BIM 技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目中的應(yīng)用研究

王貝貝，肖新華

（華北水利水電大學(xué)土木與交通學(xué)院，河南 鄭州 450045）

隨著新時(shí)期建筑業(yè)的不斷進(jìn)步發(fā)展，建筑工程項(xiàng)目的規(guī)模以及復(fù)雜程度也在逐漸增加，建筑行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力也越來(lái)越大，加速實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)已成為該行業(yè)的共識(shí)。

作為數(shù)據(jù)載體的BIM 技術(shù)是推動(dòng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要支撐，其受到了建筑行業(yè)的廣泛重視。BIM 技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、可優(yōu)化性等特點(diǎn)，將BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑工程項(xiàng)目的各個(gè)階段中，能有效幫助提高生產(chǎn)效率，提升工程質(zhì)量，保證施工進(jìn)度，提高作業(yè)安全性，促進(jìn)建筑工程項(xiàng)目事業(yè)向更好的方向發(fā)展。

1 BIM 的含義和特點(diǎn)

1.1 BIM 的含義

BIM 是“Building Information Model”的縮寫(xiě)，意為建筑信息模型，核心在于以三維圖像的形式呈現(xiàn)出完整而具體的數(shù)據(jù)信息，并做模型化應(yīng)用，比如對(duì)工程項(xiàng)目各專(zhuān)業(yè)之間進(jìn)行自動(dòng)碰撞檢測(cè)。

隨著B(niǎo)IM 技術(shù)被逐漸應(yīng)用到工程項(xiàng)目的全壽命周期內(nèi)，BIM 的含義實(shí)現(xiàn)了由“Model”到“Modeling”的轉(zhuǎn)變，此時(shí)BIM 更強(qiáng)調(diào)于動(dòng)態(tài)過(guò)程。隨著B(niǎo)IM 技術(shù)被逐漸應(yīng)用于工程項(xiàng)目的進(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全等管理中，BIM 的含義再次進(jìn)行了更新，即“Building Information Management”。

但不管BIM 的內(nèi)涵如何更新迭代，其核心價(jià)值均是數(shù)據(jù)，而B(niǎo)IM 模型作為數(shù)據(jù)載體，集成了工程項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)的所有數(shù)據(jù)信息，解決了建筑產(chǎn)業(yè)鏈條各參建方之間存在的“信息孤島”問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)各參建方之間的高效協(xié)同共享。

1.2 BIM 的特點(diǎn)

1.2.1 可視化

BIM 技術(shù)可視化的特性能實(shí)現(xiàn)從二維設(shè)計(jì)圖紙到三維空間模型的轉(zhuǎn)換，解決了二維設(shè)計(jì)圖紙直觀性不強(qiáng)的缺陷，可以更為直觀清晰地表達(dá)出設(shè)計(jì)人員意圖，及早發(fā)現(xiàn)工程中的相關(guān)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)問(wèn)題以及設(shè)計(jì)疏漏，BIM 可視化的特性能幫助現(xiàn)場(chǎng)工作人員快速理解施工重點(diǎn)、難點(diǎn)、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)做法，并以三維模型或動(dòng)畫(huà)的形式進(jìn)行技術(shù)交底與方案編制，實(shí)現(xiàn)工作人員之間的無(wú)障礙交流。

1.2.2 可模擬性

BIM 模型承載了大量的數(shù)據(jù)信息，例如幾何信息、管理信息、時(shí)間信息、技術(shù)信息、成本信息等，利用這些信息可實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目的生產(chǎn)組織、進(jìn)度優(yōu)化、成本控制、施工方案比選、技術(shù)深化等多方面的施工模擬，例如施工場(chǎng)地布置模擬及優(yōu)化、施工方案模擬優(yōu)化、工程量計(jì)算、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化模擬等模擬工作。此外，利用BIM 技術(shù)的可模擬性特性還可進(jìn)行地震、火災(zāi)等日常緊急情況處理方式的模擬。

1.2.3 模型信息集成性

BIM 模型可集成工程項(xiàng)目全專(zhuān)業(yè)信息，并承載和集成進(jìn)度、技術(shù)、質(zhì)量、安全、成本、人材機(jī)等管理信息。BIM 信息集成性完美地綜合了擬建建筑物的所有信息，使不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的管理者與參與者能隨時(shí)隨地通過(guò)不同端口方式查閱和調(diào)用信息，并進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤記錄反饋，增強(qiáng)了不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域之間工作的協(xié)同性，提高了管理效率。

1.2.4 可優(yōu)化性

與傳統(tǒng)2D 模式優(yōu)化相比，BIM 的應(yīng)用可以把項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到施工再到后期竣工驗(yàn)收的優(yōu)化做得更好、更高效。因?yàn)轫?xiàng)目?jī)?yōu)化受到項(xiàng)目信息的完整度、項(xiàng)目的復(fù)雜程度以及項(xiàng)目提供時(shí)間的制約，其中項(xiàng)目信息是影響項(xiàng)目?jī)?yōu)化的關(guān)鍵因素，而B(niǎo)IM 模型恰恰包含了項(xiàng)目的諸多信息，比如項(xiàng)目幾何信息、管理信息、成本信息、時(shí)間信息以及項(xiàng)目變化后的過(guò)程信息等[1]。當(dāng)遇到比較復(fù)雜的項(xiàng)目時(shí)，BIM 技術(shù)能夠提供更好優(yōu)化的可能，比如當(dāng)遇到機(jī)電安裝管道線(xiàn)路較為復(fù)雜的情況，BIM 技術(shù)可對(duì)已建立好的機(jī)電安裝三維模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)，從而對(duì)存在碰撞沖突部位進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，進(jìn)而提高圖紙精確度，減少施工過(guò)程中返工問(wèn)題的出現(xiàn)。

2 BIM 在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

2.1 BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

2.1.1 可視化

利用BIM 軟件Revit 可建立3D 模型，將設(shè)計(jì)模型導(dǎo)入Lumion 軟件中，可直接對(duì)模型進(jìn)行渲染，充分發(fā)揮模型可視化的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且可以提前設(shè)置漫游路徑以及調(diào)整角度，直觀清晰展示出建筑物的外觀形狀以及內(nèi)部的細(xì)部結(jié)構(gòu)。

2.1.2 施工圖協(xié)同設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)二維CAD 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)相比，BIM 技術(shù)的應(yīng)用可以確保各專(zhuān)業(yè)之間的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。為減少因各專(zhuān)業(yè)間溝通協(xié)調(diào)不暢或溝通協(xié)調(diào)不及時(shí)導(dǎo)致的錯(cuò)、漏、碰、缺等問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員可在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在統(tǒng)一的平臺(tái)上基于統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證所有圖紙信息元的單一性，實(shí)現(xiàn)圖紙之間的關(guān)聯(lián)互動(dòng)性；此外，針對(duì)于存在的不同專(zhuān)業(yè)之間的碰撞問(wèn)題，BIM 還可自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告，設(shè)計(jì)人員根據(jù)檢測(cè)報(bào)告呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行分析調(diào)整，最大程度避免后期施工返工[2]。

2.1.3 優(yōu)化出圖

根據(jù)建立的BIM 三維空間模型可自動(dòng)生成建筑物平、立、剖面圖，并且設(shè)計(jì)人員可對(duì)不同專(zhuān)業(yè)間的圖紙進(jìn)行一致性檢查并及時(shí)修正，因所有圖紙之間具有關(guān)聯(lián)互動(dòng)性，則可以實(shí)現(xiàn)一處更改處處更改的目的，最終導(dǎo)出符合規(guī)范要求的圖紙，為設(shè)計(jì)人員節(jié)約大量時(shí)間，不斷提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.1.4 工程量計(jì)算

在工程量計(jì)算方面，工作人員可利用BIM 技術(shù)建立三維空間模型并可根據(jù)設(shè)置規(guī)則和計(jì)算公式快速、準(zhǔn)確地完成工程量提取，縮減算量時(shí)間，并且BIM 技術(shù)可滿(mǎn)足大體量、特殊異形項(xiàng)目的計(jì)量要求，從而降低人工計(jì)算工程量錯(cuò)誤發(fā)生的可能性[3]。

2.2 BIM 技術(shù)在施工準(zhǔn)備階段的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在施工準(zhǔn)備階段的應(yīng)用主要體現(xiàn)在施工深化設(shè)計(jì)、施工場(chǎng)地布置、施工方案模擬上。該階段可將利用Revit 等相關(guān)軟件建立的全專(zhuān)業(yè)模型導(dǎo)入Navisworks、Fuzor 中，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電管線(xiàn)等的碰撞檢查與深化設(shè)計(jì)；在施工準(zhǔn)備階段，可通過(guò)建立現(xiàn)場(chǎng)BIM模型高度還原項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行施工場(chǎng)地布置，保證施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間、空間上的高效組織；此外，該階段可利用BIM 技術(shù)的可模擬性對(duì)不同施工方案進(jìn)行模擬，最終確定合理的施工方案。

2.3 BIM 技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

2.3.1 質(zhì)量安全控制

基于BIM 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量安全管控，針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的質(zhì)量、安全問(wèn)題或隱患，管理人員可通過(guò)BIM 平臺(tái)將問(wèn)題照片以及問(wèn)題描述反饋給相關(guān)負(fù)責(zé)人，相關(guān)負(fù)責(zé)人在收到問(wèn)題后，迅速查看問(wèn)題在BIM 模型中的定位，并及時(shí)進(jìn)行整改回復(fù)，問(wèn)題發(fā)起人對(duì)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行復(fù)查，經(jīng)復(fù)查無(wú)誤后將問(wèn)題關(guān)閉，從而形成質(zhì)量、安全閉環(huán)管理，保證工程質(zhì)量，提高安全性；此外，可利用已建成的現(xiàn)場(chǎng)BIM 模型分析布置項(xiàng)目存在的危險(xiǎn)源，并且利用ⅤR 技術(shù)提供給現(xiàn)場(chǎng)工作人員沉浸式的體驗(yàn)，通過(guò)模擬事故真實(shí)發(fā)生時(shí)的緊迫狀態(tài)，使現(xiàn)場(chǎng)工作人員獲取各種感官體驗(yàn)，幫助現(xiàn)場(chǎng)工作人員認(rèn)識(shí)到安全生產(chǎn)的重要性，進(jìn)而做好安全生產(chǎn)工作。

2.3.2 進(jìn)度控制

基于BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)度的管控，對(duì)比分析建筑工程項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)進(jìn)度偏差，查找偏差出現(xiàn)的原因并及早采用相應(yīng)合理的措施進(jìn)行糾偏處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)度的動(dòng)態(tài)管控，確保后續(xù)工程項(xiàng)目能夠如期完成，并且當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度相比存在較大偏差時(shí)，及時(shí)調(diào)整施工進(jìn)度計(jì)劃[4]。基于BIM 技術(shù)的施工進(jìn)度計(jì)劃調(diào)整可充分利用BIM 可視化、數(shù)據(jù)集成等優(yōu)勢(shì)，在BIM 模型中直觀地展示出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，并且基于BIM 技術(shù)調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃時(shí)，隨著數(shù)據(jù)的不斷更新，BIM 模型也會(huì)不斷刷新，并且能夠以3D 動(dòng)畫(huà)的形式直觀地展示出進(jìn)度計(jì)劃調(diào)整后的結(jié)果。

2.3.3 成本控制

基于BIM 模型可以搭建各參建方信息共享與協(xié)同工作平臺(tái)，此平臺(tái)可快速統(tǒng)計(jì)每個(gè)時(shí)間段、每個(gè)區(qū)域乃至每個(gè)構(gòu)件所需要的資源數(shù)據(jù)量信息，根據(jù)資源需求數(shù)據(jù)量信息可以快速、合理分配資源，安排材料進(jìn)場(chǎng)，減少材料的二次搬運(yùn)，以達(dá)到降低材料在二次搬運(yùn)過(guò)程中造成材料的損壞率以及降低施工成本的目的。此外，源自BIM 平臺(tái)的材料系統(tǒng)可以自動(dòng)同步材料成本、規(guī)格和質(zhì)量等信息，確保材料的基本質(zhì)量符合施工要求，避免因返工而造成不必要的資金浪費(fèi)[5]。

根據(jù)項(xiàng)目本身的特點(diǎn)以及對(duì)成本控制的需求，對(duì)BIM 模型進(jìn)行造價(jià)結(jié)構(gòu)分解，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同項(xiàng)目參與方分段分層的成本控制，有利于工程項(xiàng)目資金的節(jié)約與資金投入計(jì)劃的統(tǒng)籌安排。在施工過(guò)程中，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工成本，出具成本分析報(bào)告，相關(guān)人員根據(jù)成本分析報(bào)告能夠提早發(fā)現(xiàn)成本偏差，查找偏差出現(xiàn)的原因，及時(shí)糾偏，進(jìn)而及時(shí)調(diào)整資金計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目計(jì)劃成本和實(shí)際成本的動(dòng)態(tài)管控。

2.3.4 可視化技術(shù)交底

在工程項(xiàng)目的施工階段，通常還會(huì)對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)區(qū)域以及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建三維空間模型，利用BIM 軟件可視化的能力可對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建可視化技術(shù)交底視頻或者3D 動(dòng)畫(huà)，使現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員更加直觀理解重點(diǎn)、難點(diǎn)區(qū)域的施工工序及工程質(zhì)量控制要點(diǎn)，大幅提高施工人員的作業(yè)效率。

2.4 BIM 技術(shù)在竣工交付階段的應(yīng)用

BIM 在竣工交付階段的應(yīng)用主要體現(xiàn)在竣工驗(yàn)收和運(yùn)營(yíng)管理上，通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)整合所有專(zhuān)業(yè)模型，擬合工程項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的技術(shù)資料、進(jìn)度資料、造價(jià)資料等，用以交付業(yè)主方；在運(yùn)維管理方面，可利用Revit 集成所有設(shè)備、末端等信息，方便后續(xù)使用單位構(gòu)建運(yùn)維平臺(tái)，提升運(yùn)維效率，降低運(yùn)維成本。

3 BIM 技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題

隨著B(niǎo)IM 技術(shù)的逐漸深入應(yīng)用，越來(lái)越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到了在建筑工程項(xiàng)目各階段應(yīng)用BIM 技術(shù)的重要性，但是在BIM 技術(shù)推廣應(yīng)用的過(guò)程中仍存在諸多不可忽略的問(wèn)題。

3.1 投入與產(chǎn)出問(wèn)題

BIM 技術(shù)的推進(jìn)需要投入大量資金，例如相關(guān)軟件硬件設(shè)備配置費(fèi)、相關(guān)BIM 專(zhuān)業(yè)人員的培訓(xùn)費(fèi)以及其他相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施費(fèi)用，并且BIM 技術(shù)投入在短時(shí)間內(nèi)不能獲得相應(yīng)的產(chǎn)出價(jià)值，因此應(yīng)從辯證性的角度看待BIM 技術(shù)的投入與產(chǎn)出問(wèn)題，決定是否應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)不應(yīng)只考慮資金角度的投入產(chǎn)出比，應(yīng)注重多領(lǐng)域綜合的產(chǎn)出價(jià)值，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到除了直觀的資金成本的節(jié)約外，BIM 的價(jià)值更在于完善了項(xiàng)目全壽命周期的信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了各專(zhuān)業(yè)及各工作流程間的多維度交流與溝通，在各個(gè)階段都能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，在減少資源浪費(fèi)的同時(shí)最大化項(xiàng)目管理的效率。

3.2 人員問(wèn)題

隨著B(niǎo)IM 技術(shù)應(yīng)用深度的不斷增加以及應(yīng)用價(jià)值的不斷顯現(xiàn)，現(xiàn)階段企業(yè)對(duì)于BIM 人才的需求迅猛增長(zhǎng)，中國(guó)建筑業(yè)BIM 應(yīng)用調(diào)研組在調(diào)研BIM 技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中的阻礙因素時(shí)，發(fā)現(xiàn)缺乏BIM 人才已連續(xù)五年成為企業(yè)在推廣應(yīng)用BIM 過(guò)程中的最大阻礙，2021年所占比例達(dá)到了61.91%，因此，培養(yǎng)BIM 人才是目前急切需要解決的事情。對(duì)此，可以實(shí)行引進(jìn)人才和培養(yǎng)人才相結(jié)合，在引進(jìn)高水平、高學(xué)歷BIM 技術(shù)人才的同時(shí)，政府、高校、行業(yè)以及企業(yè)等可通過(guò)教育培訓(xùn)、機(jī)構(gòu)培訓(xùn)、BIM 應(yīng)用大賽、項(xiàng)目實(shí)踐等方式加強(qiáng)BIM 人才的培養(yǎng)，促進(jìn)BIM 技術(shù)的發(fā)展。例如在培養(yǎng)BIM 人才方面，各大高?？梢圆扇±碚撆c實(shí)際相結(jié)合的方法，一方面在日常教學(xué)活動(dòng)中傳授BIM 的相關(guān)基礎(chǔ)理論，一方面針對(duì)具體的實(shí)際案例，讓學(xué)生來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)或者模擬施工，不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生通過(guò)在應(yīng)用過(guò)程中的交流互動(dòng)來(lái)提高彼此的綜合應(yīng)用能力。

3.3 BIM 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性問(wèn)題

標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法參考執(zhí)行也是阻礙BIM 技術(shù)應(yīng)用的主要因素之一。由于基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，在進(jìn)行軟件間的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)很容易出現(xiàn)不兼容的問(wèn)題，造成重要數(shù)據(jù)的丟失，不能更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，不利于實(shí)現(xiàn)不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域之間信息的高效協(xié)同。

3.4 工具問(wèn)題

BIM 軟件可分為BIM 集成管理類(lèi)和應(yīng)用工具類(lèi)，在一個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目中，需使用大量軟件，但是缺少一種全能型軟件，而且多數(shù)軟件對(duì)于計(jì)算機(jī)等硬件要求較高，短期內(nèi)投入較大，針對(duì)這種情況可以采取漸進(jìn)性配備所需的各種軟硬件設(shè)備，利用暫時(shí)已有的設(shè)備進(jìn)行BIM 技術(shù)入門(mén)級(jí)學(xué)習(xí)和BIM 基本應(yīng)用工作，待BIM 應(yīng)用逐步出現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用效果時(shí)，再逐步將各種配置配備到位。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM 技術(shù)已成為當(dāng)前工程建設(shè)數(shù)字化的引領(lǐng)技術(shù)，在建筑工程項(xiàng)目的各階段都得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)BIM 技術(shù)的有效應(yīng)用，可幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工、運(yùn)營(yíng)管理以及整個(gè)工程質(zhì)量和管理效率的有效控制，節(jié)約成本、縮短工期。

因此，面對(duì)現(xiàn)階段推廣BIM 技術(shù)應(yīng)用時(shí)存在的問(wèn)題，應(yīng)辯證性地看待應(yīng)用前期投入以及應(yīng)用之后所帶來(lái)的價(jià)值問(wèn)題，轉(zhuǎn)變思想觀念。政府應(yīng)加強(qiáng)BIM 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定，同時(shí)企業(yè)、高校應(yīng)增強(qiáng)BIM 技術(shù)人才隊(duì)伍建設(shè)，共同推動(dòng)BIM 技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。