BIM在建筑工程管理中的應(yīng)用研究

吳晨光

(山西西山金城建筑有限公司，山西 太原 030000)

現(xiàn)代化科技的發(fā)展促進(jìn)了各行業(yè)的發(fā)展，BIM技術(shù)作為現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的代表技術(shù)，在建筑行業(yè)應(yīng)用普遍且廣泛，可以對(duì)建筑功工程建設(shè)全過程進(jìn)行合理的監(jiān)管和指導(dǎo)，在建筑工程管理中也具有很好的應(yīng)用效果。BIM是一種建筑信息模型，會(huì)根據(jù)具體的工程信息建立各專業(yè)、各分項(xiàng)目的模型，可以全面收集數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)庫，也可以合理利用數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)化為可視化的圖像、動(dòng)畫、模型等。

1 BIM在建筑工程管理中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 BIM技術(shù)的概述

BIM技術(shù)是信息技術(shù)高度發(fā)展的新產(chǎn)物，是數(shù)字化的創(chuàng)新型技術(shù)。該技術(shù)是數(shù)據(jù)信息優(yōu)化利用的表現(xiàn)，它以真實(shí)的工程相關(guān)信息為依據(jù)，并通過對(duì)數(shù)據(jù)分析處理，轉(zhuǎn)化為建模參數(shù)，進(jìn)而得到對(duì)應(yīng)的三維虛擬模型。這些不可視的文字、數(shù)據(jù)、二維圖形便可經(jīng)計(jì)算機(jī)、軟件系統(tǒng)處理后易被理解的動(dòng)態(tài)化、可視化信息。依據(jù)這種應(yīng)用原理和功能特性，BIM技術(shù)能夠應(yīng)用于工程建設(shè)的全部階段，在全面收集數(shù)據(jù)信息，高度利用且直觀表達(dá)的情況下，為管理工作的高效開展提供技術(shù)支持以及數(shù)據(jù)保障[1]。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢

1.2.1 技術(shù)優(yōu)勢

利用BIM技術(shù)后，可以根據(jù)工程實(shí)際情況建立數(shù)據(jù)庫，工程所有相關(guān)的有用信息都被有效收集，并且在對(duì)應(yīng)的階段，在工程管理人員需要時(shí)，可以較為方便進(jìn)行查看、修改等處理工作。同時(shí)借助BIM可以提供信息化管理平臺(tái)，建立該工程對(duì)應(yīng)管理內(nèi)容的三維模型，使工程建設(shè)內(nèi)容可視化，以方便參建單位、工作人員進(jìn)行交流，促進(jìn)工程管理能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同操作，使工程管理達(dá)到新的技術(shù)水平。

1.2.2 運(yùn)行優(yōu)勢

BIM所集合的信息類型較多，包括設(shè)計(jì)、施工、管理多方面的內(nèi)容，這使得設(shè)計(jì)與施工的關(guān)系更為密切，也使得工程管理人員可以進(jìn)行更為全面細(xì)致的管控，使工程各專業(yè)、各環(huán)節(jié)之間更為協(xié)調(diào)，展現(xiàn)出BIM技術(shù)較高的運(yùn)行優(yōu)勢。如在施工環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)變更時(shí)，施工方、業(yè)主與設(shè)計(jì)放對(duì)變更內(nèi)容的討論和確定會(huì)更為方便，依據(jù)模型能確定最為合適的變更方案，且修改也十分快速，可以自動(dòng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性修正。

1.2.3 整合優(yōu)勢

BIM技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用需要借助相應(yīng)的軟件和硬件系統(tǒng)，需要進(jìn)行編程，利用計(jì)算機(jī)建立協(xié)作互助的交流平臺(tái)。其整合優(yōu)勢體現(xiàn)在利用BIM技術(shù)建立的數(shù)據(jù)庫和管理平臺(tái)具有分享性和交互性，具有權(quán)限的工作人員可以進(jìn)入統(tǒng)系統(tǒng)，利用BIM進(jìn)行互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)交互式操作[2]。

2 BIM在建筑工程管理中的應(yīng)用流程

2.1 基于BIM建立知識(shí)庫

為了利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程的全面化、高效化管理，需要有充分的依據(jù)。因此需要先收集管理過程中所需要的信息，包括項(xiàng)目決策階段的工程基本信息，設(shè)計(jì)階段圖紙和設(shè)計(jì)說明，施工階段有關(guān)機(jī)械，設(shè)備、人員等方面配制情況。并且在工程推進(jìn)過程中，還需根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行信息完善和修改，以模塊化的形式存儲(chǔ)各類數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)均以IFC為標(biāo)準(zhǔn)，知識(shí)數(shù)據(jù)庫采用開放式IFCXML格式，以方便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和利用。

2.2 基于BIM建立模型

為了方便相關(guān)單位利用知識(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行工程管理，需要先移交數(shù)據(jù)，檢查所有的建筑信息是否準(zhǔn)確完整，然后準(zhǔn)備BIM模型，識(shí)別基礎(chǔ)的建筑要素，建立物料層，并定義工作區(qū)的構(gòu)造。如對(duì)于施工單位來說，需要獲取包含施工要求、施工組織設(shè)計(jì)、施工材料等相關(guān)的知識(shí)數(shù)據(jù)庫，以便利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，確定工程量、材料用量等重要信息，并能對(duì)設(shè)計(jì)與施工中的誤差進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，以確保施工指導(dǎo)可靠。

模型的建立需要大量的幾何信息、材料信息、構(gòu)件屬性信息等信息，在確認(rèn)所有信息正確后，將信息進(jìn)行連接，然后利用Revit Architecture來建立工程管理時(shí)需要的模型。工程建設(shè)的不同階段，建立的模型類型和完整度都會(huì)有一些差異，方案模型、總體模型和施工圖模型對(duì)工程管理具有不同的指導(dǎo)作用，且互相之間也具有相互促進(jìn)和完善作用，可以利用一個(gè)模型完成模型變更與深化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種施工和管理活動(dòng)的模擬，并且可以根據(jù)管理需要，以各種角度的視圖來展現(xiàn)具體的建筑結(jié)構(gòu)情況、施工進(jìn)展等內(nèi)容[3]。

2.3 基于BIM建立協(xié)同管理平臺(tái)

利用BIM建立虛擬建筑模型后，可在該模型的基礎(chǔ)上來改進(jìn)以往的工程管理技術(shù)手段，建立信息化的工程管理系統(tǒng)，可以方便進(jìn)行線上化、智能化管理。如可以分別對(duì)不同專業(yè)建立對(duì)應(yīng)的模型，建筑中各個(gè)專業(yè)、各個(gè)構(gòu)件都是以各自特征形式存在，且這些信息都會(huì)保存到BIM中心的數(shù)據(jù)庫中，以建立一個(gè)專業(yè)協(xié)同模型?；诖?，可以構(gòu)建建筑工程協(xié)同作業(yè)平臺(tái)，建立起不同單位和專業(yè)班組之間的聯(lián)系，以便進(jìn)行各專業(yè)的協(xié)同管理，避免各專業(yè)之間出現(xiàn)沖突矛盾。

3 BIM在建筑工程管理中的應(yīng)用方向

3.1 在建筑工程質(zhì)量管理中的應(yīng)用

質(zhì)量是工程管理的重要目標(biāo)之一，而對(duì)于建筑工程質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素較多。工程質(zhì)量管理是一項(xiàng)復(fù)雜且勞累的工作，管理人員在實(shí)際實(shí)施過程中很容易出現(xiàn)漏洞。引入BIM技術(shù)，建立數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)的模型，可以為工程所有相關(guān)人員提供良好溝通的平臺(tái)，在高度的信息分享下，可以促成協(xié)同施工，提高合作質(zhì)量，進(jìn)行促使施工順利進(jìn)行。此外也可通過 BIM 技術(shù)平臺(tái)來優(yōu)化施工方案，模擬施工。如在構(gòu)件裝配前，可以利用模型進(jìn)行預(yù)拼裝，以了解構(gòu)件設(shè)計(jì)是否合理，安裝方案是否合理，并協(xié)助進(jìn)行調(diào)整，以促使構(gòu)件裝配能更加順利、準(zhǔn)確，為建筑工程施工提供質(zhì)量保障[4]。

3.2 在建筑工程成本管理中的應(yīng)用

BIM技術(shù)不僅能以3D模型進(jìn)行施工模擬，還能融入時(shí)間因素，以5D模型形式進(jìn)行更為針對(duì)性的工程管理。如以時(shí)間節(jié)點(diǎn)來掌控工序，進(jìn)而對(duì)施工成本進(jìn)行全周期管控。在工程建設(shè)初期，可以在工程投資和決策階段對(duì)施工成本進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測；在設(shè)計(jì)階段可以從提高設(shè)計(jì)質(zhì)量來控制成本；在正式施工階段，也能通過促進(jìn)各專業(yè)協(xié)調(diào)施工，減少施工問題的出現(xiàn)來避免經(jīng)濟(jì)損失。因此，借助BIM技術(shù)可以極大地提高成本管控力度，使工程成本消耗合理且最小化。

3.3 在建筑工程安全管理中的應(yīng)用

以往很多建筑企業(yè)都過分看重工程經(jīng)濟(jì)效益，忽視了安全問題對(duì)工程整體效益的影響，進(jìn)而導(dǎo)致安全管理不夠全面和高效，管理漏洞較多。而現(xiàn)今的建筑行業(yè)對(duì)于安全目標(biāo)要求較為嚴(yán)格，促使管理人員必須要正視安全問題。為此，將BIM與安全管理相結(jié)合，由于BIM技術(shù)可以在建筑工程全生命周期應(yīng)用，可以借此對(duì)施工進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)測，了解實(shí)際施工情況。同時(shí)由于存儲(chǔ)的信息豐富且完整，不僅可以建立對(duì)應(yīng)的模型，還能通過施工模擬幫助管理人員提前預(yù)測和識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)、確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并協(xié)助編制合理的風(fēng)險(xiǎn)防控、應(yīng)急預(yù)案，以便能有效防范安全問題發(fā)生，及時(shí)有效解決安全問題，確保施工安全順利進(jìn)行。

4 BIM在建筑工程管理中的具體應(yīng)用方式

4.1 在工程質(zhì)量管理中的應(yīng)用方式

4.1.1 協(xié)助進(jìn)行方案優(yōu)化

一方面利用BIM技術(shù)可以高度整合數(shù)據(jù)，確保掌握的工程相關(guān)數(shù)據(jù)信息全面有效，還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理和合理化利用。另一方面，各專業(yè)數(shù)據(jù)被分類后可以建立對(duì)應(yīng)的模型。如建立結(jié)構(gòu)模型，可以清楚地反映建筑結(jié)構(gòu)組成、空間分布情況、相互之間的關(guān)系等。如建立施工模型，可以清楚地展示施工操作過程，施工后的效果。這樣在設(shè)計(jì)階段借助這種可視化功能，設(shè)計(jì)人員可以進(jìn)行自檢，提出更好的設(shè)計(jì)想法。相關(guān)設(shè)計(jì)審核人員也可以更好地考察方案，分析各種功能結(jié)構(gòu)的布置，提出合理的設(shè)計(jì)修改意見。此外可以通過碰撞檢測軟件來自動(dòng)化檢測管線設(shè)計(jì)矛盾，由此確定各專業(yè)管線沖突之處，沖突的具體類型，并出具詳細(xì)的檢測分析報(bào)告，以方便設(shè)計(jì)人員、機(jī)電專業(yè)人員協(xié)同進(jìn)行管線綜合設(shè)計(jì)，對(duì)管線布局進(jìn)行管線修正和復(fù)檢，確保設(shè)計(jì)合理[5]。

4.1.2 實(shí)現(xiàn)可視化技術(shù)交底

借助BIM進(jìn)行模型渲染，可以較為真實(shí)地展現(xiàn)紙質(zhì)化的內(nèi)容，將工程設(shè)計(jì)情況，施工內(nèi)容進(jìn)行更為直觀的展示，為各方參建人員清楚、準(zhǔn)確地了解項(xiàng)目以及建筑內(nèi)容提供支持。如在設(shè)計(jì)圖紙交底環(huán)節(jié)，由于現(xiàn)今的建筑工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，而設(shè)計(jì)圖紙又是以二維平面形式存在，無法直觀反映建筑結(jié)構(gòu)和內(nèi)部空間的具體情況，如果施工人員無法準(zhǔn)確掌握設(shè)計(jì)意圖，施工時(shí)就無法保障達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期效果，雙方也很容易產(chǎn)生糾紛。運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行圖紙解釋，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)通過三維立體模型展現(xiàn)出來，可以幫助相關(guān)管理人員、技術(shù)人員、施工人員更好地掌握結(jié)構(gòu)關(guān)鍵信息，全面地了解各類構(gòu)件信息。

4.1.3 促進(jìn)各專業(yè)協(xié)同合作

建筑工程中包括建筑、機(jī)電、裝飾等多個(gè)專業(yè)施工內(nèi)容，同一專業(yè)的施工人員、不同專業(yè)的施工班組之間要共同為工程質(zhì)量目標(biāo)努力，方向一致才能切實(shí)保障工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)，因此，要對(duì)專業(yè)內(nèi)以及多專業(yè)進(jìn)行BIM協(xié)同管理。如在專業(yè)內(nèi)進(jìn)行協(xié)同管理，利用構(gòu)件的BIM平臺(tái)協(xié)助設(shè)計(jì)方完善圖紙，檢查模型與圖紙、各層平面圖、平面圖與大樣圖是否一致，以確保該專業(yè)的圖紙完整正確，可以用于進(jìn)行施工指導(dǎo)；如促進(jìn)機(jī)電專業(yè)與建筑專業(yè)協(xié)同施工，由于模型可以清楚展示結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)，可以方便機(jī)電與建筑專業(yè)溝通確認(rèn)預(yù)埋預(yù)留問題，建筑專業(yè)在施工圖上標(biāo)注洞口及預(yù)埋件的位置，并在模型中進(jìn)行檢驗(yàn)和確認(rèn)，以優(yōu)化布置機(jī)電設(shè)備和管線，確保在后續(xù)安裝環(huán)節(jié)的可實(shí)現(xiàn)性。

4.2 在工程成本管理中的應(yīng)用方式

4.2.1 使工程現(xiàn)場布置更為合理

1)在現(xiàn)場物料管理中的應(yīng)用：物料及時(shí)運(yùn)送到現(xiàn)場可以避免工期延后，避免材料受損嚴(yán)重出現(xiàn)較大的經(jīng)濟(jì)損失。為了使物料運(yùn)輸順利，也為了降低運(yùn)輸成本，運(yùn)用 BIM 技術(shù)采集多項(xiàng)建筑信息和現(xiàn)場信息，建立施工現(xiàn)場三維模型，可以快速計(jì)算分析出最佳的機(jī)械放置位置、機(jī)械組合類型和最佳的物料施工運(yùn)輸線路，使物料能快速到達(dá)需要的施工位置。通過縮短運(yùn)輸路線，簡化運(yùn)輸過程來降低物料運(yùn)輸成本。

2)在臨時(shí)設(shè)施布置中的應(yīng)用：施工現(xiàn)場空間有限，合理布置現(xiàn)場的物料存放點(diǎn)，設(shè)備安裝位置，施工作業(yè)范圍等可以保障現(xiàn)場良好的施工環(huán)境和施工秩序，進(jìn)而促使施工資源高效利用，避免浪費(fèi)。還能減少施工質(zhì)量與安全問題的出現(xiàn)，也有助于控制施工成本。而在BIM數(shù)據(jù)庫中可以輕松調(diào)取出機(jī)械、材料、加工廠、倉庫的位置，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后得到現(xiàn)場臨時(shí)設(shè)施布置三維模型，借助此模型可以全面優(yōu)化臨時(shí)設(shè)施，使現(xiàn)場各部分設(shè)施搭配合理，和諧共存。

4.2.2 使工程量等統(tǒng)計(jì)更為準(zhǔn)確

1)借助BIM技術(shù)可以快速處理數(shù)據(jù)，在建筑工程信息全面存儲(chǔ)的前提下，利用對(duì)應(yīng)的計(jì)算軟件，可以快速獲取工程材料用量、設(shè)備需求等方面的統(tǒng)計(jì)表，以便采購人員按需購買，避免出現(xiàn)數(shù)量、種類方面的差錯(cuò)而導(dǎo)致材料過剩。也可以方便物資管理人員對(duì)材料進(jìn)行管理，結(jié)合施工進(jìn)度建立5D模型，實(shí)時(shí)掌控材料存儲(chǔ)量、使用情況，避免材料濫用，避免材料供應(yīng)不及時(shí)。

2)在款項(xiàng)結(jié)算環(huán)節(jié)，借助BIM可以清楚了解實(shí)際施工情況，并與預(yù)期進(jìn)行對(duì)比，以了解具體的差異，避免出現(xiàn)弄虛作假的情況。同時(shí)由于工程各階段的信息被全面收錄，結(jié)合實(shí)際施工情況進(jìn)行了調(diào)整，從而可以確保工程量統(tǒng)計(jì)更為準(zhǔn)確，不會(huì)出現(xiàn)人為計(jì)算時(shí)的漏算、重復(fù)計(jì)算等情況，可以依據(jù)最真實(shí)的工程量進(jìn)行最準(zhǔn)確的結(jié)算。

4.3 在工程安全管理中的應(yīng)用方式

4.3.1 危險(xiǎn)源識(shí)別

基于BIM模型進(jìn)行施工活動(dòng)、施工現(xiàn)場、施工環(huán)境模擬，可以盡早發(fā)現(xiàn)來自于多方面的施工安全隱患。如在高空作業(yè)環(huán)節(jié)，可以模擬腳手架搭設(shè)施工方案，以了解腳手架的穩(wěn)定性，通過調(diào)整方案進(jìn)行強(qiáng)化處理。這種準(zhǔn)確識(shí)別、提前預(yù)測的功能，為施工安全管理方案提供了有力的參考。

4.3.2 施工安全檢查

所謂的施工安全檢查，不僅是在施工活動(dòng)開展過程中進(jìn)行巡查，也包括完善設(shè)計(jì)方案，剔除安全漏洞。而利用BIM技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)這種全程化的安全管理，通過對(duì)地基處理、主體結(jié)構(gòu)、機(jī)電等分部分項(xiàng)工程進(jìn)行施工深化設(shè)計(jì)，同時(shí)整合各專業(yè)深化設(shè)計(jì)BIM 成果進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)碰撞調(diào)整，形成施工模型及深化設(shè)計(jì)綜合圖紙，經(jīng)過模型碰撞檢測能夠發(fā)現(xiàn)潛在的多種施工隱患，從而對(duì)其進(jìn)行全面優(yōu)化，降低施工意外事故發(fā)生率。

5 結(jié)語

在建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展的過程中，很多先進(jìn)的技術(shù)發(fā)揮了重大的作用。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的日益普及，在建筑工程規(guī)模不斷擴(kuò)大的行業(yè)現(xiàn)狀下，BIM技術(shù)為建筑工程管理工作提供了新思路和平臺(tái)。通過良好的信息溝通和分享，提前模擬預(yù)測，可以有效防范各種工程問題的出現(xiàn)，并協(xié)助更好地解決問題。