基于BIM 技術(shù)的建筑工程管理研究

趙 蕾

（山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250103）

1 緒論

1.1 研究背景

近年來，隨著我國建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模和形式日益復(fù)雜，對工程建設(shè)要求也更加嚴(yán)格?，F(xiàn)代建筑的需求越來越復(fù)雜、多樣，傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)和管理已無法適應(yīng)，極大地挑戰(zhàn)了較早且比較成熟的傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和管理方式，如CD 技術(shù)和工程圖紙。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，BIM 技術(shù)成為一種新興的工程設(shè)計(jì)和管理方式，具有很大的潛力和發(fā)展前景。

建筑工程項(xiàng)目運(yùn)用串聯(lián)式信息傳遞方式難以保證信息傳遞的準(zhǔn)確性，傳遞過程中造成了諸多問題，且隨著建筑工程項(xiàng)目不斷發(fā)展，問題不斷增多，增大了建筑工程管理的難度。三維設(shè)計(jì)方法，即BIM 技術(shù)能夠三維立體呈現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果，全面總結(jié)工程參與各方信息，從而使建筑工程項(xiàng)目信息共享。所以，在這一環(huán)境背景下，開展建筑工程管理BIM 技術(shù)應(yīng)用研究，對建筑業(yè)發(fā)展有重要意義。

1.2 研究意義

BIM 技術(shù)的出現(xiàn)與計(jì)算機(jī)和數(shù)字三維技術(shù)的發(fā)展密不可分，其以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)。建筑信息建模是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，形成包含全過程的三維仿真模型。該模型的建立主要是整理和加工工程建設(shè)的前期準(zhǔn)備、中期設(shè)計(jì)、后期運(yùn)營和維修等數(shù)據(jù)。BIM 技術(shù)不僅能建立一個完整、系統(tǒng)的施工工程數(shù)據(jù)模型，還能為施工單位提供一個信息共享平臺。

在建設(shè)項(xiàng)目前期工作中，施工人員可以使用BIM 技術(shù)進(jìn)行施工項(xiàng)目的虛擬展示，從而更好地了解施工過程的各個環(huán)節(jié)。在建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)階段，施工人員可以運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行建模，預(yù)測施工中可能出現(xiàn)的問題，并進(jìn)行相應(yīng)處理。在建設(shè)項(xiàng)目投入使用后，可以運(yùn)用BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)、管理施工現(xiàn)場輔助設(shè)備，以方便業(yè)主日常管理。

1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.3.1 國外研究現(xiàn)狀

美國查克·伊斯曼于1975 年提出了一種更為智能的電腦系統(tǒng)，他認(rèn)為這個系統(tǒng)可以包括工程圖紙、工程量清單、施工方案等所有資料，工程參與者想要獲取的資料，都可以通過這個系統(tǒng)獲取。隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，BIM 技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。國外對BIM 技術(shù)的研究從未停止，在不斷豐富、完善BIM 技術(shù)及理論。BIM技術(shù)理論發(fā)展很快，但在過去BIM 技術(shù)主要依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)，其發(fā)展受到計(jì)算機(jī)技術(shù)的限制。21 世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，部分應(yīng)用軟件的研發(fā)及施工單位的大力扶持，BIM 技術(shù)逐漸被推廣應(yīng)用。

1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)對BIM 技術(shù)的研究起步較晚，很多研究內(nèi)容都是采用國外的先進(jìn)技術(shù)。相較于國外，我國的建筑企業(yè)對BIM 技術(shù)的需求較高，如廣州大廈、北京奧林匹克體育場、上海大廈等已成為我國知名建筑工程的重要組成部分。

近幾年，BIM 技術(shù)在我國備受關(guān)注，為進(jìn)一步推廣BIM 技術(shù)的應(yīng)用，我國政府出臺了一系列政策措施，促進(jìn)其在實(shí)際應(yīng)用中逐步成熟。例如，國家對采用BIM 技術(shù)的建筑工程給予相應(yīng)補(bǔ)貼和優(yōu)惠政策，同時(shí)，加強(qiáng)了BIM 技術(shù)的培訓(xùn)和推廣。

2 理論概述

2.1 BIM 技術(shù)概念

BIM 是Building Information Modeling 的縮寫，即“建筑信息建?！薄Ｔ趯W(xué)術(shù)界，BIM 技術(shù)通常被定義為：將施工項(xiàng)目中的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，形成一個包含所有設(shè)計(jì)要素信息的綜合性施工項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫，然后將相關(guān)信息輸入到數(shù)據(jù)庫中，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型。施工人員通過數(shù)據(jù)輸入、存取、修改等操作，與數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行交互。數(shù)據(jù)庫中的信息相互關(guān)聯(lián)，編輯一個數(shù)據(jù)就會改變其他信息內(nèi)容。

BIM 技術(shù)概念應(yīng)包含以下幾個方面：BIM 技術(shù)涵蓋的內(nèi)容囊括了建設(shè)項(xiàng)目的各個方面，可滲透到建設(shè)項(xiàng)目的各個環(huán)節(jié)，而且不只是單純的信息系統(tǒng)模型，與傳統(tǒng)的二維建筑項(xiàng)目相比，BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)和管理方面更精細(xì)、更高效、更統(tǒng)一，BIM 技術(shù)的產(chǎn)生正在改變傳統(tǒng)建筑管理方式。此外，BIM 技術(shù)必將引發(fā)建筑業(yè)新一輪的技術(shù)變革，讓建筑業(yè)迎接更多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

2.2 BIM 技術(shù)核心

在建筑信息系統(tǒng)中建立數(shù)據(jù)庫至關(guān)重要。對于BIM 技術(shù)來說，這是最關(guān)鍵且最具挑戰(zhàn)性的環(huán)節(jié)，需要計(jì)算機(jī)技術(shù)和三維數(shù)字技術(shù)的支持。與普通的數(shù)據(jù)庫不同，三維數(shù)據(jù)庫有以下幾個特點(diǎn)：一是三維數(shù)據(jù)庫中包含建設(shè)項(xiàng)目的所有數(shù)據(jù)，且隨著建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)也會不斷更新，從項(xiàng)目立項(xiàng)到運(yùn)行的整個過程都會記錄下來。二是三維數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)并不是相互獨(dú)立的，而是相互關(guān)聯(lián)的，某一數(shù)據(jù)信息改變時(shí)，會產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)信息，以確保不同專業(yè)信息之間的協(xié)同性。三是三維數(shù)據(jù)庫的信息必須共享，建設(shè)、施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)等參與方可以直接存取數(shù)據(jù)庫，并有權(quán)編輯、處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，使施工企業(yè)能夠及時(shí)掌握施工進(jìn)度，使施工單位能夠迅速響應(yīng)變更內(nèi)容，從而提高施工企業(yè)的決策效率，避免浪費(fèi)工期和費(fèi)用，提高施工企業(yè)的投資效益。

3 BIM 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

3.1 BIM 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題

3.1.1 BIM 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國建筑業(yè)是由不同種類、不同規(guī)模的施工單位組成。BIM 技術(shù)在建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用尚屬初期，目前，在政府的支持和技術(shù)援助下，已有不少采用BIM 技術(shù)的項(xiàng)目，部分項(xiàng)目規(guī)模較大。例如，上海世博會和奧運(yùn)村的空間規(guī)劃中成功應(yīng)用了BIM 技術(shù)，并取得了良好的效果。然而，也有部分建筑企業(yè)仍視BIM 技術(shù)為一項(xiàng)新技術(shù)，尚未在建筑業(yè)中廣泛應(yīng)用，因此，BIM 技術(shù)有著巨大的發(fā)展?jié)摿涂臻g。

目前，國內(nèi)許多知名施工隊(duì)伍組建了BIM 技術(shù)團(tuán)隊(duì)，北上廣深等一線城市也有專門的BIM 技術(shù)顧問公司和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。除此之外，BIM 技術(shù)應(yīng)用于施工項(xiàng)目的各個環(huán)節(jié)中，并取得了突破性的進(jìn)展。BIM 技術(shù)廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，如BIM 建模、管線設(shè)計(jì)等，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，建筑信息模型的應(yīng)用是基礎(chǔ)的。

3.1.2 存在的問題

①盡管二維設(shè)計(jì)與BIM 三維設(shè)計(jì)相比有諸多不足，但其并未對工程項(xiàng)目的管理帶來不可挽回的影響，如二維平面圖必須經(jīng)常進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，但設(shè)計(jì)變更導(dǎo)致的工期延期和經(jīng)濟(jì)損失仍在可承受的范圍內(nèi)。另外，設(shè)計(jì)院的工作量較大，很少有時(shí)間進(jìn)行BIM 三維設(shè)計(jì)培訓(xùn)，不能使其成為一種有效的技術(shù)。

②施工單位采用BIM 技術(shù)必須要有相應(yīng)軟件支撐，國內(nèi)軟件企業(yè)在此領(lǐng)域的研究較少，而國外軟件難以與國內(nèi)的實(shí)際情況相符，所以，采用這一技術(shù)，就必須自行研發(fā)軟件，增加大量的費(fèi)用，這也是大多數(shù)設(shè)計(jì)者不采用這種方式的原因。

③缺少政府的引導(dǎo)，BIM 技術(shù)普及光靠個別企業(yè)的行動是不行的，必須由國家?guī)ь^，打破現(xiàn)有行業(yè)規(guī)范，這也是國外大力推行BIM 技術(shù)的方式之一。

④我國建筑業(yè)各企業(yè)的實(shí)力狀況差異很大，很難做到統(tǒng)一協(xié)調(diào)和管理，因此，很難強(qiáng)制要求施工單位采用BIM 技術(shù)。

⑤BIM 技術(shù)在某些功能實(shí)現(xiàn)上尚未完全穩(wěn)定。

3.2 BIM 技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)及對策分析

3.2.1 BIM 技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)分析

①目前，我國還未對BIM 技術(shù)的應(yīng)用做出明確規(guī)定，使得在建筑工程管理中使用BIM 技術(shù)存在著技術(shù)和管理方面的風(fēng)險(xiǎn)。為了規(guī)避這些風(fēng)險(xiǎn)，建筑企業(yè)需要認(rèn)真評估其技術(shù)實(shí)力和管理水平，并在引入BIM 技術(shù)前，制定合適的實(shí)施方案和管理制度。此外，政府部門需要加強(qiáng)對BIM 技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范和引導(dǎo)，為BIM 技術(shù)的推廣提供有力的支持。BIM 技術(shù)會影響到施工管理的各個方面，包括不同實(shí)體之間的責(zé)任劃分、BIM 技術(shù)的建模及各個工程的分配標(biāo)準(zhǔn)，都會加大BIM 技術(shù)的實(shí)施難度。如果責(zé)任分配不明確，每個項(xiàng)目行為人會從自己的利益出發(fā)，影響B(tài)IM 技術(shù)實(shí)施。

②風(fēng)險(xiǎn)與二維技術(shù)和軟件兼容性相關(guān)。我國許多建筑項(xiàng)目仍在使用平面圖展示設(shè)計(jì)成果。然而，在平面圖上實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)仍然存在許多問題，特別是細(xì)節(jié)缺失，難以精確呈現(xiàn)二維圖紙的內(nèi)容，會增加BIM 技術(shù)的使用風(fēng)險(xiǎn)。因此，需要公共機(jī)構(gòu)加強(qiáng)相關(guān)研究并改變現(xiàn)狀，如使用平面圖展示設(shè)計(jì)成果并開發(fā)具體的三維BIM 模型，以呈現(xiàn)設(shè)計(jì)成果。同時(shí)，應(yīng)解決BIM 技術(shù)的測繪軟件問題，以提高二次測繪的效率。此外，在建筑項(xiàng)目管理中使用BIM 技術(shù)時(shí)，需要解決軟件的兼容性問題，因?yàn)樵贐IM 技術(shù)中，所有利益相關(guān)者都可以共享最終的結(jié)果，在使用兩種不同類型的軟件時(shí)，可能會出現(xiàn)錯誤。

③因不確定的時(shí)間和后果引起的風(fēng)險(xiǎn)。目前，我國建筑項(xiàng)目正面臨著工期緊、工作量大的挑戰(zhàn)。在建筑項(xiàng)目管理中，時(shí)間延誤是一個重要的問題，直接影響建筑施工人員的經(jīng)濟(jì)效益。然而，BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用還不夠成熟，早期實(shí)施容易造成施工過程中的各種技術(shù)困難和延誤，因此，備受關(guān)注。同時(shí)，BIM 技術(shù)不能直接應(yīng)用于建筑項(xiàng)目管理中，因其需要建設(shè)單位組織結(jié)構(gòu)、人員、基礎(chǔ)設(shè)施和管理方法的支持，并需要大量的資金投入來實(shí)施。因此，需要加強(qiáng)BIM技術(shù)的研究和實(shí)踐，以改進(jìn)其應(yīng)用和管理，使其在建筑項(xiàng)目中發(fā)揮更大的作用。另外，很難在短期內(nèi)證明BIM 技術(shù)的好處是否值得投資，而且BIM 技術(shù)使用過程中存在不確定性。

3.2.2 對策分析

①我國政府在推進(jìn)BIM 技術(shù)的應(yīng)用方面需要起到積極的引導(dǎo)作用。在實(shí)際應(yīng)用中，國外發(fā)達(dá)國家和國內(nèi)都證明了BIM 技術(shù)在建筑工程管理中的可行性。因此，政策支持是促進(jìn)BIM 技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。從可持續(xù)發(fā)展的角度來看，BIM 技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用符合國家要求，可提高建筑工程的效率和質(zhì)量，降低建筑工程的成本和資源消耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。此外，BIM 技術(shù)可促進(jìn)建筑工程與其他領(lǐng)域協(xié)同發(fā)展，推動建筑產(chǎn)業(yè)向智能化、數(shù)字化、信息化方向轉(zhuǎn)型，提升整個產(chǎn)業(yè)的競爭力和創(chuàng)新能力。對于在建筑工程管理中應(yīng)用BIM 技術(shù)，因還沒有培養(yǎng)出相關(guān)專業(yè)人才，因此，BIM 技術(shù)認(rèn)證應(yīng)由專門的機(jī)構(gòu)進(jìn)行，需要國家對BIM 技術(shù)進(jìn)行監(jiān)管和支持。

②需要制定與BIM 技術(shù)相關(guān)的規(guī)范。為了保證模型之間的兼容性，需要建立不同的模型，因此，各國需要先制定合理的計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)。美國、日本和新加坡等國家領(lǐng)先于其他國家，率先采用BIM技術(shù)，使BIM 技術(shù)被廣泛采用。我國在制定BIM規(guī)范時(shí)，有必要學(xué)習(xí)其他國家先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。

③為促進(jìn)BIM 技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用，需要支持BIM 軟件的發(fā)展。首先，應(yīng)推動BIM 軟件產(chǎn)品的研發(fā)。目前，CAD 是建筑領(lǐng)域主要使用的軟件，但隨著計(jì)算機(jī)化進(jìn)程的加速，CAD 軟件會被取代，BIM 軟件將在未來發(fā)揮更加重要的作用。因此，我們要認(rèn)識到軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性，加強(qiáng)相關(guān)研究，提高國內(nèi)軟件產(chǎn)業(yè)的競爭力。其次，BIM 軟件必須實(shí)現(xiàn)本土化，保證與其他軟件的兼容性。本土化是指根據(jù)國內(nèi)建筑企業(yè)的實(shí)際需求，對軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改，以適應(yīng)其BIM 技術(shù)需求。與其他軟件的兼容性也是一個重要問題，對BIM 技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用和發(fā)展具有一定的影響。為此，政府需要積極引導(dǎo)，制定相關(guān)政策，支持本土化BIM 軟件產(chǎn)品的開發(fā)和優(yōu)化。因此，需要制定合理的計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)，以確保BIM 技術(shù)在建筑項(xiàng)目的整個生產(chǎn)過程中得到充分應(yīng)用。這樣一來，構(gòu)件庫就變成了一個容量巨大的數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)師在開發(fā)過程中不再需要掌握大量構(gòu)件信息。

4 結(jié)語

在建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用BIM 技術(shù)是必然趨勢。相比平面設(shè)計(jì)技術(shù)，BIM 技術(shù)具有協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，可有效解決建筑工程各個環(huán)節(jié)之間的信息傳遞問題。因此，將BIM 技術(shù)應(yīng)用于工程建設(shè)，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，值得大力推廣。