BIM技術(shù)在建筑施工階段的應(yīng)用

金文靜

上海青發(fā)城市建設(shè)管理有限公司 上海 201799

隨著我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，人們對于建設(shè)工程項(xiàng)目中的效率問題越來越關(guān)注，這也成為了一個(gè)不容忽視的趨勢。在建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施過程中，由于各參與方之間具有復(fù)雜關(guān)系，所以需要運(yùn)用科學(xué)有效的管理手段來保證其高效運(yùn)行。傳統(tǒng)項(xiàng)目施工協(xié)調(diào)管理仍然是采用文字和表格等形式來管理項(xiàng)目，該模式存在著信息割裂嚴(yán)重、信息集成化不高、可靠性不強(qiáng)、重復(fù)利用較少等缺點(diǎn)[1]。因此，如何將這些數(shù)據(jù)整合起來，使其更加準(zhǔn)確可靠并具有較高的可信度，成為了當(dāng)前建筑行業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問題之一。為了確保工程按時(shí)完成，需要避免不同專業(yè)在同一工作區(qū)域、同一樓層交叉施工的情況發(fā)生。因此，必須協(xié)調(diào)各方的施工順序，特別是在工程難點(diǎn)處，合理劃分施工區(qū)域，正確處理施工過程中的設(shè)計(jì)變更，并快速發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量問題的根源，這些都會對工作效率和既定計(jì)劃產(chǎn)生影響。因此，如何將各個(gè)專業(yè)間復(fù)雜繁瑣的協(xié)調(diào)管理工作簡單化、流程化成為了現(xiàn)代建筑施工企業(yè)亟待解決的課題。BIM技術(shù)以其直觀的信息表達(dá)和高度集成的信息，為各專業(yè)施工方提供了支持依據(jù)，包括施工模擬和管線深化設(shè)計(jì)等，從而建立了良好的協(xié)調(diào)管理。

1 BIM技術(shù)的簡介

1.1 BIM概念

BIM是一個(gè)英文的縮寫，它的全稱叫做建筑信息模型（BIM,Building Information Modeling），這是一種創(chuàng)新的建筑設(shè)計(jì)、施工和管理的方法，最早是在2002年由外國學(xué)者歐特克（Auto-desk,Inc.）提出[2]。它將數(shù)字化的概念運(yùn)用到工程建設(shè)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)建設(shè)全過程的可視化管理和分析，從而為業(yè)主提供更加科學(xué)有效的決策支持，并能降低企業(yè)成本提高管理效率。數(shù)字信息技術(shù)在建筑工程中得到了直接應(yīng)用，該技術(shù)采用三維模擬技術(shù)，并集成了建筑工程項(xiàng)目等多種相關(guān)信息，形成了一個(gè)工程數(shù)據(jù)模型。其核心目的就是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)建立能夠全面反映項(xiàng)目整個(gè)生命周期全過程的可視化仿真平臺，為業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、施工單位提供準(zhǔn)確可靠的決策依據(jù)。一個(gè)全面的BIM模型，必須涵蓋項(xiàng)目的整個(gè)生命周期所需的各種資源、數(shù)據(jù)和過程信息，這需要項(xiàng)目的所有參與方共同協(xié)作。通過建立這些不同層面的信息共享機(jī)制，可以提高整個(gè)項(xiàng)目的管理效率和效益，從而達(dá)到節(jié)約成本、縮短工期、降低成本的目的。因此，建筑信息模型（BIM）可為工程建筑項(xiàng)目提供高效、低風(fēng)險(xiǎn)的解決方案，為項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)的銜接和協(xié)同工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過將各個(gè)參與方之間的信息傳遞給設(shè)計(jì)人員或者施工企業(yè)來完成整個(gè)項(xiàng)目的全過程管理，可以有效地提高工程建設(shè)效率，減少投資成本，并保證工程質(zhì)量安全。為了實(shí)現(xiàn)對建筑各個(gè)方面信息的全面存儲和表達(dá)，BIM模型采用了最新的國際建模方法，并融合了大量獨(dú)特的建筑工具模型。

1.2 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀

隨著多年的發(fā)展，BIM技術(shù)已經(jīng)成為解決建筑全生命周期項(xiàng)目管理問題的一種高效方法，其在基礎(chǔ)理論研究和工程實(shí)踐應(yīng)用方面均獲得了世界各國同行的廣泛贊譽(yù)。在全球范圍內(nèi)，各國均在積極探索制定本國的BIM項(xiàng)目管理架構(gòu)和實(shí)施細(xì)則，以確保項(xiàng)目的順利進(jìn)行。然而，由于本國建筑行業(yè)現(xiàn)狀的限制以及基本國情的影響，BIM在全球范圍內(nèi)的研究和應(yīng)用呈現(xiàn)出多樣化的趨勢，不同國家的BIM也呈現(xiàn)出各自獨(dú)特的特點(diǎn)。在全球范圍內(nèi)，歐洲、美國和日本等BIM發(fā)展較為先進(jìn)的國家或地區(qū)，一直處于世界整體水平的前沿，其技術(shù)水平一直保持著領(lǐng)先地位。由于多種因素的影響和限制，我國的計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域在BIM初期面臨著巨大的阻力和緩慢的發(fā)展，盡管近年來已經(jīng)有所改善，但總體而言，我國的BIM研究仍處于起步階段；隨著我國經(jīng)濟(jì)和建設(shè)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，BIM研究的潛力和應(yīng)用空間規(guī)模正不斷擴(kuò)大，呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。當(dāng)前，我國BIM實(shí)施規(guī)范的制訂面臨的最大挑戰(zhàn)在于如何在保持與現(xiàn)有建筑行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)一致的前提下，與國際標(biāo)準(zhǔn)（如美國、歐洲等）實(shí)現(xiàn)對接。

2 BIM技術(shù)在施工組織協(xié)調(diào)管理中的應(yīng)用

2.1 施工順序的合理安排

BIM技術(shù)提供了一種虛擬的施工過程，通過模擬不同專業(yè)之間的協(xié)作，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)需要配合的細(xì)節(jié)，從而避免等待其他相關(guān)專業(yè)或承包商進(jìn)行現(xiàn)場協(xié)調(diào)，提高施工效率。同時(shí)，還能對整個(gè)項(xiàng)目工程的進(jìn)度，成本等做出合理規(guī)劃與安排。在確定物料進(jìn)場路線時(shí)，需要及時(shí)協(xié)調(diào)相關(guān)專業(yè)或承包商，以消除行進(jìn)過程中的各種障礙；BIM模型可以預(yù)先模擬物料進(jìn)廠后的堆放，以提前預(yù)防可能導(dǎo)致物料損害的因素，并根據(jù)物料的使用順序和場地的限制，制定最佳方案，避免各專業(yè)因“搶地盤”而導(dǎo)致頻繁協(xié)調(diào)的不良現(xiàn)象。

2.2 工程難點(diǎn)剖析

目前，BIM技術(shù)所基于的管理機(jī)制尚未達(dá)到完善的程度。在此前提下，施工單位可根據(jù)自身需求制定出合理的工程管理體系架構(gòu)，為工程建設(shè)提供保障。BIM技術(shù)在建筑工程施工管理領(lǐng)域的應(yīng)用，可顯著提高施工管理效率，實(shí)現(xiàn)對施工管理工作內(nèi)容的全面精細(xì)化。然而，BIM技術(shù)的多信息功能集成需要建立完善的管理保障機(jī)制，以充分發(fā)揮其技術(shù)應(yīng)用的核心優(yōu)勢。部分建筑工程施工管理單位未能充分借鑒BIM技術(shù)概念，在施工管理模式的創(chuàng)新方面存在不足，未能完善施工管理機(jī)制及管理制度，導(dǎo)致BIM技術(shù)在部分施工管理工作中失去了實(shí)質(zhì)性作用，無法實(shí)現(xiàn)多元化的管理對接。部分施工單位在實(shí)施前期階段的施工流程、施工計(jì)劃及施工方案的設(shè)計(jì)時(shí)，未能遵循BIM技術(shù)應(yīng)用的內(nèi)在邏輯，明確管理要求、管理標(biāo)準(zhǔn)及管理規(guī)范，導(dǎo)致具體施工計(jì)劃的落實(shí)和管理實(shí)踐存在問題。因此，BIM技術(shù)的應(yīng)用僅限于施工管理數(shù)據(jù)的參考，難以在提高管理工作質(zhì)量方面發(fā)揮推動作用。當(dāng)面對一些復(fù)雜的局部情況時(shí)，例如多家機(jī)電專業(yè)管線的匯集、并行或交叉，往往會出現(xiàn)先到先做的情況，而不考慮其他專業(yè)是否能在本專業(yè)完成后進(jìn)行施工，導(dǎo)致后續(xù)施工專業(yè)無法施工或已安裝的設(shè)備管線必須拆除。這種情況在實(shí)際工程中經(jīng)常發(fā)生，不僅增加了協(xié)調(diào)工作量，還造成了巨大的資源浪費(fèi)。同時(shí)，也可以讓業(yè)主根據(jù)自己對整個(gè)項(xiàng)目工期的要求來確定各專業(yè)之間的施工進(jìn)度安排。通過運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行局部部位深化設(shè)計(jì)、碰撞檢測和施工順序模擬，可以提前告知相關(guān)專業(yè)需要注意的事項(xiàng)，從而實(shí)現(xiàn)各方協(xié)調(diào)和模擬施工順序，有效指導(dǎo)施工，減少協(xié)調(diào)工作量和不必要的施工成本。并通過各方面協(xié)調(diào)、模擬施工順序等手段對施工進(jìn)行有效引導(dǎo)，從而減少協(xié)調(diào)工作量及不必要的施工成本。比如，可對地下室機(jī)電管廊建設(shè)順序進(jìn)行模擬，在建設(shè)過程中，每個(gè)專業(yè)都嚴(yán)格遵循BIM模擬流程，能夠有效地避免由于各個(gè)專業(yè)建設(shè)順序紊亂導(dǎo)致管道拆除和反工問題，大大提高工作效率，避免浪費(fèi)[3]。

2.3 現(xiàn)場設(shè)計(jì)變更處理

在工程實(shí)踐中，設(shè)計(jì)變更是一項(xiàng)需要協(xié)調(diào)配合的重要因素，其發(fā)生原因多種多樣，包括但不限于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、專業(yè)協(xié)調(diào)不及時(shí)、建筑信息流轉(zhuǎn)缺失以及各方人員對設(shè)計(jì)變更的理解存在偏差。這些都可能導(dǎo)致工程進(jìn)度拖延或影響到工程質(zhì)量。由于各專業(yè)立場和人員自身能力的差異，現(xiàn)場協(xié)調(diào)人員在滿足業(yè)主新的要求等方面面臨著巨大的困難，而設(shè)計(jì)變更的繁瑣和協(xié)調(diào)問題則可能導(dǎo)致工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度滯后，并引發(fā)一系列的問題。因此為了使項(xiàng)目順利推進(jìn)，縮短工期，降低投資，保證工程質(zhì)量，必須要做好工程設(shè)計(jì)階段的變更管理工作，而設(shè)計(jì)變更管理的主要手段就是利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)信息化的管理手段。BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目施工中的應(yīng)用，可顯著提升設(shè)計(jì)變更的效率，從而提高施工質(zhì)量，為工程項(xiàng)目的順利實(shí)施奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文首先闡述了目前國內(nèi)建筑行業(yè)中出現(xiàn)的各種設(shè)計(jì)變更以及其產(chǎn)生的影響。BIM技術(shù)以其強(qiáng)大的計(jì)算能力為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一個(gè)三維模型，該模型能夠直觀地展示工程項(xiàng)目的建筑特征。同時(shí)，該模型也為設(shè)計(jì)方、施工方和工程項(xiàng)目甲方提供了一個(gè)直觀、詳細(xì)的討論平臺，使他們能夠快速反饋所需設(shè)計(jì)變更的區(qū)域和環(huán)節(jié)。BIM技術(shù)的獨(dú)特之處在于，設(shè)計(jì)人員只需使用BIM軟件完成對所需修改區(qū)域的技術(shù)修改，即可快速將相關(guān)修改信息和參數(shù)反饋給工程項(xiàng)目的施工方和甲方，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)變更中需要進(jìn)行大量圖紙修改作業(yè)的繁瑣過程。從而實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目各個(gè)參與方之間數(shù)據(jù)的共享以及數(shù)據(jù)共享。通過增強(qiáng)各方之間的協(xié)作互動，同時(shí)提升工程項(xiàng)目施工作業(yè)的效率，從而實(shí)現(xiàn)了更高效的合作與協(xié)作。在工程項(xiàng)目的實(shí)施過程中，施工管理人員能夠靈活調(diào)配所需的人力、物資和機(jī)械等資源，以加速工程項(xiàng)目的進(jìn)度。此外，由于工程建設(shè)項(xiàng)目是由多個(gè)專業(yè)共同協(xié)作來完成的，因此項(xiàng)目建設(shè)過程中便形成了不同專業(yè)之間的配合關(guān)系。此外，BIM技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)對設(shè)計(jì)變更所帶來的成本波動進(jìn)行更加精準(zhǔn)的預(yù)測和更加精細(xì)的管理，從而提高生產(chǎn)效率。這不僅能保證項(xiàng)目的順利實(shí)施，而且也降低了企業(yè)的運(yùn)營成本。利用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查和協(xié)同設(shè)計(jì)，可最大限度地避免錯(cuò)漏碰缺和返工情況，從而為施工進(jìn)度提供可靠保障。

2.4 施工質(zhì)量問題的查找

若先進(jìn)行專業(yè)施工后，若出現(xiàn)施工質(zhì)量問題導(dǎo)致后續(xù)專業(yè)無法施工，則不僅會造成項(xiàng)目的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且還會增加建筑成本。另一方面也很容易使得后期的維護(hù)工作變得非常繁瑣，進(jìn)而影響整個(gè)建筑工程的使用年限以及使用壽命。這種建設(shè)方式的實(shí)施，常常會直接導(dǎo)致項(xiàng)目質(zhì)量的惡化。另一方面對于后期的工作而言，其影響是非常嚴(yán)重的，這就要求必須做好項(xiàng)目施工質(zhì)量管理工作，并且及時(shí)采取有效措施予以處理。在傳統(tǒng)的模式下，尋找項(xiàng)目質(zhì)量問題的根源需要進(jìn)行廣泛的排查，以確定具體問題和情況，然而這種方法在效率和準(zhǔn)確性方面存在缺陷。所以為了保證整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的正常運(yùn)行，必須要將傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)判斷方法轉(zhuǎn)變?yōu)楦涌茖W(xué)高效的手段。在BIM技術(shù)模型的框架下，由于參數(shù)和信息的可追溯性，以往的問題搜索方式已被省略，同時(shí)BIM技術(shù)模型所包含的相關(guān)信息也更易于查詢和調(diào)用，從而進(jìn)一步降低了項(xiàng)目建設(shè)成本，提高了整體建設(shè)效率。此外，在設(shè)計(jì)和管理過程中，可能會出現(xiàn)相應(yīng)的問題，這些問題在以往的問題解決中難以找到責(zé)任方，導(dǎo)致相關(guān)問題無法得到解決。因此，在當(dāng)前的技術(shù)環(huán)境下，通過BIM技術(shù)模型進(jìn)行準(zhǔn)確的查找，可以避免在相關(guān)問題上出現(xiàn)黏附的情況。

2.5 對施工進(jìn)度進(jìn)行有效的管控與監(jiān)督

在具體的施工過程中，通過將工程土建結(jié)構(gòu)和機(jī)電工程管線網(wǎng)納入BIM三維模型中，并將施工進(jìn)度與BIM三維模型進(jìn)行數(shù)據(jù)集成與匯總，從而實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前施工情況、施工進(jìn)度等的全面了解，以便有針對性地制定施工方案和策略。另外，通過對工程造價(jià)的動態(tài)跟蹤分析可以及時(shí)掌握工程施工進(jìn)度以及造價(jià)變化情況。利用BIM技術(shù)所提供的可視化技術(shù)進(jìn)行交底，可以極大地提高實(shí)際管理的效率。通過這種管理方式，我們可以獲得詳盡的工程量數(shù)據(jù)，并通過BIM軟件導(dǎo)出相應(yīng)的工程量清單，進(jìn)而利用計(jì)價(jià)定額和工程量清單進(jìn)行成本計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)高度精準(zhǔn)的成本管理。

3 BIM技術(shù)用于施工階段工程造價(jià)控制

3.1 迅速而精準(zhǔn)地計(jì)算工程規(guī)模

在投標(biāo)階段的施工準(zhǔn)備階段，運(yùn)用BIM模型中的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠快速而準(zhǔn)確地核算工程清單量，從而極大地提高算法效率。

3.2 實(shí)現(xiàn)模型交底的視覺化呈現(xiàn)

通過運(yùn)用BIM技術(shù)，可以構(gòu)建一個(gè)3D可視化的信息模型，以促進(jìn)工程項(xiàng)目合同的精細(xì)化管理，從而更好地促進(jìn)設(shè)計(jì)者和施工人員之間的信息交流和溝通，全面明確設(shè)計(jì)方的意圖，更好地把握工程設(shè)計(jì)的所有細(xì)節(jié)，為實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的精細(xì)化管理奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過可視化動態(tài)模擬工程關(guān)鍵施工方案和施工進(jìn)度計(jì)劃，呈現(xiàn)出建筑、電氣、消防、噴淋、裝修等專業(yè)情況的整體工程場地布局，實(shí)現(xiàn)了施工現(xiàn)場的提前預(yù)演，從而提升了施工單位的競爭力。

3.3 BIM技術(shù)的應(yīng)用可以促進(jìn)資源要素的整合和優(yōu)化，從而推動建筑工程行業(yè)向更高層次的轉(zhuǎn)型升級

引入BIM技術(shù)到工程造價(jià)管理中，可實(shí)現(xiàn)對資源利用率低、經(jīng)營困難的企業(yè)進(jìn)行重新整合，通過合理布局資金、人員、原材料、機(jī)械設(shè)備和工藝流程等資源要素，提高施工機(jī)械與施工材料的利用率，有效化解過剩產(chǎn)能，淘汰落后產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)企業(yè)之間的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，從而提升大企業(yè)的規(guī)模效益，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，促進(jìn)建筑工程行業(yè)規(guī)?；?、集約化發(fā)展，加快培育一批具有國際競爭力的骨干企業(yè)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級。

3.4 利用BIM技術(shù)，可以有效地降低工程糾紛發(fā)生的概率，從而提高工程安全水平

引入BIM技術(shù)到工程造價(jià)管理中，可及時(shí)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型以應(yīng)對設(shè)計(jì)變更，并快速有效地反映和匯總工作。通過仔細(xì)分析各種影響因素變動所帶來的影響幅度，正確處理工程造價(jià)的測算、工程招標(biāo)和合同簽訂之間的關(guān)系，有助于工程設(shè)計(jì)人員制定完善的工程造價(jià)管理方案，提升數(shù)字化管理水平，明確責(zé)任分工，強(qiáng)化責(zé)任落實(shí)，有效預(yù)防和降低工程糾紛發(fā)生的概率。

4 結(jié)語

本文就BIM技術(shù)在施工組織協(xié)調(diào)管理中的運(yùn)用進(jìn)行探索，較好地解決了當(dāng)前實(shí)際項(xiàng)目協(xié)調(diào)管理中出現(xiàn)的若干問題，對于BIM技術(shù)推廣應(yīng)用具有一定指引性意義。我們相信，隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)在施工組織協(xié)調(diào)管理方面的應(yīng)用將變得越來越成熟，一種新型的基于BIM技術(shù)的施工技術(shù)協(xié)調(diào)管理模式將以其高效率、易操作等特點(diǎn)快速獲得人們的認(rèn)可。