BIM在工程建設(shè)項(xiàng)目管理中的應(yīng)用探析

文／趙素麗、關(guān)亮、周奇 聯(lián)勤保障部隊(duì)第四工程代建管理辦公室 遼寧沈陽(yáng) 250002

引言：

隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，工程建設(shè)管理的內(nèi)容越來(lái)越復(fù)雜，BIM技術(shù)的應(yīng)用，優(yōu)化了設(shè)計(jì)方案，提高了施工的效率，同時(shí)與時(shí)俱進(jìn)為未來(lái)的綠色建筑、智能化建筑賦能助力，使得工程建筑行業(yè)的發(fā)展蒸蒸日上，日益完善。

1.BIM 應(yīng)用的基礎(chǔ)

1.1 人員配備

為保證BIM技術(shù)更好的應(yīng)用，需要建立專業(yè)的工程團(tuán)隊(duì)。詳細(xì)的團(tuán)隊(duì)成員構(gòu)成，如圖1所示。其中，BIM 工程師主要負(fù)責(zé)應(yīng)用BIM技術(shù)完成相應(yīng)的崗位工作，提高項(xiàng)目的質(zhì)量和效率。項(xiàng)目經(jīng)理主要負(fù)責(zé)BIM 項(xiàng)目的規(guī)劃、管理和實(shí)施，以保證BIM技術(shù)的應(yīng)用效益。戰(zhàn)略總監(jiān)負(fù)責(zé)企業(yè)、部門、專業(yè)的BIM 發(fā)展戰(zhàn)略，如組建團(tuán)隊(duì)，確定技術(shù)路線，探索在BIM技術(shù)應(yīng)用下提高項(xiàng)目質(zhì)量和效率的策略[1]。

圖1 BIM 團(tuán)隊(duì)組成

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

1.2.1 模型組織

在BIM技術(shù)的應(yīng)用中，需要根據(jù)專業(yè)建立組織模型。組織模型的基本單位是“組件”，然后多個(gè)“組件”形成一個(gè)“集合”，再將多個(gè)“集合”組裝在一起，形成一個(gè)“容器”。這個(gè)“容器”的主要作用是鏈接多個(gè)模型，即集合，從而實(shí)現(xiàn)模型的靈活組裝，幫助提高管理效率。

1.2.2 目錄結(jié)構(gòu)

模型包含了大量的文檔，文檔之間有著密切的聯(lián)系。為加強(qiáng)項(xiàng)目組織管理的能效性，模型中的文件應(yīng)組織在一個(gè)目錄中，并結(jié)合項(xiàng)目類型和建模規(guī)模合理確定文件目錄。但是，由于項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中始終處于變化狀態(tài)，生成的文件處于不同的狀態(tài)，包括歸檔、發(fā)布和工作等。只有項(xiàng)目完成交付，才會(huì)形成穩(wěn)定的文件目錄組織。

2.BIM在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

2.1 規(guī)劃方案設(shè)計(jì)

2.1.1 建筑性能分析

建筑性能分析是建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵內(nèi)容，對(duì)建筑的舒適性和節(jié)能效果有重要影響?？梢岳肂IM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目的景觀、日照、風(fēng)環(huán)境等進(jìn)行綜合分析，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，進(jìn)一步提高建筑性能[2]。

一是景觀分析。借助BIM 模型，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行精確定位，并結(jié)合設(shè)計(jì)要求，對(duì)模型中的任意位置進(jìn)行分析計(jì)算，得出各個(gè)位置景觀物體的可視性，從而保證建筑設(shè)計(jì)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并能為住戶提供良好的視野。二是日照分析。建筑日照的設(shè)計(jì)不僅關(guān)系到居民的生活質(zhì)量，還能有效降低能耗，實(shí)現(xiàn)建筑密度的有效控制。在這方面，借助BIM技術(shù)，可以對(duì)建筑模型的日照情況進(jìn)行分析，明確建筑在全天不同時(shí)間點(diǎn)和位置的日照情況，確保其符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。三是風(fēng)環(huán)境分析。隨著城市的發(fā)展，城市用地空間逐漸縮小，建筑的密度和高度不斷增加，這也使得建筑風(fēng)環(huán)境的效果在一定程度上逐漸增強(qiáng)，對(duì)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)產(chǎn)生了很大的影響。對(duì)此，可以利用BIM技術(shù)和流體力學(xué)對(duì)建筑內(nèi)外的氣流進(jìn)行計(jì)算和分析，合理調(diào)整和規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，提高建筑使用性能，為居民提供舒適安全的生活空間和環(huán)境。

2.1.2 BIM 模型設(shè)計(jì)

在BIM 的應(yīng)用中，選擇Revit 作為BIM 模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)建模軟件，用參數(shù)表示同一構(gòu)件的不同類型和規(guī)格，構(gòu)建BIM 模型。在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以通過(guò)修改輸入?yún)?shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑模型的直接調(diào)整。某裝配式住宅單體建筑的BIM 模型，如圖2所示，經(jīng)過(guò)Revit 處理后，可以將建筑數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為各種格式。如將工程數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成EXCEL 軟件，將建筑墻、柱、梁等構(gòu)件的數(shù)據(jù)直接以EXCEL 格式顯示。在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師可以自由設(shè)計(jì)構(gòu)思，將數(shù)據(jù)信息同步更新到BIM 模型中，從而逐步細(xì)化設(shè)計(jì)，有效減少設(shè)計(jì)變更下需要消耗的時(shí)間和精力。

圖2 案例工程項(xiàng)目裝配式住宅單體建筑BIM 模型

2.2 初步設(shè)計(jì)

相關(guān)工程數(shù)據(jù)表明，BIM技術(shù)的合理應(yīng)用可以從根本上提高建筑產(chǎn)品的質(zhì)量。根據(jù)BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)，具有非常強(qiáng)的模擬性和演示性，能夠通過(guò)三維模型有效呈現(xiàn)項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程。更重要的是，通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以優(yōu)化設(shè)計(jì)和管理，有效保障整個(gè)建筑過(guò)程和施工過(guò)程的質(zhì)量和安全，從而最大限度地發(fā)揮項(xiàng)目的效用。

在項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)階段，可以全面分析研究BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)，積極探索BIM技術(shù)與GIS 技術(shù)在場(chǎng)地分析中的跨界應(yīng)用，最大限度地實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)與相關(guān)技術(shù)的深度融合。

2.3 施工圖設(shè)計(jì)

BIM 模型可以三維展示建筑設(shè)計(jì)，施工圖設(shè)計(jì)階段，一是可以讓項(xiàng)目參與者更加直觀、全面、準(zhǔn)確地了解建筑設(shè)計(jì)；二是可以進(jìn)一步進(jìn)行碰撞檢測(cè)，檢測(cè)精度可以精確到鋼筋的級(jí)別。如圖3所示的管道沖突檢測(cè)，碰撞檢測(cè)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)輸出檢測(cè)報(bào)告，明確碰撞級(jí)別和位置，并進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

圖3 管道碰撞檢測(cè)

2.4 構(gòu)件設(shè)計(jì)

在構(gòu)件設(shè)計(jì)管理方面，將BIM技術(shù)與RFID 技術(shù)相融合，可以為構(gòu)件的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和吊裝管理提供極大的便利。在構(gòu)件的生產(chǎn)中，可以提取設(shè)計(jì)階段的BIM模型數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)構(gòu)件的生產(chǎn)制造，并在構(gòu)件中植入RFID標(biāo)簽，保證RFID 標(biāo)簽數(shù)據(jù)與BIM 模型數(shù)據(jù)庫(kù)的相互對(duì)應(yīng)，從而提高構(gòu)件管理的能效，保證運(yùn)輸和吊裝的準(zhǔn)確[3]。

3.BIM在施工方面的應(yīng)用

3.1 施工進(jìn)度管理

3.1.1 借助平臺(tái)管理

一是借助BIM 模型和進(jìn)度管理軟件編制明細(xì)表，用外部軟件打開(kāi)Revit 三維模型。然后借助外部軟件的時(shí)間附加功能，將項(xiàng)目進(jìn)度以數(shù)據(jù)源的形式連接到進(jìn)度管理軟件上，然后創(chuàng)建構(gòu)件集并附加時(shí)間，從而構(gòu)建BIM 四維模型；二是借助BIM 四維模型進(jìn)行進(jìn)度模擬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決影響項(xiàng)目進(jìn)度的因素；三是在施工過(guò)程中，及時(shí)更新BIM 軟件中的進(jìn)度信息，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)一步分析進(jìn)度偏差，找出造成進(jìn)度偏差的因素，采取有效的控制措施，保證工程進(jìn)度；四是結(jié)合BIM 和掙值法可以進(jìn)行進(jìn)度偏差分析。

例如，PV 計(jì)劃值是指項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中某一階段需要完成的工作量，需要消耗的預(yù)算費(fèi)用或工時(shí)。計(jì)算公式為:PV=A×W,其中PV 代表計(jì)劃值；a 代表原計(jì)劃完成的工作量；w 代表預(yù)算定額。AC 是實(shí)際成本，是指項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中某一階段實(shí)際完成的工作量所消耗的費(fèi)用或工時(shí)。EV 代表掙值，即項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中某一階段實(shí)際完成的工作量和根據(jù)預(yù)算定額計(jì)算出的費(fèi)用或工時(shí)。計(jì)算公式為:EV=B×W,其中EV 代表掙值；b 表示完成的工作量；w 代表預(yù)算定額。

掙值法的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括成本偏差、進(jìn)度偏差、成本績(jī)效指標(biāo)和進(jìn)度績(jī)效指標(biāo)，計(jì)算公式如下:CV=EVAC,SV=EV-PV,CPI =電動(dòng)汽車/空調(diào),SPI=EV/PC。

其中CV 代表項(xiàng)目成本偏差；SV 代表進(jìn)度偏差；CPA代表性價(jià)比指數(shù)；SPI 代表進(jìn)步績(jī)效指數(shù)。

3.1.2 依據(jù)進(jìn)度計(jì)劃實(shí)施管理

項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃確定后，相關(guān)部門可根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃，一方面利用BIM技術(shù)保證項(xiàng)目建設(shè)在工期內(nèi)如期完成，另一方面利用BIM技術(shù)保證施工的安全。

施工前，工作人員應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，整理工程建筑材料的信息，檢查機(jī)械設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量，估計(jì)施工狀態(tài)。這種管理方式不僅復(fù)雜，而且耗費(fèi)大量的工作時(shí)間。

施工過(guò)程中，通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，業(yè)主可以根據(jù)項(xiàng)目的施工規(guī)范和條件，向項(xiàng)目經(jīng)理提交相應(yīng)的信息資源。BIM 的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)三維模型的建立，提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。同時(shí)，BIM技術(shù)的應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)模型的建立，準(zhǔn)確測(cè)算實(shí)際工作量，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)度與預(yù)期管理目標(biāo)和模型的有效融合。

基于BIM技術(shù)的信息模型可以建立項(xiàng)目進(jìn)度目標(biāo)體系，使項(xiàng)目質(zhì)量更好，建設(shè)速度更快，更清晰地體現(xiàn)預(yù)期目的。在施工過(guò)程中，各工種密切配合，減少出錯(cuò)的概率。4D 模式的建立通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)，利用可視化的特點(diǎn)可以合理配置相關(guān)人員、工程材料和施工機(jī)械設(shè)備。

3.2 施工質(zhì)量和安全管理

工程質(zhì)量對(duì)整個(gè)工程建設(shè)至關(guān)重要。隨著B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)的建筑質(zhì)量得到了有效的提高。雖然這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用還處于探索階段，但它比傳統(tǒng)的管理方法更科學(xué)、更直觀。BIM技術(shù)可以將工程質(zhì)量直觀地呈現(xiàn)在BIM 模型上，通過(guò)三維模型可以及時(shí)準(zhǔn)確地還原質(zhì)量問(wèn)題的原因和位置，提高了工程項(xiàng)目質(zhì)量管理的效果，保證了工程建設(shè)的質(zhì)量和安全。

3.2.1 依據(jù)設(shè)定的質(zhì)量目標(biāo)進(jìn)行管理

BIM技術(shù)在施工質(zhì)量管理中的應(yīng)用側(cè)重于實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程，需要基于預(yù)先設(shè)定的質(zhì)量目標(biāo)進(jìn)行建模和分析。首先，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需求，利用三維技術(shù)建立相應(yīng)的模型。然后，通過(guò)收集和輸入建筑材料的規(guī)格和數(shù)量等信息來(lái)模擬施工過(guò)程。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建筑施工技術(shù)規(guī)范，利用BIM技術(shù)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)督施工過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工質(zhì)量的全方位管理。

3.2.2 借助工具設(shè)備進(jìn)行管理

施工質(zhì)量管理，借助移動(dòng)設(shè)備和相應(yīng)的測(cè)量工具，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況的跟蹤監(jiān)控，及時(shí)同步現(xiàn)場(chǎng)施工情況和相關(guān)數(shù)據(jù)信息，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控效果。

3.2.3 現(xiàn)場(chǎng)安全管理

將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控情況和數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入BIM 系統(tǒng)模型，分析施工安全隱患，提前采取有效處理措施，防范和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，降低風(fēng)險(xiǎn)。發(fā)生概率，同時(shí)利用監(jiān)控設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。以施工電梯安全監(jiān)控系統(tǒng)為例，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，在發(fā)生安全事故時(shí)能保證及時(shí)有效的救援[4]。

圖4 施工電梯安全監(jiān)控系統(tǒng)

4.BIM在工程造價(jià)方面的應(yīng)用

工程造價(jià)是工程建設(shè)項(xiàng)目管理過(guò)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。BIM技術(shù)下的造價(jià)管理應(yīng)用主要有以下幾點(diǎn)。

4.1 工程量統(tǒng)計(jì)

BIM 模型將建筑中的相關(guān)工程信息完整的保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以通過(guò)搜索快速統(tǒng)計(jì)工程量。還可以借助BIM技術(shù)對(duì)實(shí)際施工過(guò)程中所需的設(shè)備、材料、能耗、人員等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而加強(qiáng)施工成本的動(dòng)態(tài)控制，避免浪費(fèi)過(guò)多等不良情況的發(fā)生。

4.2 掙值法計(jì)算成本與進(jìn)度偏差

采用掙值法，可以使管理者及時(shí)發(fā)現(xiàn)成本偏差，合理控制成本，全面加強(qiáng)成本控制水平。同時(shí)，通過(guò)掙值法也能控制進(jìn)度偏差，很好地了解項(xiàng)目的進(jìn)度。例如，可以把2019年10月20日、11月19日、12月20日設(shè)為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，分別計(jì)算PV、EV、AC、SV、CPI、SPI 的數(shù)值，分析項(xiàng)目進(jìn)展情況。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，10月20日首檢點(diǎn)的SV＞0 表示實(shí)際進(jìn)度提前，CV＞0 表示實(shí)際成本小于預(yù)算，即該節(jié)點(diǎn)工程成本處于平衡狀態(tài)，整體處于理想狀態(tài)；11月19日第二個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)度落后于進(jìn)度，成本投入領(lǐng)先，整體項(xiàng)目狀態(tài)相對(duì)低效。這時(shí)候就需要調(diào)整資源，優(yōu)化進(jìn)度，提高項(xiàng)目的整體效率。第三個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)顯示，進(jìn)度和費(fèi)用都比較理想，說(shuō)明相應(yīng)的進(jìn)度計(jì)劃和費(fèi)用控制策略在第二個(gè)監(jiān)控點(diǎn)之后取得了良好的效果，第三個(gè)監(jiān)控階段相應(yīng)的控制工作良好。截至12月20日，項(xiàng)目進(jìn)度提前，成本降低，整體狀態(tài)理想。

通過(guò)加強(qiáng)項(xiàng)目管理，可以有效地控制整個(gè)施工階段，更準(zhǔn)確地估算工程成本，最大限度地合理利用工程材料，節(jié)約工程實(shí)際成本，從而使企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于一個(gè)完整的建設(shè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，工程造價(jià)是非常重要的一部分。在實(shí)際建設(shè)中，項(xiàng)目管理的發(fā)展可以有效地促進(jìn)科學(xué)有序的建設(shè)。

建設(shè)項(xiàng)目管理者可以根據(jù)設(shè)計(jì)師給出的設(shè)計(jì)流程，利用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬和論證，模擬項(xiàng)目的設(shè)施能否有序工作，從而預(yù)防運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的各種情況，制定相應(yīng)的對(duì)策。BIM 模型的使用還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控施工過(guò)程中的信息和工程造價(jià)的變化。

4.3 資金計(jì)劃管理

應(yīng)用BIM技術(shù)，可以從時(shí)間維度轉(zhuǎn)化BIM 模型進(jìn)行資金計(jì)劃管理，結(jié)合進(jìn)度計(jì)劃明確時(shí)間項(xiàng)目成本，根據(jù)實(shí)際施工內(nèi)容制定合理的項(xiàng)目資金計(jì)劃。

利用BIM技術(shù)，付款審核子模塊可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)度款的匯總和審核，大大減少了超付和費(fèi)用漏洞等問(wèn)題。

5.在信息管理方面

工程建設(shè)項(xiàng)目管理是由使用單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位等眾多參建者共同參與的。在傳統(tǒng)的工程信息管理中，各參與方所做的工作通常是獨(dú)立進(jìn)行的，這導(dǎo)致信息無(wú)法有效交流。BIM技術(shù)的應(yīng)用有效促進(jìn)了建筑行業(yè)的發(fā)展，發(fā)揮了自身優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)化了復(fù)雜的施工環(huán)節(jié)。隨著不斷的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)有了比較成熟的項(xiàng)目管理平臺(tái)，有力的推動(dòng)了我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展。

廣聯(lián)達(dá)BIM5D 的核心業(yè)務(wù)是施工管理，可以對(duì)施工項(xiàng)目的成本、質(zhì)量、進(jìn)度進(jìn)行有效管理，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥Ｐ椭校奖愎芾碚唛_(kāi)展管理工作。

BIM 模型包含了項(xiàng)目的所有信息。通過(guò)BIM技術(shù)構(gòu)建工程信息管理平臺(tái)，可以幫助項(xiàng)目參與方及時(shí)有效地共享信息資源，最大限度地提高項(xiàng)目建設(shè)的效率，方便項(xiàng)目參與方高效便捷地開(kāi)展工作。

結(jié)語(yǔ)：

在工程建設(shè)項(xiàng)目管理中應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，要明確BIM技術(shù)應(yīng)用的基本要求，做好BIM技術(shù)、人員、合作等方面的準(zhǔn)備。結(jié)合項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)、構(gòu)件設(shè)計(jì)、實(shí)際施工內(nèi)容和管理需求，有針對(duì)性地開(kāi)展工程項(xiàng)目管理。借助BIM技術(shù)進(jìn)行建筑性能化和構(gòu)件參數(shù)化等設(shè)計(jì)，融合Revit、GIS 及RFID 等先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合掙值法等先進(jìn)方法優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制進(jìn)度和成本、加強(qiáng)項(xiàng)目各階段的管理，全面提升工程項(xiàng)目管理效率和效果。