建筑工程中BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)分析

丁長江

中鐵十五局集團(tuán)城市建設(shè)工程有限公司 河南 洛陽 471000

隨著我國建筑領(lǐng)域BIM技術(shù)的逐步發(fā)展，BIM技術(shù)通過參數(shù)模型整合工程信息，改變了工程建設(shè)、設(shè)計(jì)和維護(hù)的傳統(tǒng)模式和方法，有利于工程的盈利能力、精細(xì)管理、效率，質(zhì)量保證和投標(biāo)。通過視覺技術(shù)手段，保證整個(gè)施工管理的安全性和質(zhì)量，降低施工管理的經(jīng)濟(jì)成本，切實(shí)滿足當(dāng)前建筑工程質(zhì)量需求，促進(jìn)建筑工程領(lǐng)域穩(wěn)定發(fā)展。BIM技術(shù)在我國建筑行業(yè)的應(yīng)用處于初級(jí)階段，必然會(huì)出現(xiàn)問題。建設(shè)企業(yè)要從轉(zhuǎn)變思維入手，借鑒相關(guān)政策措施，采取措施規(guī)范自己的建設(shè)過程，提高BIM技術(shù)的應(yīng)用效率，尋找發(fā)展方向的信息化，及時(shí)轉(zhuǎn)變發(fā)展戰(zhàn)略，打造高端BIM應(yīng)用，提升市場競爭力。

1 BIM技術(shù)

1.1 概述

BIM翻譯成漢語為建筑信息模型，是一種集成的信息技術(shù)，能夠滿足建筑信息、性能等方面的不同專業(yè)要求。將建筑項(xiàng)目的決策、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營的所有信息綜合到一個(gè)涉及各方的建筑模型中，參與工程建造的人士，即政府當(dāng)局、業(yè)主、規(guī)劃師、建造商、用戶等。能夠通過綜合信息實(shí)現(xiàn)從建筑工程到建筑物拆遷整個(gè)生命過程中的業(yè)務(wù)管理和信息共享，通過BIM技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)，為項(xiàng)目施工各方的互動(dòng)提供了平臺(tái)。在施工中采用BIM技術(shù)可以大大提高建筑產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，并在整個(gè)工程生命周期內(nèi)減少誤差和風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約施工成本。

1.2 運(yùn)作形式

與一般的3D仿真建模軟件不同，BIM技術(shù)的功能與運(yùn)作形式不同。BIM技術(shù)主要用于將建筑物和輔助設(shè)備分為許多虛擬組件，如地基、柱、梁、窗戶、樓梯、衛(wèi)生設(shè)備等。各種虛擬組件不僅包括三維外觀，還包括尺寸、材料和模型等零件屬性數(shù)據(jù)。利用這些虛擬組件，BIM模型負(fù)責(zé)人可以設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)虛擬空間中的建筑物。此外，由于組件具有詳細(xì)的屬性，設(shè)計(jì)元素可以模擬家具的照明和配置，與用戶溝通，優(yōu)化設(shè)計(jì)。此外，一些專業(yè)人員可以將空間配置、結(jié)構(gòu)分析、機(jī)電系統(tǒng)整合到實(shí)際施工前。檢查樓梯凈高和重疊管道，是否有缺陷或碰撞。為避免建筑工程中重復(fù)進(jìn)行，可以大大避免人力和財(cái)政資源的浪費(fèi)。

2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 協(xié)調(diào)性

在我國建筑業(yè)中，BIM技術(shù)具有高度的工作協(xié)調(diào)性，因此，建筑工程署必須不斷加強(qiáng)各部門之間的溝通，以確保工程安全順利進(jìn)行。項(xiàng)目，并在項(xiàng)目出現(xiàn)問題后及時(shí)協(xié)調(diào)解決相關(guān)問題。運(yùn)用BIM技術(shù)改進(jìn)工作協(xié)調(diào)，保證工作協(xié)調(diào)發(fā)展，提高工作效率和質(zhì)量，確保內(nèi)部結(jié)構(gòu)一體化并發(fā)揮其重要作用。

2.2 模擬型

模擬不僅模擬建筑模型，而且模擬建筑中不存在的東西。在BIM設(shè)計(jì)中，可以進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)來模擬設(shè)計(jì)所需的內(nèi)容，使設(shè)計(jì)人員能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題和不足，并進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)[1]。

2.3 可視化

在BIM技術(shù)并不普遍的情況下，施工圖是由許多設(shè)計(jì)人員繪制的，當(dāng)建筑商根據(jù)工作圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工程時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)一些不完善之處，也可能出現(xiàn)圖紙紕漏，而這些又伴隨著許多只按設(shè)計(jì)圖紙工作的施工人員，很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)一些圖紙問題。但是，在使用BIM等技術(shù)時(shí)，可以根據(jù)其視覺技術(shù)特性直接建立立體建筑模型，因此，在施工中可以獲得很多方便，提高立體建筑的施工質(zhì)量，同時(shí)也提高了施工效率。

3 建筑工程管理中存在的問題

建設(shè)項(xiàng)目管理涉及多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，管理內(nèi)容多樣復(fù)雜。在具體管理方法的實(shí)施過程中，出現(xiàn)了導(dǎo)致管理效率低下的各種問題。主要問題概述如下：

在施工過程中，有許多負(fù)責(zé)任的參與者，在施工過程中，出現(xiàn)了關(guān)系、參與、互動(dòng)等諸多問題，導(dǎo)致了不合理的結(jié)果。一些負(fù)責(zé)任的當(dāng)事方未能在工作中密切合作，造成了延誤。如果對(duì)方為了逃避責(zé)任而互相爭執(zhí)，可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的工程質(zhì)量問題。

建筑工程各方面可能是個(gè)人或小型建筑工人，能力有限，支援機(jī)制不足，技術(shù)手段不足，施工質(zhì)量不理想，材料風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測和質(zhì)量控制不足，施工質(zhì)量難以達(dá)到，直接影響工程質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

建筑項(xiàng)目管理是一個(gè)跨部門互動(dòng)的過程。各部門之間缺乏適當(dāng)?shù)男畔⒔涣鳈C(jī)制，各部門和其他建筑單位以及信息傳遞不及時(shí)給項(xiàng)目管理和協(xié)調(diào)帶來了嚴(yán)重問題[2]。

BIM技術(shù)和大數(shù)據(jù)集不發(fā)達(dá)，效率低下。由于科技突飛猛進(jìn)，特別是建筑業(yè)采用BIM等先進(jìn)科技，信息化和智能化取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，取得了更高的成果。盡管如此，BIM技術(shù)的有效性仍然無法充分展示，它的使用和投資對(duì)建筑業(yè)的BIM技術(shù)影響較小，并且迫切需要提高建筑項(xiàng)目管理過程中BIM技術(shù)的使用效率，以及目前改進(jìn)BIM信息處理，特別是通過建立BIM信息交互方案，促進(jìn)信息集成，展示信息價(jià)值，確保BIM技術(shù)與建設(shè)項(xiàng)目管理的和諧發(fā)展[3]。

定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、激勵(lì)機(jī)制及信息安全等政策標(biāo)準(zhǔn)有待完善。在政策方面，我國目前實(shí)行的BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要是為了利用這一技術(shù)，雖然其中心技術(shù)開發(fā)體系尚未完善；由于價(jià)格定義模糊、缺乏制裁制度等嚴(yán)重問題，BIM技術(shù)的使用受到阻礙。在需求方面，盡管有許多需求，BIM技術(shù)的快速發(fā)展，單個(gè)請(qǐng)求的更新速度緩慢，無法跟隨BIM技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)發(fā)展的嚴(yán)重障礙，缺乏與CIM平臺(tái)匹配的信息驗(yàn)證，結(jié)論和結(jié)論標(biāo)準(zhǔn)之間缺乏一致性，缺乏重要的一般性技術(shù)程序。

4 BIM技術(shù)在建筑工程施工中的優(yōu)點(diǎn)

BIM技術(shù)在施工過程中起著重要作用。在實(shí)踐中，BIM技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)。一是三維顯示，優(yōu)化施工管理。在施工過程中，傳統(tǒng)的施工方案或計(jì)劃往往有一定的局限性，很難想象直觀的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也反映了建筑工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。利用BIM技術(shù)，可以將平面圖轉(zhuǎn)換為視覺三維圖像，便于對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行總體觀察和分析，它還為建筑過程和過程創(chuàng)造了重要的先決條件。二是測量速度快，優(yōu)化了信息處理效率。建筑工程是一個(gè)復(fù)雜的綜合工程系統(tǒng)，在施工過程中可以產(chǎn)生更多種類的信息，這是建筑過程的一個(gè)明顯表現(xiàn)。不過，長期以來，這類資料的使用并不足夠廣泛，亦明顯難以全面反映建筑工程的進(jìn)度。基于BIM技術(shù)，可以獲得完整、快速的施工信息摘要，為施工工作提供重要幫助。三是優(yōu)化資源配置，提高建設(shè)效益。在施工過程中，積極運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)施工資源和進(jìn)度進(jìn)行綜合控制，提前準(zhǔn)備好相關(guān)材料和機(jī)械設(shè)備并進(jìn)行管理，優(yōu)化資源配置，有效避免不必要的資源浪費(fèi)，總體上提高施工速度和效益。

5 建筑工程項(xiàng)目管理中BIM技術(shù)應(yīng)用的具體分析

5.1 建模

目前，BIM建模的主要應(yīng)用包括Revit Autodesk、中國建科院的PKPM、廣聯(lián)達(dá)等。每個(gè)行業(yè)或公司的建模軟件的優(yōu)缺點(diǎn)各不相同，而且用戶通常會(huì)根據(jù)他們的實(shí)際需要來選擇它。

5.2 施工場地總平建模

施工總體布局方案前期規(guī)劃是整體施工的重點(diǎn)，考慮到材料堆放、通道安全布置，機(jī)電設(shè)備布置、塔式起重機(jī)、電梯施工等大型機(jī)械安裝場所。施工現(xiàn)場規(guī)劃和布置的合理性和可預(yù)測性直接取決于整個(gè)施工期間的進(jìn)度，為有效避免整體建筑計(jì)劃的修訂及規(guī)劃工作出現(xiàn)延誤，以致時(shí)間及費(fèi)用增加或浪費(fèi)，BIM可以在設(shè)計(jì)前對(duì)施工現(xiàn)場的總體規(guī)劃和布局進(jìn)行建模[4]。

5.3 施工環(huán)節(jié)的進(jìn)度管理

施工項(xiàng)目管理是一項(xiàng)非常復(fù)雜、全面的工作，局限于施工規(guī)模、過程和周期。其他主要客位因素，對(duì)施工項(xiàng)目的實(shí)際管理設(shè)置了諸多障礙，不利于過程管理。BIM技術(shù)的應(yīng)用主要基于設(shè)計(jì)參數(shù)建立三維模型，提高了工作效率。此外，三維模型的構(gòu)建完全控制了員工的日常工作內(nèi)容，確保了這一過程中人員和資源的合理配置和適應(yīng)，進(jìn)一步提高了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

5.4 施工環(huán)節(jié)的成本管理

成本管理也是建筑項(xiàng)目管理領(lǐng)域的一項(xiàng)重要工作.有效的成本管理可以進(jìn)一步降低不必要的成本，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)企業(yè)的良好發(fā)展。BIM應(yīng)用程序主要面向動(dòng)態(tài)成本管理，以提高成本管理的及時(shí)性。有鑒于此，BIM技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上提供了成本預(yù)測和控制，通常確保財(cái)務(wù)和項(xiàng)目關(guān)系正常運(yùn)作。作為這一過程的一部分，公司需要利用BIM技術(shù)建立項(xiàng)目成本管理數(shù)據(jù)庫，以確保信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的改進(jìn)和合理化[5]。

5.5 運(yùn)營與維護(hù)階段

BIM技術(shù)允許將項(xiàng)目的所有數(shù)據(jù)合并到一個(gè)共享平臺(tái)上，從而在運(yùn)行階段支持項(xiàng)目管理，例如通過使用BIM技術(shù)管理隱藏項(xiàng)目。建筑工程中看不見的部分使得建筑的維護(hù)后變得更加復(fù)雜，但是BIM技術(shù)的視覺特征可以很容易地顯示內(nèi)部環(huán)境，例如，在裝修過程中，可以很容易地控制內(nèi)部管道的方向和墻壁的特性。

6 BIM技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

6.1 BIM技術(shù)在決策階段的應(yīng)用

在整個(gè)生命周期的施工管理過程中，決策階段是最重要的，對(duì)后續(xù)工作有直接影響建筑。在決策階段引入BIM技術(shù)工具，可以詳細(xì)分析氣候環(huán)境、地質(zhì)和水文狀況，施工現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)等要素，控制施工過程中的局部實(shí)際，并了解施工因素，以有效降低工作難度。明確規(guī)范建筑工程設(shè)計(jì)施工的相關(guān)因素，建立完善的建筑決策數(shù)據(jù)庫。

6.2 BIM技術(shù)在施工階段應(yīng)用

在施工階段引入BIM技術(shù)，將通過三維成像技術(shù)演示施工項(xiàng)目圖紙，確保整個(gè)建筑項(xiàng)目的真實(shí)性。引進(jìn)4D仿真技術(shù)手段，合理配置控制施工現(xiàn)場的各個(gè)施工環(huán)節(jié)，將確定施工過程中的復(fù)雜操作程序，得到最佳施工方案，提高施工立體效果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的施工問題。結(jié)合施工工程設(shè)計(jì)圖紙，準(zhǔn)確預(yù)算各項(xiàng)施工項(xiàng)目，將圖紙的設(shè)計(jì)、施工和安裝緊密結(jié)合，為建立可視化模型，及時(shí)發(fā)現(xiàn)預(yù)算中可能出現(xiàn)的環(huán)節(jié)疏漏，控制工作量，提高預(yù)測精度。

利用BIM技術(shù)，可以對(duì)不同建筑材料的具體位置進(jìn)行科學(xué)的安全規(guī)劃和評(píng)估，以及建筑機(jī)械設(shè)備。最后，BIM技術(shù)還可以利用新的SOPS數(shù)據(jù)庫分析潛在特殊安全威脅的數(shù)據(jù)，以自動(dòng)設(shè)計(jì)更具針對(duì)性及特別的安全建筑解決方案，并定期進(jìn)行實(shí)時(shí)安全搜索，直至直到完全消除所有安全威脅。

BIM技術(shù)也可用于建筑工程的資源節(jié)約和成本管理。在建筑成本方面，可以利用BIM技術(shù)開發(fā)材料管理和商業(yè)成本管理系統(tǒng)。（1）物資管理系統(tǒng)。有了基本數(shù)據(jù)，BIM技術(shù)就可以建立一個(gè)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，從而準(zhǔn)確地預(yù)測工作量。據(jù)介紹，采購處將對(duì)物資采購采取更加明確的態(tài)度，以避免采購過多，同時(shí)更嚴(yán)格地控制成本，避免出現(xiàn)問題，浪費(fèi)。（2）商業(yè)成本管理。在施工過程中，通過BIM系統(tǒng)可以對(duì)施工成本和計(jì)劃成本進(jìn)行詳細(xì)的比較分析，如果超支，還可以找到相關(guān)數(shù)據(jù)，找出具體原因，幫助管理層優(yōu)化施工過程，提高建筑成本管理水平，降低總成本。

6.3 BIM技術(shù)在竣工階段應(yīng)用

將BIM技術(shù)引入建筑工程中，收集工程各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，并利用BIM技術(shù)完成數(shù)據(jù)信息交換和分析等。結(jié)合驗(yàn)收，根據(jù)工程施工指標(biāo)，檢查工程進(jìn)度，改進(jìn)工程數(shù)據(jù)管理，提高相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，BIM技術(shù)還可以快速計(jì)算總成本和單位成本，在項(xiàng)目實(shí)施的各個(gè)階段實(shí)施嚴(yán)格控制，提高項(xiàng)目管理水平。

7 BIM技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)

在BIM技術(shù)的研究和應(yīng)用方面，我國起步較晚，技術(shù)成熟度及其傳播水平稍低。在建筑業(yè)，如果說CAD的應(yīng)用是第一次技術(shù)革命，那么BIM的應(yīng)用則是第二次技術(shù)革命，其意義不言而喻。在這種情況下，我國應(yīng)增加產(chǎn)能，深入研究BIM技術(shù)，探索一套實(shí)用技術(shù)，與我國建筑業(yè)的發(fā)展相適應(yīng)。在技術(shù)引進(jìn)過程中，要不斷總結(jié)完善，充分發(fā)揮BIM技術(shù)對(duì)建筑業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)。

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，信息資產(chǎn)的價(jià)值上升。BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)和圖形的有效轉(zhuǎn)換，展示了建筑施工人員棉簽上三維模型形式的大量數(shù)據(jù)信息，有效降低不同單位和部門之間的通信成本，為項(xiàng)目管理決策提供信息支持，并利用相關(guān)軟件準(zhǔn)確分析現(xiàn)有項(xiàng)目管理的不足設(shè)計(jì)和施工方案，優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙和施工組織，有效規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)，避免因質(zhì)量不理想而退回的情況，大大提高了建筑成本與預(yù)期價(jià)格的一致性。

BIM的發(fā)展應(yīng)該帶來建筑業(yè)的新革命。隨著BIM的研發(fā)和應(yīng)用不斷深入，建筑行業(yè)的分工將不斷深化，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)協(xié)同，三維環(huán)境中的控制和操作。隨著通訊及電腦科技的發(fā)展，建造業(yè)的效率必然提高，日后預(yù)料BIM技術(shù)的發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢(shì)。

7.1 移動(dòng)終端的應(yīng)用

隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)智能終端的普及，人們可以隨時(shí)隨地獲取信息。在建筑方面，這些流動(dòng)裝置日后會(huì)配備建筑事務(wù)監(jiān)督人員等，能夠在工作場所進(jìn)行管理。

7.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的普及

控制，無線傳感器放置在建筑物的各個(gè)角落，控制濕度、空氣質(zhì)量、溫度等。結(jié)合采暖、通風(fēng)、供水等控制信息。

7.3 數(shù)字化、云計(jì)算的應(yīng)用

通過對(duì)橋梁、道路等進(jìn)行激光掃描，可以在這個(gè)交互的三維空間中工作。結(jié)構(gòu)分析、功耗分析需要云層處理分析，才能計(jì)算出強(qiáng)大的計(jì)算能力。甚至可以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)生成和分析過程，幫助設(shè)計(jì)人員實(shí)時(shí)比較各種設(shè)計(jì)和解決方案，取決于他們的喜好。

7.4 扁平化協(xié)同模式

BIM的實(shí)施要想有效，就必須通過設(shè)計(jì)能夠?qū)е略瓉淼脑O(shè)計(jì)師、工程師、承包商和業(yè)主之間的互動(dòng)將變成一種平衡的管理風(fēng)格，實(shí)現(xiàn)共同成果、有各方參與，使BIM能夠在項(xiàng)目的整個(gè)生命周期中獲得最大的回報(bào)。

8 結(jié)語

總而言之，BIM在我國的全面應(yīng)用將極大地促進(jìn)建筑企業(yè)的發(fā)展，大大提高總承包和整個(gè)工程的質(zhì)量和施工速度，集中控制，有效降低施工成本，有效的施工安全風(fēng)險(xiǎn)提前管理。BIM作為一種貫穿建筑全生命周期的信息收集方法，可以促進(jìn)建筑過程朝著提高效率的方向發(fā)展，機(jī)械化和簡化以及施工技術(shù)變革的實(shí)施，對(duì)施工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了積極影響。因此需要大力推進(jìn)建筑工程中BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，提升建筑工程進(jìn)度管理、安全管理、成本管理水平，實(shí)現(xiàn)管理信息共享，提高建筑工程的整體質(zhì)量。