碰撞軟件的支持下實(shí)時(shí)檢測(cè)碰撞點(diǎn)，從而對(duì)各碰撞點(diǎn)進(jìn)行逐一排查，極大的降低了工程變更的幾率，還有效規(guī)避了返工現(xiàn)象帶來(lái)的消極影響，在保證工程施工進(jìn)度的同時(shí)節(jié)約了大量經(jīng)濟(jì)成本。

2.4 模擬性

BIM軟件可以對(duì)建筑工程項(xiàng)目的全過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，如在設(shè)計(jì)階段分析日照、光污染、碰撞檢測(cè)等問(wèn)題；在施工前期準(zhǔn)備階段還能模擬現(xiàn)場(chǎng)布局，統(tǒng)籌規(guī)劃施工現(xiàn)場(chǎng)中可能出現(xiàn)的各項(xiàng)事務(wù)，實(shí)現(xiàn)資源合理化配置[3]?；?D模型引入時(shí)間信息，還能模擬4D施工進(jìn)度模型，從而嚴(yán)格把控整個(gè)施工項(xiàng)目的全生命周期；在施工過(guò)程中，將成本信息融入到4D模型而構(gòu)成5D模型，進(jìn)而有效控制各施工環(huán)節(jié)的成本核算；在運(yùn)營(yíng)階段使用BIM模型，還能有效規(guī)避地震、火災(zāi)等自然災(zāi)害帶來(lái)的威脅。

3 BIM技術(shù)在工程施工控制中的具體應(yīng)用

3.1 在4D施工模擬方案中的應(yīng)用

在建筑工程施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格把控整個(gè)工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度，這也是施工過(guò)程中必須予以高度重視的環(huán)節(jié)。實(shí)際上施工進(jìn)度控制的科學(xué)性、資源配置的合理性、技術(shù)手段的先進(jìn)性、施工方案的完整性、現(xiàn)場(chǎng)氣候條件的預(yù)測(cè)情況以及建筑材料的運(yùn)輸方式都會(huì)直接影響建筑工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度。與此同時(shí)，在實(shí)際施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格遵循特定的施工流程，這也意味著施工順序具有一定的不可逆性。因此，一旦工程項(xiàng)目施工發(fā)生各種錯(cuò)誤問(wèn)題，就必須重新建造。這不但會(huì)造成大量人力、物力以及財(cái)力資源損耗，還可能對(duì)最終的施工質(zhì)量和工程項(xiàng)目的安全性造成不同程度的影響。但將BIM技術(shù)應(yīng)用到整個(gè)工程項(xiàng)目施工的全過(guò)程，就能對(duì)施工中的建筑物、施工現(xiàn)場(chǎng)模型、施工進(jìn)度、施工資源進(jìn)行模擬，并將各施工階段中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效整合，同時(shí)按照時(shí)間維度構(gòu)建完整的施工信息模型。在此過(guò)程中，工程項(xiàng)目管理人員可以通過(guò)直觀立體的施工模型了解各個(gè)階段中涉及到的數(shù)據(jù)信息，有效降低了施工協(xié)調(diào)、管理工作的難度系數(shù)，還能將四維施工模型和具體的施工方案進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備、材料、勞動(dòng)力、機(jī)械應(yīng)用等資源的合理化配置，切實(shí)提高各項(xiàng)資源運(yùn)用的經(jīng)濟(jì)性和適用性[4]。最后，利用施工模擬技術(shù)追蹤與管控工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度，還能為工程施工進(jìn)度安排的合理性與實(shí)效性提供基本保障，精準(zhǔn)識(shí)別工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度是提前還是滯后，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)工程項(xiàng)目施工的順利進(jìn)行。

3.2 在三維碰撞檢查中的應(yīng)用

在建筑工程項(xiàng)目正式施工前，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行管線(xiàn)設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上解決各種可能發(fā)生的構(gòu)件碰撞問(wèn)題。但在傳統(tǒng)2D圖紙的局限性影響下，通常無(wú)法直觀清晰的了解個(gè)體及系統(tǒng)之間的碰撞問(wèn)題，究其根本原因在于這種離散行為在不可預(yù)見(jiàn)性層面具有較高的可能性，由此導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員極容易忽視后續(xù)施工中的碰撞問(wèn)題。但將BIM技術(shù)有效應(yīng)用到建筑工程施工中，就可以通過(guò)三維碰撞檢測(cè)的方式排查后續(xù)施工過(guò)程中出現(xiàn)的硬碰撞或軟碰撞問(wèn)題，同時(shí)不斷優(yōu)化工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)，真正意義上避免了后續(xù)工程施工中可能發(fā)生的返工現(xiàn)象或變更現(xiàn)象。此外，建筑工程施工人員還可以借助BIM技術(shù)更深層次地優(yōu)化碰撞后的3D結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而起到良好的施工模擬和交底模擬效果，真正為整個(gè)工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量提供基本保障（見(jiàn)圖1）。

圖1 二維CAD圖形與BIM模型的對(duì)比

3.3 在現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理中的應(yīng)用

對(duì)建筑工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量進(jìn)行管控時(shí)，可以借助質(zhì)量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全方位展示，并將其作為參建方控制建筑質(zhì)量的重要參考依據(jù)。大部分工程項(xiàng)目的施工周期長(zhǎng)、施工難度高，其中還涉及了技術(shù)手段、參建方、人力資源、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的變更問(wèn)題，因此在實(shí)際施工過(guò)程中通常需要匯總大量數(shù)據(jù)信息。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模式下，項(xiàng)目管理人員通常很難實(shí)時(shí)掌控施工現(xiàn)場(chǎng)中的動(dòng)態(tài)化質(zhì)量管理信息，無(wú)論是數(shù)據(jù)匯總還是數(shù)據(jù)傳輸都需要耗費(fèi)龐大的工作量，即便是指派專(zhuān)門(mén)的工作人員進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)處理也會(huì)造成人力資源大量損耗。但在項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理過(guò)程中科學(xué)融入BIM技術(shù)就能有效解決以上問(wèn)題，切實(shí)提高整個(gè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理階段的工作效率，還能保證整個(gè)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)恼鎸?shí)性和可靠性[5]。最后，將這些數(shù)據(jù)信息上傳到指定的云平臺(tái)后，還可以將其與BIM模型進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，以此達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)以及共享的目的（見(jiàn)圖2）。

圖2 施工現(xiàn)場(chǎng)中的工程質(zhì)量信息管理流程

3.4 在項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用

在工程項(xiàng)目實(shí)際施工過(guò)程中通常會(huì)涉及到大量數(shù)據(jù)信息，而大多工程項(xiàng)目原本就具有一定的復(fù)雜性和龐大的系統(tǒng)功能，無(wú)形中增加了建筑工程項(xiàng)目施工的難度。在工程項(xiàng)目施工控制中靈活運(yùn)用BIM技術(shù)可以構(gòu)建良好的信息交流平臺(tái)，使各參建方在此平臺(tái)支持下實(shí)現(xiàn)資源、信息共享，真正為其帶來(lái)了良好的溝通交流便利，切實(shí)提高整個(gè)工程項(xiàng)目的管理效率。與此同時(shí)，應(yīng)用BIM技術(shù)還能導(dǎo)出相關(guān)數(shù)據(jù)信息，極大的減輕了相關(guān)工作人員檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息的負(fù)擔(dān)，并在模塊化、集成化管理模式的支持下有效降低施工現(xiàn)場(chǎng)管理難度。另外，BIM技術(shù)還能創(chuàng)建出工程項(xiàng)目的造價(jià)信息，使施工中涉及的成本和風(fēng)險(xiǎn)得以有效控制，切實(shí)提高工程造價(jià)信息的流通性和時(shí)效性，而相關(guān)工作人員在核對(duì)工程項(xiàng)目施工中涉及到的數(shù)據(jù)信息時(shí)，還能第一時(shí)間處理施工中存在的問(wèn)題，并為其提供了良好的信息查閱便利。

4 結(jié)束語(yǔ)

將BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用到建筑行業(yè)具有重要現(xiàn)實(shí)意義，這也是推動(dòng)建筑工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)三維化、信息化、智能化建設(shè)的重要舉措。依托于完善的信息模型，項(xiàng)目工程管理人員可以直觀清晰的把握整個(gè)工程項(xiàng)目施工中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)督促相關(guān)工作人員嚴(yán)格按照施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成自身工作任務(wù)，有效避免了各種人力資源和物理資源的損耗，還能為工程項(xiàng)目最終的施工質(zhì)量和安全性提供基本保障，使各參建方獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，進(jìn)一步推動(dòng)建筑行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。