BIM在建筑工程中的應(yīng)用探討

劉 慧

北京清尚建筑設(shè)計研究院有限公司 北京 100085

BIM，簡稱“建筑信息模型”，是指在工程項目的設(shè)計、實施和運行的管理中，實現(xiàn)對建筑工程項目的實體和功能的可視化的技術(shù)和成果的總稱。BIM系統(tǒng)是一種三維空間、時間、費用綜合的多維信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，將建筑工程的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并運用數(shù)字技術(shù)來顯示建筑的主體結(jié)構(gòu)及功能特點。通過對BIM技術(shù)在建筑工程項目中的運用進(jìn)行了探討，希望能指導(dǎo)建筑工程項目更好地應(yīng)用BIM技術(shù)，進(jìn)一步提高建筑工程項目的整體質(zhì)量以及工程管理水平。

1 BIM信息技術(shù)的優(yōu)勢

BIM信息技術(shù)是一種將其應(yīng)用于工程建設(shè)各個領(lǐng)域的綜合技術(shù)流程，涉及到各個不同的利益相關(guān)方。在提升生產(chǎn)效率以及質(zhì)量上，對可持續(xù)的建筑環(huán)境作出了巨大的貢獻(xiàn)。BIM信息技術(shù)在影響建筑業(yè)的政策制定時起到了很大的作用，它鼓勵其在不同的施工環(huán)境中推廣并進(jìn)行有效的實施。BIM信息技術(shù)是一項非常復(fù)雜的工程，需要各方的理解和協(xié)作，要解決從傳統(tǒng)施工到BIM信息技術(shù)施工的挑戰(zhàn)；另外，BIM信息技術(shù)的執(zhí)行還要求理解現(xiàn)有的工具，技術(shù)，信息水平和合作來決定BIM信息技術(shù)的組織準(zhǔn)備和成熟程度。BIM信息技術(shù)是一種全新的施工管理方式，它可以應(yīng)用到整個施工過程中。BIM信息技術(shù)具有很強(qiáng)的可視化能力，可以為結(jié)構(gòu)安全監(jiān)控提供一個很好的可視化表達(dá)環(huán)境，減少了對監(jiān)控信息的理解，增強(qiáng)了監(jiān)控的工作效率和互動能力。在BIM信息技術(shù)和CAD技術(shù)之間的技術(shù)比較中，BIM技術(shù)是建立在三維狀態(tài)基礎(chǔ)上的，有別于CAD中的二維形態(tài)。在傳統(tǒng)的CAD狀態(tài)下，采用點、線、面構(gòu)成的封閉圖形，而沒有考慮到構(gòu)件的屬性。基于BIM信息技術(shù)的構(gòu)件具有各自的特征，其中各構(gòu)件具有各自獨立的X、Y、Z坐標(biāo)的屬性。在設(shè)計時，可以將設(shè)計者所構(gòu)想的3D圖像通過電腦屏幕進(jìn)行虛擬化，從而達(dá)到三維可視化的效果；BIM信息技術(shù)可以為各部門之間的信息交流提供一個協(xié)同工作平臺。因此，BIM信息技術(shù)在建筑安全監(jiān)測中的應(yīng)用，可以實現(xiàn)監(jiān)控信息可視化、管理和信息共享、管理信息化。其中，BIM信息技術(shù)的可視性，在設(shè)計階段，工程師利用BIM技術(shù)對建筑物進(jìn)行三維數(shù)字化，并對其進(jìn)行修正，以達(dá)到最直觀的效果，從而提升工程設(shè)計人員的工作效率和工作品質(zhì)。此外，BIM信息技術(shù)還能為施工作業(yè)管理階段的員工提供完整的三維圖像，方便員工快速查找所需的設(shè)備，減少了工作人員的工作負(fù)擔(dān)。如果采用傳統(tǒng)的CAD技術(shù)，需要有較強(qiáng)的專業(yè)知識、豐富的工作經(jīng)驗和豐富的想象力來發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的缺陷并進(jìn)行修正，但即便如此，也容易出錯，而且處理時間長、效率低。因此，可以采用BIM信息技術(shù)，通過三維可視化的方法，來發(fā)現(xiàn)不合理的位置。與此同時，BIM信息技術(shù)的協(xié)調(diào)性，BIM信息化技術(shù)涉及到的內(nèi)容與信息很多，比如，在施工工程的設(shè)計中，利用BIM技術(shù)的三維可視化特征進(jìn)行合理的檢驗，對建筑物的施工和需要安裝的部位進(jìn)行三維仿真，可以直觀、快速地檢查出建筑內(nèi)部是否存在矛盾?；蛘咴诮ㄔO(shè)項目成本中，BIM信息技術(shù)的工程量優(yōu)化功能可以幫助工程師準(zhǔn)確、快速地獲得更多的工程資料，并對其進(jìn)行合理的處理，從而幫助工程師在短時間內(nèi)完成大量的工作。這些都反映了BIM信息技術(shù)在施工項目中的協(xié)同操作能力；另外，BIM系統(tǒng)還可以協(xié)調(diào)運行過程中的各種數(shù)據(jù)，如工程圖紙、工程量清單、綜合單價表等，通過BIM系統(tǒng)可以實現(xiàn)空間、設(shè)施、應(yīng)急、節(jié)能等多個方面的協(xié)同發(fā)展[1]。

2 BIM的信息化管理在建筑工程中的應(yīng)用分析

2.1 可視化方面

BIM可視化技術(shù)可以將設(shè)計圖轉(zhuǎn)化為三維模型，并能產(chǎn)生三維對象的三維圖像。在此基礎(chǔ)上，可視化技術(shù)可以為使用者提供有效的圖像，并產(chǎn)生新的報表。將BIM技術(shù)運用于施工項目，可以實現(xiàn)通信、調(diào)度、決策等功能?？梢暬S著人類社會的進(jìn)步，建筑形態(tài)將逐漸變得多樣化、復(fù)雜化。在現(xiàn)代建筑的需要下，傳統(tǒng)的設(shè)計圖紙已經(jīng)不再適用，也不再具有應(yīng)有的價值。在工程建設(shè)中，由于工程建設(shè)中存在著大量的人為因素，造成了工程建設(shè)與管理上的難度。延長工作時間。BIM技術(shù)的應(yīng)用，使建筑工程在工程開工前能得到立體的展示，同時也可以利用BIM技術(shù)把建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)展示給人們。利用BIM技術(shù)可以有效地指導(dǎo)建筑工人的安全生產(chǎn)；另外，施工人員也可以和其它施工人員進(jìn)行信息資源的分享。因此，如何有效地提高過程管理的有效性是十分必要的。

2.2 信息化方面

在施工項目的管理中，存在著需要各個部門共同努力的問題。如果工程施工中出現(xiàn)的問題很難馬上得到解決，必須召開有關(guān)部門的會議，組織管理層進(jìn)行討論，找出問題的根源，并采取相應(yīng)的對策。但是，這一方法也有一定的局限性。BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以使其協(xié)調(diào)，使建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到合理安排，并能協(xié)調(diào)土建結(jié)構(gòu)的建造及其他施工工作[2]。

2.3 安全管理方面

建筑工程的施工工藝有其特殊性，特別是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、承載機(jī)制復(fù)雜等特點，極大地提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計、現(xiàn)場技術(shù)和技術(shù)水平；施工周期長，施工環(huán)境惡劣，工作量大，工序復(fù)雜，施工現(xiàn)場容易出現(xiàn)安全隱患；另外，從目前的安全管理水平來看，造成施工安全事故的原因有：工程難度高、安全管理意識低、安全管理手段落后等。BIM技術(shù)是建設(shè)項目信息化、工業(yè)化的一個重要載體和平臺，它不僅能提供大量的施工資料，還能對工程項目進(jìn)行有效的仿真，使施工項目的造價管理流程得到最優(yōu)化。BIM技術(shù)在安全維度上的擴(kuò)展，使施工企業(yè)的信息化和水平得到了明顯的提高。施工現(xiàn)場，特別是施工中比較復(fù)雜的施工項目，涉及到人員、物、施工環(huán)境、安全管理等方面的諸多危險因素。其中，在人為的影響下，主要是由于施工工人的不規(guī)范而引起的安全事故和隱患。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，大部分的施工安全事故都是由人引起的；其次是材料，施工場地所需的材料包括建筑材料、施工工具和施工機(jī)械。這些材料所造成的破壞為事故的發(fā)生提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。如果不按照規(guī)范的方法來操作，很可能會帶來危害；另外，建筑作業(yè)的環(huán)境要素包括社會、自然和作業(yè)環(huán)境。建筑環(huán)境是最容易被忽略的因素，也是最容易發(fā)生安全事故的原因；在建筑工程的安全管理要素中，建設(shè)項目的安全與管理水平有很大的關(guān)系。施工人員若不能及時進(jìn)行有效的管理與教育，極易發(fā)生安全事故。但是，BIM技術(shù)可以通過構(gòu)建建筑信息模型，對施工全過程進(jìn)行仿真，從而達(dá)到對工程施工全過程的全面監(jiān)控與管理。同時，還可以對建筑信息進(jìn)行整合與共享，保證各施工單位對工程的實時、直觀的了解[3]。

3 BIM在建筑工程中應(yīng)用的風(fēng)險及對策分析

3.1 BIM在建筑工程中應(yīng)用的風(fēng)險分析

1、這是制度和職責(zé)的問題。目前，國內(nèi)對BIM技術(shù)的運用尚無明確的法律規(guī)定。BIM技術(shù)在施工項目管理中的運用，既有技術(shù)上的風(fēng)險，又有管理上的風(fēng)險。BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用，必然會改變現(xiàn)有的工作流程，從而影響到一些人的利益，而這種利益的流失是無法彌補(bǔ)的，設(shè)計師們自然而然地就會對BIM技術(shù)產(chǎn)生抵觸心理。在缺乏相關(guān)制度保障的情況下，對BIM進(jìn)行強(qiáng)制推行是毫無意義的。另外，還有一個風(fēng)險，就是由職責(zé)的分配引起的。BIM技術(shù)的運用涉及到施工管理的方方面面，涉及到各參與方的責(zé)任分配、BIM技術(shù)建模、不同專業(yè)的劃分、BIM技術(shù)的劃分等問題，都會讓BIM技術(shù)的實際應(yīng)用變得非常困難，由于沒有清晰的責(zé)任分配，各參與方為了自己的利益，很難做到公平、公正，增加了BIM技術(shù)的使用風(fēng)險[4]。

2、目前，國內(nèi)大多數(shù)的建筑工程都采用了平面圖的方式來呈現(xiàn)設(shè)計成果，而BIM技術(shù)在平面上的繪制還存在著很多問題，尤其是對某些細(xì)節(jié)的處理不到位，這導(dǎo)致了BIM技術(shù)很難準(zhǔn)確的描述出二維圖紙的內(nèi)容，從而導(dǎo)致了相關(guān)的應(yīng)用風(fēng)險。政府有關(guān)部門應(yīng)該加強(qiáng)這方面的研究，或者改變目前采用平面圖來展示設(shè)計成果的狀況，開發(fā)專門的三維BIM模型來展示設(shè)計成果。還有就是在BIM技術(shù)的軟件制圖上下功夫，加強(qiáng)二次制圖的功能。另外，BIM技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用，對軟件的兼容性也有一定的要求，如果各參與方采用了不同的BIM軟件，那么最終的設(shè)計成果是否可以共享，或者兩種不同的軟件在共享信息時會不會出錯，進(jìn)而導(dǎo)致BIM技術(shù)的不兼容。

3、不確定的時間和后果，目前，我國的建設(shè)項目面臨著工期短、任務(wù)重的難題。延誤是建設(shè)項目管理中的一個非常重要的問題，它將直接影響到建設(shè)單位的經(jīng)濟(jì)效益。但是BIM技術(shù)在實際中的運用還不夠成熟，因此BIM技術(shù)在首次使用中會出現(xiàn)各種各樣的技術(shù)問題，從而導(dǎo)致施工進(jìn)度延遲，進(jìn)一步導(dǎo)致BIM技術(shù)的推廣。BIM技術(shù)還不能直接用于施工項目，在BIM技術(shù)應(yīng)用前，必須對施工單位的組織結(jié)構(gòu)、人員安排、基礎(chǔ)設(shè)施、管理方式等進(jìn)行全面的調(diào)整，但BIM技術(shù)的實施需要大量的資金投入，而BIM技術(shù)所能帶來的效益短期內(nèi)無法體現(xiàn)，從而使得BIM技術(shù)的使用將會帶來收益的不確定性。

3.2 BIM在建筑工程中應(yīng)用的對策分析

盡管BIM技術(shù)在我國的建設(shè)項目管理中仍然存在著巨大的風(fēng)險，但是它仍然有著巨大的發(fā)展空間和廣闊的發(fā)展道路。隨著我國城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，建筑業(yè)的發(fā)展空間越來越大，建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必然會向高質(zhì)量、環(huán)保、節(jié)能的方向發(fā)展，而BIM技術(shù)的應(yīng)用就是實現(xiàn)這一目的的一種行之有效的方法，也是順應(yīng)信息化的需要。由于BIM技術(shù)在國內(nèi)的建設(shè)項目管理中的風(fēng)險較大，因此，本文就如何防范BIM項目的風(fēng)險提出了幾點建議。

1、充分發(fā)揮政府的領(lǐng)導(dǎo)作用，無論是借鑒國外發(fā)達(dá)國家BIM技術(shù)的實踐，還是國內(nèi)BIM技術(shù)的實際運用，都表明了BIM技術(shù)在施工項目管理中的應(yīng)有作用。通過對BIM技術(shù)的政策扶持，可以加快BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用。而對政府來說，將BIM技術(shù)運用到建設(shè)項目管理中，也是符合我國可持續(xù)發(fā)展的要求。另外，BIM技術(shù)在國內(nèi)的建設(shè)項目管理中的運用，也是一個亟待解決的問題，而BIM資質(zhì)認(rèn)證必須有專門的組織來進(jìn)行，這就要求國家建立和支持BIM資質(zhì)的組織發(fā)展與完善，為BIM專業(yè)人才的培養(yǎng)起到了積極的推動作用。

2、建立BIM的技術(shù)規(guī)范，BIM技術(shù)在施工項目的應(yīng)用，是整個生產(chǎn)過程中都是從設(shè)計到運行和維護(hù)的整個過程。在這個過程中，需要建立各種模型，并使之相互兼容，這就需要制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)化的目的。所以，在制定BIM規(guī)范的過程中，應(yīng)該借鑒國內(nèi)外的經(jīng)驗，以減少BIM技術(shù)的失誤，進(jìn)一步降低BIM技術(shù)誤入歧途的可能性，從而促進(jìn)我國BIM技術(shù)規(guī)范的建立[5]。

3、完善BIM軟件的支撐，這要從三個方面著手，第一，要大力開發(fā)軟件產(chǎn)品。當(dāng)前，建筑業(yè)應(yīng)用最多的是CAD軟件，但是隨著信息化進(jìn)程的加快，該軟件必然會被取代，而BIM軟件的優(yōu)勢也越來越明顯，今后的建筑軟件將會越來越多元化。當(dāng)前，人們已經(jīng)認(rèn)識到了軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要意義，應(yīng)該加強(qiáng)對這一領(lǐng)域的研究，以增強(qiáng)國內(nèi)軟件產(chǎn)業(yè)的競爭力。其次，BIM軟件要具有本土化，與其他軟件的兼容性也要達(dá)到較高的水平。BIM軟件的本土化是指根據(jù)國內(nèi)施工企業(yè)的實際情況，對BIM軟件進(jìn)行設(shè)計和修訂，以適應(yīng)國內(nèi)施工企業(yè)對BIM的需求。BIM與其他軟件之間的兼容性也是BIM技術(shù)的一個重要問題，BIM與其他軟件的兼容性將會對BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用和發(fā)展產(chǎn)生一定的不利影響。最后是對BIM組件庫進(jìn)行了優(yōu)化。不同的建筑部件制造商都會參與到BIM系統(tǒng)中，在產(chǎn)品交付之前，將有關(guān)的信息傳遞給設(shè)計者，這樣就可以將組件庫轉(zhuǎn)化為具有海量數(shù)據(jù)能力的數(shù)據(jù)庫，從而避免了設(shè)計者為制造組件而煩惱。

4、關(guān)注高端客戶的需要，把握好利用太陽能的時機(jī)。在市場經(jīng)濟(jì)條件日趨成熟的今天，業(yè)主的需求將直接關(guān)系到建筑設(shè)計企業(yè)在市場中的競爭力。同時，它也為BIM技術(shù)在施工項目的管理中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。隨著業(yè)主對建筑施工的日益迫切，采用BIM技術(shù)進(jìn)行施工項目管理，使其成為一種更為合理的方法?；跇I(yè)主對BIM技術(shù)的需求，將BIM技術(shù)引入建筑業(yè)是一種較為有效的方法。另外，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源消費的急劇增長，太陽能資源的高效利用是解決能源緊缺的重要途徑之一。

4 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)在建筑工程施工項目中的運用，可以使建筑安全管理信息化，從而提高工程安全的可見性、可通性、協(xié)調(diào)性，進(jìn)一步對工程風(fēng)險進(jìn)行有效的預(yù)測。隨著BIM技術(shù)在建筑工程施工項目中的不斷完善，其產(chǎn)生的大量的信息數(shù)據(jù)將越來越多，合理的應(yīng)用BIM信息技術(shù)，可以有效的提高建筑工程施工項目的整體管理水平，保證建筑工程施工項目的整體施工質(zhì)量。