BIM技術(shù)在工程項目管理施工階段的應(yīng)用分析

尹杰

（重慶市南岸區(qū)上新街房管所，重慶 400060）

0 引言

近年來，隨著我國建筑業(yè)高速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大，工程項目管理難度也在不斷增加。傳統(tǒng)的工程項目管理模式逐漸顯現(xiàn)出存在各專業(yè)信息流通不暢、項目進度難以掌控、物料監(jiān)管難度大[1]等問題。而BIM技術(shù)的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的管理模式，將BIM技術(shù)的可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化型等特點應(yīng)用于工程項目管理中，使項目管理模式向著精細化、數(shù)字化、集成化的方向發(fā)展[2]，更有利于實現(xiàn)工程項目管理的三大目標(biāo)，即提高施工質(zhì)量、節(jié)約成本、控制項目進度，綜合提升工程項目管理水平。

自BIM技術(shù)進入我國以來，國家相繼出臺有關(guān)政策和實施標(biāo)準(zhǔn)來推動BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。2022年1月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)的《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》[3]對建筑產(chǎn)業(yè)信息化做出了具體部署和要求，規(guī)劃中首次提到了標(biāo)準(zhǔn)體系的搭建，并提出要“加快推進建筑信息模型（BIM）技術(shù)在工程全壽命周期的集成應(yīng)用”。在此背景下，研究分析BIM技術(shù)在工程項目管理工作中的具體應(yīng)用點是十分有必要的?？v觀工程項目全壽命周期中各階段的工作內(nèi)容與特點，在施工階段所投入的人力、物力和財力是最多的，工作量最大，相對來說項目管理的難度也更大，所以本文主要是站在工程項目管理施工階段中對質(zhì)量、進度、成本三大目標(biāo)管理的角度探討B(tài)IM技術(shù)的具體應(yīng)用。

1 基于BIM技術(shù)的工程項目施工管理

1.1 質(zhì)量管理

（1）基于BIM技術(shù)的質(zhì)量管理體系。構(gòu)建基于BIM技術(shù)的質(zhì)量管理系統(tǒng)，依托BIM技術(shù)的信息共享平臺，對工程項目施工進行事前、事中、事后的全過程質(zhì)量控制。施工單位現(xiàn)場管理人員應(yīng)在BIM信息共享平臺中實時上傳并更新項目質(zhì)量相關(guān)信息，向項目建設(shè)各單位反映項目的質(zhì)量動態(tài)，包括進場物資材料、現(xiàn)場施工情況、工程實體質(zhì)量、質(zhì)量檢查記錄等，以供各單位及時查閱和提取質(zhì)量相關(guān)信息。同時，在平臺中可將施工過程中得到的質(zhì)量信息與BIM模型上的信息對比，若產(chǎn)生信息不匹配的情況，將自動生成質(zhì)量問題報告，再根據(jù)質(zhì)量問題報告排查產(chǎn)生質(zhì)量問題的根源，并提出后續(xù)的整改措施，將BIM技術(shù)充分融合僅施工階段的各個流程中，以解決傳統(tǒng)質(zhì)量管理中常出現(xiàn)的設(shè)計圖紙錯誤不易發(fā)現(xiàn)、設(shè)計交底溝通困難、工人不按設(shè)計圖紙施工、材料管理出現(xiàn)漏洞等問題。

（2）BIM技術(shù)在質(zhì)量管理中的應(yīng)用。首先，碰撞檢查及優(yōu)化。目前，在三維碰撞檢查方面BIM技術(shù)的應(yīng)用已較為成熟。通常首先根據(jù)BIM軟件建立工程項目的建筑、結(jié)構(gòu)以及機電專業(yè)三維模型，再將建立出的各專業(yè)模型加以整合并相互鏈接，通過運用Navisworks軟件檢查各專業(yè)模型間是否產(chǎn)生碰撞，就碰撞節(jié)點及時與設(shè)計單位反饋，并對碰撞節(jié)點進行優(yōu)化。通過碰撞檢查與優(yōu)化，能夠及時發(fā)現(xiàn)在二維圖紙上難以發(fā)現(xiàn)的設(shè)計缺陷和沖突，提前解決設(shè)計中存在的質(zhì)量問題。其次，技術(shù)質(zhì)量管理。技術(shù)質(zhì)量是決定項目質(zhì)量最直接的因素。保證技術(shù)質(zhì)量，最重要的就是對質(zhì)量控制的關(guān)鍵節(jié)點做好技術(shù)交底。相較于傳統(tǒng)的技術(shù)交底而言，利用BIM技術(shù)的可視化、模擬性，事先對質(zhì)量控制的關(guān)鍵部位、復(fù)雜部位以及技術(shù)難度較大的工序進行施工模擬，將二維圖紙轉(zhuǎn)化為施工模擬動畫。對工人而言，有助于加強施工作業(yè)人員對設(shè)計圖紙的認(rèn)識與了解，從而提升了技術(shù)交底效率，保證施工質(zhì)量。另外，材料質(zhì)量管理。BIM模型中最重要的不是模型，而是模型中所搭載的信息，其中包括建筑構(gòu)件的屬性、幾何尺寸、材料類型、結(jié)構(gòu)組件等實體信息，這些信息是開放的、共享的，可以施工過程中，由不同的人來查看、輸入、更新信息。材料進場后可依托BIM平臺進行庫存管理，自動統(tǒng)計庫存，也可追溯查詢重要物資的流轉(zhuǎn)信息、驗收信息等數(shù)據(jù)，對材料質(zhì)量進行嚴(yán)格把控。同時，現(xiàn)在也有采用無線射頻、3D激光掃描技術(shù)、AR技術(shù)[4]等現(xiàn)代信息采集技術(shù)結(jié)合BIM模型采集材料信息進行材料管理，以確保原材料符合設(shè)計，從源頭上保證項目質(zhì)量。

1.2 進度管理

（1）基于BIM技術(shù)的進度管理實施流程。為滿足項目進度目標(biāo)要求，將進度管理流程結(jié)合BIM技術(shù)應(yīng)用點，能夠更加直觀的表達項目的實際進度，及時發(fā)現(xiàn)進度偏差，有利于施工單位管理人員對項目進度的整體把控?；贐IM技術(shù)的進度管理實施流程如下：編制項目進度計劃→將編制的進度計劃與三維整合模型鏈接形成4D模型→項目實施過程中，將實際施工進度數(shù)據(jù)添加入模型，形成實際進度模型→將實際模型與計劃模型做對比，若出現(xiàn)延誤工期的情況則發(fā)出預(yù)警→結(jié)合實際情況做調(diào)整，保證項目工期。

（2）BIM技術(shù)在進度管理中的應(yīng)用。首先，構(gòu)建BIM4D進度模型。將建立的BIM3D模型與編制的施工進度計劃鏈接起來，使3D模型轉(zhuǎn)化為4D模型，通過設(shè)置模擬動畫的關(guān)鍵幀和動畫路徑，渲染輸出施工模擬動畫。在4D模型中，可以直觀、準(zhǔn)確地顯示出隨著時間的變化項目的施工進程。還可著重對工程的重點和難點部位模擬施工動畫，依據(jù)構(gòu)建的4D模型來確定重難點部位施工方案、排布計劃以及流水段的劃分等工作，從而實現(xiàn)施工進度的精細管理。其次，進度跟蹤與控制。在實際施工過程中，將現(xiàn)場的各項施工工序的進展進行實時監(jiān)控，同時與BIM4D模擬的進度計劃做對比分析，能夠清晰且快速地發(fā)現(xiàn)實際進度與計劃進度存在偏差的情況，通過分析造成進度偏差的具體原因，制定相應(yīng)措施糾正進度偏差。隨著施工的進行，也可以針對設(shè)計變更后調(diào)整的項目新計劃隨時更新BIM模型，BIM模型的更新會帶動4D模型的更新，從而提高了管理效率，實現(xiàn)對項目進度的動態(tài)控制。

1.3 成本管理

（1）基于BIM技術(shù)的成本管理實施流程。為滿足項目成本目標(biāo)要求，將成本管理流程結(jié)合BIM技術(shù)應(yīng)用點，優(yōu)化傳統(tǒng)成本管理中手工算量難以保證工程量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)、成本管理的各階段管理前后關(guān)聯(lián)性較差、資源共享難等問題。基于BIM技術(shù)的進度管理實施流程如下：將項目計價文件與包含了項目三維模型和進度信息的4D模型相鏈接形成BIM5D模型→利用BIM 5D模型中生成的資金、材料使用曲線等開展動態(tài)跟蹤工作→將過程中的實際情況與原計劃作對比，同時在發(fā)生各種變更時，可通過修改模型并記錄修改信息，直接形成更新后的5D模型→模型自動收集各類成本數(shù)據(jù)，通過多算對比達到成本控制目的。

（2）BIM技術(shù)在成本管理中的應(yīng)用。首先，精確統(tǒng)計工程量。根據(jù)建立的BIM模型結(jié)合軟件自帶的實體扣減計算技術(shù)，可以精準(zhǔn)統(tǒng)計各結(jié)構(gòu)構(gòu)件、施工材料的數(shù)量，生成含有項目構(gòu)件、材料的數(shù)量和尺寸、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等信息的明細表，以此精準(zhǔn)快速的統(tǒng)計出工程量。不難看出，利用BIM技術(shù)的工程計量與傳統(tǒng)手工算量相比，不僅大幅簡化了工程算量工作，同時還減少了計算錯誤的可能行，保證后續(xù)成本計算的準(zhǔn)確性。其次，構(gòu)建BIM5D模型。在BIM相關(guān)5D軟件中，將3D模型與進度計劃和工程量、成本信息結(jié)合，構(gòu)件BIM 5D信息平臺，在平臺中可模擬施工進程中各信息數(shù)據(jù)的變化，輸出每季度甚至每月、每周、每天的人、材、機的資源需用量曲線和資金使用曲線。在項目實施過程中，可在BIM5D平臺中實時監(jiān)控和記錄工程項目成本的流水情況，將合同成本、計劃成本與實際成本作對比，通過多算對比[5]，檢查成本是否出現(xiàn)偏差，分析產(chǎn)生偏差的原因并處理。

2 BIM技術(shù)在工程項目管理應(yīng)用中存在的問題

（1）標(biāo)準(zhǔn)問題。BIM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是BIM技術(shù)應(yīng)用于工程項目管理中的行為準(zhǔn)則，但在BIM技術(shù)的應(yīng)用過程中缺乏統(tǒng)一的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。目前，政府部門、建筑行業(yè)內(nèi)都在根據(jù)BIM技術(shù)的應(yīng)用情況分別制定不同類型的BIM技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，如在數(shù)據(jù)表達、分類編碼、建模、應(yīng)用、交付等方面，同時相關(guān)咨詢企業(yè)等也根據(jù)企業(yè)特點并結(jié)合自身管理情況編制企業(yè)級的BIM標(biāo)準(zhǔn)。可見，現(xiàn)階段并不缺乏BIM技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，而是沒有一套統(tǒng)一的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，從而在BIM技術(shù)的實際應(yīng)用過程中項目參與各單位的BIM成果交互困難，在成果共享過程中出現(xiàn)BIM文件格式不統(tǒng)一、深度不一致、內(nèi)容不齊全等問題，繼而造成各方BIM數(shù)據(jù)難以共享，資源的浪費。

（2）技術(shù)問題。目前，國內(nèi)大多將BIM技術(shù)運用集中在設(shè)計板塊，建立項目三維模型、進行項目可視化展示、模型碰撞檢查這些初級應(yīng)用較為常見，但BIM技術(shù)核心的“信息”還未得到足夠重視。BIM技術(shù)的運用，不止于通過BIM三維模型可視化對項目的建成效果進行直觀展示以便于了解設(shè)計意圖和發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，也絕不僅應(yīng)用于項目管理的設(shè)計階段。需要明確的是，BIM技術(shù)應(yīng)用是貫穿于項目全壽命周期的，其應(yīng)用包括方案可視化與優(yōu)化、項目建設(shè)參數(shù)化管理、項目參與方信息協(xié)同共享等方面。但是由于現(xiàn)階段我國對BIM技術(shù)的應(yīng)用還不夠成熟、相關(guān)專業(yè)人才的稀缺等原因，致使很多應(yīng)用目前無法在實際工程中得到體現(xiàn)。

（3）觀念問題。對項目建設(shè)相關(guān)參與方來說，在推進BIM技術(shù)的應(yīng)用上存在一定阻礙，其中包括在工程項目管理中研發(fā)新技術(shù)需要付出更多的時間和精力，在軟硬件采購、人才培養(yǎng)等方面需要大量的資金投入，投入是否能夠有同等或者更大利益的匯報這是企業(yè)所考慮的問題，再加上對新技術(shù)的不了解等，這些都會讓企業(yè)產(chǎn)生顧慮，止步不前。對大多數(shù)企業(yè)來說，發(fā)展BIM技術(shù)是機遇也是挑戰(zhàn)，推進BIM技術(shù)的深入應(yīng)用無疑是增加了企業(yè)的經(jīng)濟和技術(shù)負擔(dān)，從而導(dǎo)致其不愿脫離傳統(tǒng)的項目管理舒適圈，由此阻礙了BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

3 推廣BIM技術(shù)應(yīng)用于工程項目管理的對策

（1）統(tǒng)一BIM標(biāo)準(zhǔn)。BIM技術(shù)的應(yīng)用如果缺乏統(tǒng)一的、完整的、適合我國建筑業(yè)實際情況的BIM系列標(biāo)準(zhǔn)，必然會導(dǎo)致信息資源以及應(yīng)用成果的浪費，因此需要相關(guān)部門制定一套符合我國工程項目管理現(xiàn)狀的、統(tǒng)一的BIM標(biāo)準(zhǔn)體系。BIM標(biāo)準(zhǔn)可分為實施標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)兩大類，其中實施標(biāo)準(zhǔn)主要是指導(dǎo)BIM技術(shù)在工程項目管理的設(shè)計、施工等方面應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)則是包括數(shù)據(jù)格式、分類編碼標(biāo)準(zhǔn)等，以保證BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中成果的統(tǒng)一。同時，在制定統(tǒng)一的BIM標(biāo)準(zhǔn)后，因具體實施的需要，還需要制定相配套的應(yīng)用指導(dǎo)手冊、指南等，以輔助標(biāo)準(zhǔn)的落地執(zhí)行。此外，咨詢單位、施工單位等相關(guān)企業(yè)也應(yīng)根據(jù)企業(yè)自身項目管理特點，在國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進一步細化并組織編制項目實施的BIM標(biāo)準(zhǔn)，但在編制項目實施BIM標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)始終遵循國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，避免出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)沖突，無法指導(dǎo)BIM技術(shù)的實際應(yīng)用的情況。

（2）搭建BIM信息平臺。基于BIM的工程項目管理不是在項目建設(shè)的某一階段或某個環(huán)節(jié)進行局部運用，而是BIM技術(shù)在項目全壽命周期的綜合應(yīng)用，許多工作都應(yīng)是在BIM平臺上協(xié)同開展的，旨在以工程項目為中心，建設(shè)單位、施工單位等項目參與方為責(zé)任主體通過在BIM信息平臺上協(xié)同工作，實現(xiàn)更高效的施工管理，屬于BIM的高級集成運用。對項目各參與方而言，在工程項目管理全壽命周期中通過利用BIM信息平臺數(shù)據(jù)整合、處理信息的優(yōu)勢，在平臺上集成各類信息、共享信息。要促進BIM技術(shù)在項目管理中的深入應(yīng)用，需建設(shè)單位、施工單位、咨詢單位等各參與方共同努力，搭建起應(yīng)用于項目全壽命周期且涵蓋項目質(zhì)量管理、進度管理、成本管理等多目標(biāo)管理的BIM信息數(shù)據(jù)共享平臺。

（3）相關(guān)企業(yè)轉(zhuǎn)變觀念。對基于BIM技術(shù)的工程項目管理，在項目的整個建設(shè)周期中BIM技術(shù)都在為滿足建設(shè)方的建設(shè)意圖而服務(wù)，所以建設(shè)單位作為最終受益方，首先應(yīng)作為BIM技術(shù)應(yīng)用的擁護者，積極參與并帶頭推動項目管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用。同時，施工單位、咨詢單位也應(yīng)抓住機遇，看清建筑行業(yè)發(fā)展趨勢，主動轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)項目管理觀念，盡快完成從CAD技術(shù)到BIM技術(shù)的施工技術(shù)轉(zhuǎn)變，推進BIM技術(shù)在工程項目管理方面的關(guān)鍵技術(shù)探索與實際應(yīng)用。

（4）培養(yǎng)和輸出BIM人才。要推進BIM技術(shù)在工程項目管理中的應(yīng)用，培養(yǎng)和輸出BIM技術(shù)應(yīng)用人才是關(guān)鍵。針對我國缺乏專業(yè)BIM技術(shù)人才而言，應(yīng)當(dāng)通過在大學(xué)教育中增設(shè)BIM專業(yè)或相關(guān)專業(yè)課程等方式加快培養(yǎng)BIM技術(shù)應(yīng)用人才，社會培訓(xùn)機構(gòu)也應(yīng)同步對需要掌握BIM應(yīng)用技術(shù)的業(yè)內(nèi)人員開展BIM技術(shù)職業(yè)培訓(xùn)，以普及BIM知識，培育BIM人才。對于相關(guān)企業(yè)來說，應(yīng)鼓勵企業(yè)員工積極參與BIM技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)，轉(zhuǎn)型成為掌握BIM技術(shù)的新型技術(shù)人才。同時，持續(xù)引進BIM技術(shù)應(yīng)用人才，充實人才資源庫，逐步組建出一支裝備齊全、技術(shù)過硬、分工明確的BIM團隊。