應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建工程項(xiàng)目管理信息化平臺(tái)

陳曉澤

廣聯(lián)達(dá)科技股份有限公司 北京 100193

隨著工程項(xiàng)目復(fù)雜性的增加，傳統(tǒng)管理方法面臨挑戰(zhàn)，BIM技術(shù)作為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的關(guān)鍵工具，其在項(xiàng)目信息化管理中的作用變得尤為關(guān)鍵。本文聚焦于BIM在項(xiàng)目管理中的應(yīng)用，討論了其如何優(yōu)化項(xiàng)目流程、提高管理透明度，以及如何幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)更有效地協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)。

1 BIM技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

BIM技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)涉及構(gòu)建和利用建筑項(xiàng)目的數(shù)字化表示，以支持設(shè)計(jì)、施工和設(shè)施管理過程。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段BIM能夠提供詳細(xì)的三維模型，這些模型不僅呈現(xiàn)了建筑物的幾何特征，還能夠反映結(jié)構(gòu)、電氣、管道和其他系統(tǒng)的綜合信息，通過這種方式設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠進(jìn)行更為精確的沖突檢測，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以減少施工過程中可能出現(xiàn)的問題。在施工階段BIM技術(shù)則使得項(xiàng)目管理者可以直觀地追蹤項(xiàng)目進(jìn)度和成本，評(píng)估各個(gè)階段的風(fēng)險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，施工團(tuán)隊(duì)利用從BIM模型中提取的信息來指導(dǎo)現(xiàn)場工作，確保施工質(zhì)量和進(jìn)度符合設(shè)計(jì)要求，至于設(shè)施管理BIM模型提供了全面的建筑物資料庫，支持維護(hù)和運(yùn)營團(tuán)隊(duì)進(jìn)行高效的資產(chǎn)管理和維護(hù)計(jì)劃。隨著云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，BIM模型已經(jīng)能夠?qū)崟r(shí)收集和分析建筑性能數(shù)據(jù)，為建筑物的持續(xù)優(yōu)化提供決策支持。因此，BIM不僅僅是三維建模軟件，它代表了一個(gè)多學(xué)科協(xié)作的信息共享平臺(tái)，這在現(xiàn)代工程項(xiàng)目管理中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1]。

2 基于工程項(xiàng)目管理平臺(tái)的數(shù)字化需求

2.1 工程項(xiàng)目全過程管控

在初期階段通過設(shè)定明確的項(xiàng)目目標(biāo)，比如確定總成本不超過1億元，工期限定在兩年內(nèi)以及質(zhì)量達(dá)到ISO9001國際質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)，為項(xiàng)目的后續(xù)執(zhí)行提供基礎(chǔ)的量化目標(biāo)。在資源配置方面根據(jù)工期和成本目標(biāo)，采用諸如EVM（Earned Value Management）管理技術(shù)，對(duì)項(xiàng)目成本進(jìn)行跟蹤和控制，例如通過計(jì)算CPI（成本績效指數(shù)）和SPI（進(jìn)度績效指數(shù)），確保CPI和SPI值均大于1，表明成本和進(jìn)度控制在預(yù)期目標(biāo)之內(nèi)。在施工階段引入六西格瑪管理方法，力爭將缺陷率控制在3.4個(gè)缺陷每百萬機(jī)會(huì)之內(nèi)，從而顯著提升工程質(zhì)量，結(jié)合BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工程進(jìn)度和資源消耗的實(shí)時(shí)監(jiān)測和優(yōu)化，例如通過BIM進(jìn)行碰撞檢測，減少圖紙修改率至少30%，節(jié)省修正成本和時(shí)間。此外，對(duì)關(guān)鍵工序?qū)嵤╆P(guān)鍵路徑法（CPM）分析，將關(guān)鍵工序的時(shí)間緩沖區(qū)限定在5%以內(nèi)，以降低延期風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于材料采購實(shí)施嚴(yán)格的物資管理制度，如通過集中采購和批量訂購的方式，降低至少15%的材料成本，同時(shí)采用先進(jìn)的庫存管理系統(tǒng)，將庫存周轉(zhuǎn)率提高到12次/年，確保物資利用效率最大化[2]。安全生產(chǎn)方面定期開展安全生產(chǎn)月活動(dòng)，旨在通過全員培訓(xùn)和應(yīng)急演練，將事故率降至每百萬工時(shí)以下0.1次。此外，環(huán)境保護(hù)是項(xiàng)目管控中的另一項(xiàng)重要內(nèi)容，通過實(shí)施ISO14001環(huán)境管理體系，確保所有施工活動(dòng)的廢棄物排放量減少至少20%，并推行綠色施工，如使用低揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的材料和設(shè)備，減少對(duì)環(huán)境的影響。項(xiàng)目收尾階段，要通過綜合績效評(píng)價(jià)，確保每項(xiàng)工作均達(dá)到或超出預(yù)期目標(biāo)，利用客戶滿意度調(diào)查等手段，將客戶滿意度保持在90%以上，同時(shí)對(duì)于項(xiàng)目中出現(xiàn)的問題和變更，應(yīng)及時(shí)總結(jié)并形成案例庫，為后續(xù)類似項(xiàng)目提供參考和借鑒。

2.2 三維模型信息化

三維模型信息化是建筑信息模型（BIM）技術(shù)的核心，它通過數(shù)字化表示建筑物的物理和功能特性，在BIM環(huán)境中三維模型不僅僅是圖形的表達(dá)，更是各種信息和數(shù)據(jù)的集成體，其信息化程度直接關(guān)聯(lián)到項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維的效率和質(zhì)量。在模型構(gòu)建階段，建筑元素的幾何精度至關(guān)重要，以某高層建筑項(xiàng)目為例，模型中結(jié)構(gòu)柱的位置精度需控制在±5mm以內(nèi)，以確保與實(shí)際施工嚴(yán)密對(duì)應(yīng)，模型中的構(gòu)件均需符合實(shí)際制造標(biāo)準(zhǔn)，如鋼筋直徑和間距需遵守國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）的規(guī)定，鋼筋的彎曲半徑則需滿足《鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）的要求。在模型的詳細(xì)程度（LOD）方面，依據(jù)項(xiàng)目階段和專業(yè)需求，LOD可從100級(jí)（概念設(shè)計(jì)）逐步提升至500級(jí)（施工詳圖），在LOD 300階段模型應(yīng)詳細(xì)到能夠生成準(zhǔn)確的材料清單，誤差不超過3%，而在LOD 500階段模型應(yīng)反映實(shí)際安裝的構(gòu)件，包括其精確位置、尺寸、型號(hào)及與其他系統(tǒng)的連接[3]。

在模型的信息內(nèi)容上，關(guān)鍵屬性如構(gòu)件的材料性能參數(shù)、維護(hù)信息以及生命周期數(shù)據(jù)均應(yīng)得到詳盡記錄。例如，對(duì)于重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)記錄其混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼材的屈服強(qiáng)度等以確保滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，通過使用諸如Revit或Tekla Structures等專業(yè)軟件，模型數(shù)據(jù)可以在工程量計(jì)算、碰撞檢測及施工模擬中得到應(yīng)用，提升工作效率并減少現(xiàn)場錯(cuò)誤。此外，三維模型的信息化也極大地促進(jìn)了跨專業(yè)團(tuán)隊(duì)的協(xié)同工作，以云技術(shù)為支撐的協(xié)同平臺(tái)，如Autodesk BIM360，允許多專業(yè)團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)共享和更新模型數(shù)據(jù)，確保信息一致性，通過BIM的三維模型信息化可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)變更時(shí)5分鐘內(nèi)全模型更新，施工現(xiàn)場問題解決的響應(yīng)時(shí)間減少至半天以內(nèi)，大大提高項(xiàng)目的響應(yīng)速度和處理效率。同時(shí)三維模型信息化的實(shí)施能夠確保在設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營維護(hù)的每個(gè)階段，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)都能夠基于準(zhǔn)確、全面的信息作出決策，提升建筑項(xiàng)目的整體質(zhì)量和性能，降低風(fēng)險(xiǎn)并優(yōu)化成本。

2.3 質(zhì)量、進(jìn)度控制管理

在工程項(xiàng)目管理領(lǐng)域建筑信息模型（BIM）技術(shù)的應(yīng)用，特別是在質(zhì)量和進(jìn)度控制方面已成為行業(yè)內(nèi)提升項(xiàng)目管理水平的重要工具，通過集成化的BIM平臺(tái)項(xiàng)目管理者可以準(zhǔn)確監(jiān)控工程質(zhì)量與進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)的精細(xì)化管理。在質(zhì)量控制方面，BIM技術(shù)使得項(xiàng)目管理者能夠在預(yù)防性質(zhì)量管理中發(fā)揮作用，確保設(shè)計(jì)符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。以混凝土澆筑為例，利用BIM平臺(tái)可以確保混凝土的澆筑溫度在規(guī)定的20℃-30℃之間，而混凝土成型后28天內(nèi)的養(yǎng)護(hù)濕度保持在95%以上，以符合國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002）。在施工過程中BIM可用于追蹤關(guān)鍵結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝，通過與設(shè)計(jì)模型的比對(duì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差并采取措施，例如確保樓板水平度偏差控制在標(biāo)準(zhǔn)GB50205-2001規(guī)定的3mm以內(nèi)[4]。

對(duì)于進(jìn)度控制BIM技術(shù)提供了動(dòng)態(tài)的可視化工具，以監(jiān)控項(xiàng)目的時(shí)間表和資源分配，通過BIM模型的4D模擬功能，項(xiàng)目管理者可以分析工程各個(gè)階段的完成情況，預(yù)測和識(shí)別潛在的進(jìn)度延誤，并及時(shí)調(diào)整施工計(jì)劃，例如通過BIM軟件可以模擬高層建筑的立面工程每周應(yīng)完成的安裝面積，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)為每周不少于500m2，以匹配整體施工進(jìn)度計(jì)劃，如果某一周完成面積低于標(biāo)準(zhǔn)，則立即啟動(dòng)應(yīng)對(duì)措施，如增加工作班次或調(diào)整后續(xù)工作計(jì)劃。此外，采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集技術(shù)，如無人機(jī)測量和現(xiàn)場傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測施工現(xiàn)場的狀態(tài)，將采集的數(shù)據(jù)與BIM模型進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量與進(jìn)度的即時(shí)控制，利用數(shù)據(jù)分析可對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行成本與進(jìn)度的綜合分析，如通過對(duì)比實(shí)際成本與預(yù)算成本的偏差，采取必要的成本控制措施，確保整體成本不超過項(xiàng)目預(yù)算的±5%范圍。

3 應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建工程項(xiàng)目管理信息化平臺(tái)的功能實(shí)現(xiàn)

3.1 面向設(shè)計(jì)、施工、竣工的BIM管理系統(tǒng)

在構(gòu)建工程項(xiàng)目管理信息化平臺(tái)的核心，BIM（建筑信息模型）技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，此技術(shù)在設(shè)計(jì)階段依據(jù)項(xiàng)目規(guī)模和復(fù)雜性要求不同級(jí)別的模型精細(xì)度，如LOD 100至LOD 500，確保設(shè)計(jì)過程的精確性與信息的詳實(shí)性，例如在超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，BIM模型能詳細(xì)模擬結(jié)構(gòu)組件的受力情況，如風(fēng)壓對(duì)樓體的影響，需按照每平方米不超過2.5kPa的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。施工階段BIM技術(shù)通過與現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如RFID（無線射頻識(shí)別）技術(shù)集成，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤材料的消耗速度，如一天內(nèi)混凝土使用量不得超過200m3，確保材料利用最大化。此外，BIM還可以模擬施工過程中的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，比如在承重墻拆除過程中，確保臨時(shí)支撐的安全載荷達(dá)到15噸以上，以防止結(jié)構(gòu)在施工過程中的意外坍塌?？⒐るA段BIM模型應(yīng)集成樓宇設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)，如空調(diào)系統(tǒng)的能耗在每平方米不超過5kW·h，這些參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)相結(jié)合，可為建筑運(yùn)維階段提供決策支持[5]。在整個(gè)BIM模型的建立與應(yīng)用過程中，確保各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的精確輸入與更新是實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目管理信息化的關(guān)鍵，能夠在設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維各個(gè)階段實(shí)現(xiàn)信息的無縫銜接與資源的最優(yōu)配置。

3.2 實(shí)現(xiàn)BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化集成

在建筑信息模型（BIM）技術(shù)推動(dòng)下的工程項(xiàng)目管理信息化平臺(tái)，需要在功能上實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)、施工、竣工各環(huán)節(jié)的全方位覆蓋，以確保工程項(xiàng)目在整個(gè)生命周期內(nèi)的信息準(zhǔn)確性和可追溯性。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，BIM平臺(tái)能夠?qū)ㄖ?gòu)件進(jìn)行精確模擬，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)設(shè)定不同的模型精細(xì)度等級(jí)（LOD），如在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段通過BIM軟件細(xì)化模擬每個(gè)構(gòu)件，確保其受力和穩(wěn)定性滿足國標(biāo)GB50009的規(guī)定，例如在計(jì)算樓板承載力時(shí)確保其設(shè)計(jì)載荷不低于3.0kN/m2。施工環(huán)節(jié)平臺(tái)通過整合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)施工材料和機(jī)械進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如通過傳感器收集混凝土的實(shí)時(shí)養(yǎng)護(hù)溫度，必須控制在20℃-25℃范圍內(nèi)，以避免強(qiáng)度發(fā)展不均。同時(shí)通過BIM模型的輔助能夠?qū)κ┕みM(jìn)度進(jìn)行模擬和預(yù)測，及時(shí)調(diào)整施工方案，比如預(yù)測結(jié)構(gòu)封頂時(shí)間需在施工開始后的180天內(nèi)完成，以確保工期控制在合理范圍。竣工環(huán)節(jié)BIM平臺(tái)應(yīng)具備高度的數(shù)據(jù)分析能力，對(duì)建筑物的能耗、使用壽命等參數(shù)進(jìn)行預(yù)測分析，例如對(duì)建筑的整體能效進(jìn)行評(píng)估，確保其能耗指標(biāo)符合GB/T 51161-2016標(biāo)準(zhǔn)的要求，促使建筑維護(hù)成本和能源使用在運(yùn)營期間維持在預(yù)算范圍內(nèi)，比如大樓空調(diào)系統(tǒng)的能耗需控制在每平方米每年不超過150kW·h。通過這樣的技術(shù)應(yīng)用，BIM技術(shù)不僅在各個(gè)項(xiàng)目階段提供決策支持，同時(shí)也為建筑的長期可持續(xù)運(yùn)營提供了數(shù)據(jù)支持，最終推進(jìn)工程項(xiàng)目管理信息化平臺(tái)的深度實(shí)現(xiàn)，確保項(xiàng)目能在高效率與高質(zhì)量的雙重目標(biāo)下穩(wěn)步推進(jìn)[6]。表1展示了BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化集成關(guān)鍵參數(shù)。

3.3 利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工過程的控制優(yōu)化

利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工過程的控制優(yōu)化，在現(xiàn)代建筑工程管理中起著至關(guān)重要的作用。BIM技術(shù)能夠?yàn)槭┕み^程提供精確的數(shù)據(jù)支持和模擬環(huán)境，通過這些數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果工程團(tuán)隊(duì)能夠在施工前對(duì)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測和規(guī)劃，減少現(xiàn)場問題的發(fā)生頻率，并在施工期間提供實(shí)時(shí)的信息更新和調(diào)整，例如在一個(gè)建筑項(xiàng)目中BIM模型可以幫助工程師計(jì)算出所需混凝土的準(zhǔn)確體積，減少材料浪費(fèi)，并對(duì)混凝土澆筑過程進(jìn)行精確控制，確保混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求C30/37，同時(shí)通過模擬不同施工環(huán)境下材料的表現(xiàn)，如考慮到溫度變化對(duì)材料性能的影響，保證施工質(zhì)量。在工期控制方面BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以一個(gè)10層商業(yè)建筑為例，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用施工管理人員可以設(shè)置關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，比如基礎(chǔ)工程30天，主體結(jié)構(gòu)工程90天，裝飾裝修工程60天等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差并進(jìn)行調(diào)整，確保整個(gè)項(xiàng)目按計(jì)劃進(jìn)行。在施工安全管理方面BIM技術(shù)可以模擬施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，如模擬高空作業(yè)過程中可能發(fā)生的墜落事件，通過分析數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工團(tuán)隊(duì)采取相應(yīng)的安全措施，如在高度超過2m的作業(yè)環(huán)境中部署安全網(wǎng)，并通過傳感器監(jiān)測作業(yè)人員的健康狀況。通過以上措施，BIM技術(shù)顯著提升了施工過程的效率和安全性，為工程項(xiàng)目的成功實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

本文深入探討建筑信息模型（BIM）技術(shù)在工程項(xiàng)目管理中的關(guān)鍵作用，通過集成化的數(shù)據(jù)管理和實(shí)時(shí)更新機(jī)制，BIM技術(shù)極大地提高了設(shè)計(jì)、施工與竣工各階段的效率和精確度。設(shè)計(jì)階段BIM的模擬和驗(yàn)證功能確保了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合規(guī)性與實(shí)用性；施工階段BIM與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合提高了材料和進(jìn)度管理的效率，同時(shí)通過安全模擬減少了現(xiàn)場事故；竣工后BIM提供了維護(hù)成本和能源使用的預(yù)測，幫助建筑物實(shí)現(xiàn)了長期的可持續(xù)運(yùn)營，整體而言BIM技術(shù)的應(yīng)用為建筑項(xiàng)目帶來了從設(shè)計(jì)到運(yùn)營的全生命周期優(yōu)化，顯著推動(dòng)了建筑行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。