BIM 在項(xiàng)目管理中的應(yīng)用

王晨杰，鄧 倫，張 喬

（中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司三峽水力發(fā)電廠，湖北 宜昌 443133）

0 引言

隨著需求的增大，我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)到了一個(gè)新的高峰，但是在輝煌的成果背后，暴露出的漏洞日益嚴(yán)重。同時(shí)也受到我國(guó)特殊國(guó)情的制約，以至于與行業(yè)相關(guān)的管理方法和理念止步不前[1]。項(xiàng)目管理包含的概念廣泛也雜亂，但是國(guó)內(nèi)的建筑企業(yè)大多將工期視為第一要素，成本稍次之，其他的一些職能（如質(zhì)量和安全）則人為地“讓路”，顯然我國(guó)工程管理的相關(guān)研究和理念還存在著很大的空白區(qū)域需要完善[2]。

1 BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1 BIM 技術(shù)在數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢(shì)

BIM 模型能夠處理并傳達(dá)各種圖形及參數(shù)信息，它將整個(gè)建筑工程的相關(guān)數(shù)據(jù)和一整套設(shè)計(jì)圖紙集為一體，同時(shí)所有資料信息都被參數(shù)化處理，這樣可以幫助各方面參與者更清楚地認(rèn)識(shí)到項(xiàng)目的情況。在BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)之前，施工方、監(jiān)理方和業(yè)主方都需要從一張張粗略而繁瑣的圖紙和表格中來(lái)認(rèn)識(shí)工程進(jìn)行狀態(tài)，而在BIM 技術(shù)的幫助下可以快速的查詢到想要了解的信息，對(duì)于建設(shè)過(guò)程中的算量任務(wù)有著很大的幫助和便利[3]。如圖1 所示。

圖1 建立參數(shù)化建筑模型

以廣聯(lián)達(dá)GTJ 算量軟件為例進(jìn)行操作，首先將軟件打開后，選擇“圖紙導(dǎo)入”選項(xiàng)，便可以將電子版圖紙導(dǎo)入軟件，以便進(jìn)行下一步操作（這里的電子版圖紙可以有很多格式，比較常見的有DWG 格式，該軟件經(jīng)過(guò)不斷地開發(fā)與優(yōu)化已經(jīng)能夠兼容多種格式的圖紙文件，并且出現(xiàn)識(shí)別錯(cuò)誤以及需要人工判定的構(gòu)件都會(huì)有醒目標(biāo)注）。第二步，也是關(guān)鍵性的一步就是同步軸網(wǎng)，這樣就可以保證不同圖紙之間由于縮放的關(guān)系形成的誤差。然后依次類推，直至將所有圖紙導(dǎo)入之后，便可以使用“構(gòu)件識(shí)別”功能，遵循由低到高，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的原則，從柱、墻開始，到梁、板等復(fù)雜構(gòu)件全部完成參數(shù)識(shí)別以及人工修正，使工程在電腦上重新形成一個(gè)參數(shù)化整體。

隨著各種 BIM 軟件的各項(xiàng)功能的不斷完善，使用者從一個(gè)項(xiàng)目的決策階段逐步參與進(jìn)來(lái)，直到后面的設(shè)計(jì)、施工以及竣工驗(yàn)收交付使用階段的進(jìn)展，效率得到大幅度提升[4]。

1.2 BIM 技術(shù)在結(jié)構(gòu)處理方面的優(yōu)勢(shì)

在參數(shù)化工程的基礎(chǔ)之上，通過(guò)電腦技術(shù)將項(xiàng)目的形態(tài)模擬出來(lái)，形成一個(gè)立體的結(jié)構(gòu)。相對(duì)比較重要的功能可以通過(guò)調(diào)整可視化選項(xiàng)來(lái)看見不同的構(gòu)件。比如選中“柱”之后，就有且僅有柱結(jié)構(gòu)顯示，每個(gè)不同的構(gòu)件會(huì)使用不同顏色標(biāo)記出來(lái)。例如板構(gòu)件、梁構(gòu)件和墻構(gòu)件被分別表示為不同的顏色。實(shí)際效果如圖2 所示。將傳統(tǒng)二維的圖紙構(gòu)造為三維的空間實(shí)物模型具象化地表現(xiàn)出來(lái)，構(gòu)件與構(gòu)件之間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、甚至項(xiàng)目與項(xiàng)目之間都可以交互式變更。

圖2 將二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維立體模型

1.3 BIM 技術(shù)在輸出處理方面的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)管理方法是“術(shù)業(yè)有專攻”，即施工圖主要?dú)w專業(yè)施工人員管理，定額歸屬于相關(guān)管理人員來(lái)負(fù)責(zé)，主要突出的是專精這一個(gè)特點(diǎn)。這樣在任務(wù)都正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候是很高效的，但是土木工程施工十分復(fù)雜，難免會(huì)有意外情況發(fā)生[5]。以廣聯(lián)達(dá)GTJ 算量2018 這款軟件為例，目前可以支持導(dǎo)出的格式有GFC、FC、GSHMD，這些是能夠被大多數(shù)軟件所兼容的格式，包含了這個(gè)工程相關(guān)的信息例如樓層信息、標(biāo)高、鋼筋等。

1.4 BIM 技術(shù)在信息處理方面的優(yōu)勢(shì)

隨著技術(shù)發(fā)展，工程也變得越來(lái)越復(fù)雜，與之相對(duì)應(yīng)的是信息量的增加，但是按照傳統(tǒng)的工作和管理的方法來(lái)看，數(shù)據(jù)收集的難度越來(lái)越大，處理與應(yīng)對(duì)的效率越來(lái)越低，無(wú)法滿足現(xiàn)代工程高周轉(zhuǎn)的要求。所以我們可以發(fā)揮出BIM 作為一個(gè)平臺(tái)的功能來(lái)進(jìn)行輔助。

這個(gè)功能建立在上述兩個(gè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，即參數(shù)化和輸出多樣性。參數(shù)化保證工程能夠在由網(wǎng)絡(luò)傳輸，輸出多樣性則能夠使得工程人員獲取的信息準(zhǔn)確且便利。作為一個(gè)云端平臺(tái)，權(quán)限管理是很關(guān)鍵的控制樞紐，避免相同信息在不同部門或者員工之間被重復(fù)處理，以此減少信息傳遞過(guò)程中的時(shí)間和精力損失，從而極大程度地提高整體工作效率，而權(quán)限限制也可以減少重要信息外泄的風(fēng)險(xiǎn)。

1.5 BIM 技術(shù)在修正處理上的優(yōu)勢(shì)

這一個(gè)有點(diǎn)可以理解為立體型結(jié)構(gòu)的延伸，兩者之間是有一定的相互聯(lián)系的，但是也有區(qū)別設(shè)計(jì)上的變更在土木工程施工過(guò)程中是家常便飯，對(duì)于工期和成本兩個(gè)要素而言，這些都是需要消除的不利影響。及其原因主要有以下幾點(diǎn)：勘察工作出現(xiàn)失誤、設(shè)計(jì)本身有遺漏、現(xiàn)場(chǎng)施工標(biāo)準(zhǔn)的提高、場(chǎng)地發(fā)生變化等。以傳統(tǒng)的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，重新繪制圖紙然后再進(jìn)行檢驗(yàn)是最有效的辦法[6]。但是在進(jìn)行后續(xù)作業(yè)如算量時(shí)十分麻煩，且無(wú)法保證更改后的設(shè)計(jì)方案能夠符合要求。在使用BIM 技術(shù)后，設(shè)計(jì)單位可以直接調(diào)整沖突部分的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行修改，軟件會(huì)自動(dòng)匯總計(jì)算工程量及計(jì)算出費(fèi)用，依靠其碰撞檢查技術(shù)也可立即檢查設(shè)計(jì)變更是否合理，可以截取任意時(shí)間段任意項(xiàng)目的工程量進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)的上傳，修改和分析可以隨時(shí)與項(xiàng)目緊密同步。如圖3 所示。

圖3 碰撞檢測(cè)和修正示例

2 BIM 技術(shù)的劣勢(shì)

2.1 BIM 技術(shù)在應(yīng)用方面的劣勢(shì)

我國(guó)建筑企業(yè)從業(yè)人員大多數(shù)學(xué)歷或者職稱并不高，這個(gè)現(xiàn)象在施工人員部分尤為明顯，而能夠熟練運(yùn)用BIM 對(duì)于使用計(jì)算機(jī)的能力有一定要求，再加上施工人員平時(shí)作業(yè)任務(wù)繁忙，即使能夠抽出來(lái)時(shí)間和精力學(xué)習(xí)，也不會(huì)起到很好的效果，反而會(huì)使得企業(yè)浪費(fèi)資源；反觀管理人員，雖然有一定的資質(zhì)來(lái)學(xué)習(xí)BIM，但是在現(xiàn)場(chǎng)施工的收效甚微，形成“光桿司令” 的局面[7]。最后便是相關(guān)軟件的版權(quán)費(fèi)，目前在使用率上排名靠前的軟件都是由國(guó)外公司進(jìn)行研究、開發(fā)和創(chuàng)造的，由于各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有所不用，也就造成了難以交流的局面，需要花費(fèi)相當(dāng)一部分資源來(lái)合法使用軟件[8]。

2.2 BIM 技術(shù)在交流方面的劣勢(shì)

這個(gè)可分為主觀因素和客觀因素。主觀上來(lái)說(shuō)，BIM 的數(shù)據(jù)庫(kù)作為一個(gè)有著自身平臺(tái)的云端信息儲(chǔ)存庫(kù)，所包含的工程信息理論上是任何使用過(guò)BIM的項(xiàng)目的集合體。這本應(yīng)該是BIM 的最大的優(yōu)點(diǎn)之一，但是之所以現(xiàn)在施工過(guò)程中對(duì)于云數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)用較少，就是因?yàn)閼?yīng)用BIM 的工程的企業(yè)較少，難以形成一定規(guī)模，極大程度上降低了參考價(jià)值[9]。久而久之，對(duì)于這部分功能的運(yùn)用也就越來(lái)越少，最后到了一個(gè)可有可無(wú)的尷尬境地，反過(guò)來(lái)又和上述主觀原因形成了一個(gè)惡性循環(huán)。

2.3 BIM 技術(shù)在操作方面的劣勢(shì)

就結(jié)果而言，將一個(gè)龐大的工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)信息化是一件十分困難的事，對(duì)電腦的硬件要求很高，這樣就提高了這項(xiàng)技術(shù)的門檻，其中最為重要的就是BIM 核心建模軟件。從上個(gè)世紀(jì)七十年代開始， BIM 軟件的開發(fā)與制作，國(guó)內(nèi)外很多建筑企業(yè)都參與其中，但是真正能夠被認(rèn)可和使用的少之又少[10]。除開AutoCAD2007 之外，其他的軟件要么操作繁瑣，內(nèi)容復(fù)雜，要么就是無(wú)法和其他軟件一起使用，需要再次轉(zhuǎn)換輸入和輸出。這也就造成了企業(yè)在面對(duì)花樣繁多而有著相似功能的軟件時(shí)無(wú)從下手的情況，更重要的是在涉及到與其他項(xiàng)目其他公司合作時(shí)，難以協(xié)商以哪一個(gè)為準(zhǔn)。在項(xiàng)目信息流通過(guò)程中非常容易造成缺失、遺漏和誤解，這對(duì)于精益求精的施工來(lái)說(shuō)是不能接受的。

3 案例分析

3.1 工程概況

工程名稱：住宅小區(qū)B 區(qū)4 號(hào)樓項(xiàng)目，工程性質(zhì)：磚混結(jié)構(gòu)臨街商住一體式建筑。建筑規(guī)模：四號(hào)樓由4 個(gè)單元樓組成，地下室為商服五類庫(kù)房，一層、二層為商品用房，三層～六層為單元式一梯兩戶住宅?？傉嫉孛娣e：1 068.03 m2；總建筑面積6 901.34 m2；地下建筑面積：934.15 m2，地上面積：5 569.75 m2。

要求：（1）保證本次工程的順利開展，在質(zhì)量上嚴(yán)格把控，同時(shí)合理安排工期是本工程的重難點(diǎn)。（2）施工場(chǎng)地位于市區(qū)內(nèi)人口密集住宅區(qū)，科學(xué)安排工序，在現(xiàn)場(chǎng)管理上合理調(diào)整，保證設(shè)備工作效率減少對(duì)工地周邊環(huán)境的影響，確保周邊車輛、小區(qū)居民正常的工作生活滿意度是重中之重。（3）工程工期緊張。本工程建筑面積6 901.34 m2，工期安排為285 d，施工難度和相關(guān)工程量較大。

3.2 BIM 技術(shù)的具體應(yīng)用措施

整體思路：在土木工程施工中使用BIM 技術(shù)來(lái)輔助項(xiàng)目的順利實(shí)施，從決策階段開始直到竣工驗(yàn)收階段，保證完全貫徹到項(xiàng)目的完整生命周期。有效地運(yùn)用BIM 技術(shù)來(lái)操作施工，不僅可以達(dá)到實(shí)時(shí)管理的效果，還可以保證信息交流的速度，間接地降低成本。

具體方法：

（1）使用project 軟件進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)來(lái)滿足總工期的要求，列出流水步距表。

（2）利用廣聯(lián)達(dá)GTJ 算量軟件對(duì)建筑進(jìn)行信息化處理和工程量匯總計(jì)算。

（3）運(yùn)用BIM 軟件對(duì)工程進(jìn)行模擬和演示，對(duì)需要修改的環(huán)節(jié)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

3.3 BIM 在實(shí)際施工中的效果分析

（1）工期管理

通過(guò)使用Microsoft Project 軟件對(duì)項(xiàng)目的施工流水進(jìn)行編排并列表，將土方開挖、混凝土墊層、支模板、綁扎鋼筋和澆筑混凝土等部分分項(xiàng)工程的工作開始時(shí)間、完成時(shí)間以及所需工日等參數(shù)輸入軟件，再進(jìn)行工作關(guān)系的劃分，最后再對(duì)各項(xiàng)重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)例如節(jié)假日等進(jìn)行微調(diào)。當(dāng)出現(xiàn)意外情況需要工期變更時(shí)，只需要修改其對(duì)應(yīng)的參數(shù)，其他部分就可以自動(dòng)發(fā)生變化，提升了工作效率，間接地節(jié)約了成本。相比較而言，傳統(tǒng)的Excel 表格排班不僅不能提供項(xiàng)目時(shí)間信息，而且在修改時(shí)需要將整個(gè)表一起重新制作。如圖4 和圖5 所示。

圖4 使用Project 軟件編制的施工進(jìn)度表

圖5 使用Excel 繪制施工進(jìn)度表

（2） 算量管理

在使用廣聯(lián)達(dá)GTJ2018 軟件對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行算量時(shí)，整體思路為“先繁后簡(jiǎn)”，即先進(jìn)行一些大型結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，然后對(duì)照?qǐng)D紙進(jìn)行細(xì)節(jié)的微調(diào)。首先將項(xiàng)目分解為不同的樓層和不同的結(jié)構(gòu)，然后利用CAD 圖紙識(shí)別技術(shù)將整個(gè)項(xiàng)目信息化，然后就可以直接算出鋼筋或者土建的工程量，還可以利用系統(tǒng)自帶的合法性檢驗(yàn)工具來(lái)粗略地進(jìn)行檢查。其中，對(duì)于不同地區(qū)的不同的圖集和計(jì)算規(guī)則可以在官網(wǎng)上下載相關(guān)數(shù)據(jù)，在進(jìn)行最后計(jì)算之前調(diào)整。還可以隨時(shí)查看任何一個(gè)構(gòu)件的詳細(xì)信息。如圖6 所示。

圖6 單個(gè)構(gòu)件鋼筋用量、鋼筋計(jì)算規(guī)則以及明細(xì)表、土建工程量明細(xì)表

4 結(jié)語(yǔ)

建筑行業(yè)一直以來(lái)都是我國(guó)的第一產(chǎn)能，在我國(guó)總經(jīng)濟(jì)中占有很大的比重，本文選取項(xiàng)目管理方法在土木工程施工中的具體應(yīng)用進(jìn)行研究。（1）提出了通過(guò)建筑信息化發(fā)展來(lái)處理土木工程施工中的問題的具體思路，然后由理論部分開始，逐步遞進(jìn)。并通過(guò)實(shí)際案例來(lái)對(duì)理論部分進(jìn)行佐證，體現(xiàn)了BIM技術(shù)的動(dòng)態(tài)性、多樣化和立體性三大優(yōu)勢(shì)。（2）針對(duì)BIM 技術(shù)無(wú)法大量普及并運(yùn)用到實(shí)際施工的原因，本文闡述了BIM 技術(shù)的數(shù)據(jù)共享困難、短時(shí)期內(nèi)無(wú)法獲得收益、需要消耗資源以及技術(shù)門檻較高的缺陷，使得BIM 技術(shù)的整體展示較為全面，能夠在相關(guān)的研究方面對(duì)他人起到一定幫助。