工程管理中的BIM技術應用與挑戰(zhàn)

【摘要】建筑信息模型（BIM）技術為設計、施工及運營維護提供了強有力的支持。文中基于BIM技術原理與特點，深入分析了BIM技術應用在工程管理中所面臨的挑戰(zhàn)。在技術標準不統(tǒng)一、技術性要求高、數(shù)據(jù)泄露嚴重等問題方面，通過制定統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準、加強人才培訓制度、完善數(shù)據(jù)安全管理制度等措施，針對性地提出了現(xiàn)階段BIM技術在工程管理中的優(yōu)化策略，為BIM技術應用的推廣和優(yōu)化積累了一定的實踐經(jīng)驗。

【關鍵詞】工程管理；BIM技術；智慧城市

【中圖分類號】TU17 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）08-0184-03

0 引言

BIM技術已經(jīng)應用于以建筑物與構筑物為對象的項目工程中，以信息技術為基礎，衍生出不計其數(shù)的計算機軟件，形成了各式各樣的工作與管理平臺。BIM技術的多元化反映了這一技術正在不斷契合工程實際，逐漸細化分類的專業(yè)工具可以針對工程不同階段的要求與問題幫助給出合理的解決方案。

1 BIM技術原理與特點

1.1 BIM技術基本原理

BIM技術是一種創(chuàng)新的建筑工程技術，基于物理和功能特性的詳細信息，構建一個全面的三維模型[1]。BIM技術采用三維建模技術，將建筑物的各個組成部分作為獨立對象進行建模，BIM不僅包含了建筑的幾何信息，還可以通過可視化展示工具將其轉換為圖片、視頻或其他可交互的形式。BIM技術實現(xiàn)了建筑師、工程師、施工團隊、客戶和物業(yè)管理人員等各方之間的信息共享和協(xié)同工作。

1.2 BIM技術特點

BIM技術提供的數(shù)據(jù)具有高度的準確性，包括空間、尺寸、材料和數(shù)量等，從而減少了設計和施工過程中的錯誤和重復工作。通過三維模型的可視化呈現(xiàn)，設計師和工程師可以更好地理解設計方案和施工計劃。BIM技術可以對工程項目的各個階段進行記錄和追溯，包括設計、施工和維護階段，方便管理者對項目進行跟蹤和管理。BIM技術可以根據(jù)不同的工程項目和業(yè)務需求進行定制化和擴展，滿足不同用戶的需求。

上海某商業(yè)大廈是一座高檔辦公樓，具有復雜的建筑結構和機電設備。BIM技術應用在項目的施工和安裝過程中，通過實時輸入施工信息、監(jiān)控施工質量以及根據(jù)需要調整設計方案，可以幫助施工團隊更好地計劃、執(zhí)行和監(jiān)控施工進程。建筑行業(yè)可以通過BIM技術應用實現(xiàn)更高效、更精準、更協(xié)同的設計、施工和管理，推動建筑行業(yè)向智能化和可持續(xù)化發(fā)展。

2 BIM技術在工程管理中的應用

BIM技術在工程管理中的應用貫穿了項目的全生命周期，從設計階段、施工階段以及運營維護階段，都發(fā)揮著至關重要的作用，以下是這3個階段中BIM技術應用的詳細擴充。

1）設計階段。BIM技術通過創(chuàng)建三維建筑信息模型，為設計師提供了直觀、全面的設計平臺，如表1所示。

2）施工階段。BIM技術在模擬施工過程、優(yōu)化施工方案、提高施工效率等方面發(fā)揮重要作用，如表2所示。

3）運營維護階段。BIM技術通過建筑信息、設施配置管理和優(yōu)化運營策略等方面的系統(tǒng)集成，幫助業(yè)主實現(xiàn)建筑的長期高效運營，如表3所示。

3 工程管理中BIM技術應用的挑戰(zhàn)

1）技術標準不統(tǒng)一，協(xié)作效率低下。BIM技術可提供建模平臺與展現(xiàn)空間，使建筑模擬化、空間可視化，項目管理和團隊成員的協(xié)作達到新的水平[2]。在多個大型建筑項目中，不同參與方通常使用各自偏好的BIM軟件平臺進行建模和管理。這些軟件平臺雖然功能強大，但由于缺乏統(tǒng)一的技術標準，導致數(shù)據(jù)格式、模型精度、信息交換等方面存在顯著差異。不同軟件平臺之間的數(shù)據(jù)格式不兼容，導致模型數(shù)據(jù)難以直接共享和交換。需要進行復雜的數(shù)據(jù)轉換和格式調整，增加了工作量和出錯的可能性。

例如，某大型綜合體項目，涉及多個設計單位和施工單位，各方分別使用不同的BIM軟件進行建模和管理。在項目初期，由于技術標準不統(tǒng)一，導致各方提交的BIM在數(shù)據(jù)格式、坐標系統(tǒng)、模型精度等方面存在顯著差異。這不僅增加了數(shù)據(jù)整合難度，還延長了項目周期并增加了成本。在項目實施過程中，盡管項目管理方意識到技術標準不統(tǒng)一的問題，但由于缺乏統(tǒng)一的解決方案和協(xié)調機制使問題并未得到有效解決，各方仍按照各自的標準進行工作，導致項目整體協(xié)同效率低下。

2）技術性要求高，人員難以匹配。BIM技術不僅是一個建模工具，它集成了建筑設計、施工、運維等多個階段的信息，要求用戶能夠深入理解建筑全生命周期的各個環(huán)節(jié)。同時，BIM需要包含大量的數(shù)據(jù)信息，如幾何信息、屬性信息、空間關系等，這些信息的管理和整合也是一項復雜的工作。由于BIM技術的復雜性，初學者需要學習識圖能力、三維空間想象能力以及建模軟件的基本操作。從業(yè)人員需要保持持續(xù)學習的態(tài)度，不斷提高自己在知識和技能方面的能力，以適應行業(yè)的發(fā)展變化。這種持續(xù)學習的需求，對個人和企業(yè)的培訓機制都提出了更高的要求。例如，某大型醫(yī)院在擴建項目中，設計團隊采用BIM技術進行設計和施工管理。然而，在項目初期就遇到了技術復雜性和人員培訓方面的挑戰(zhàn)。設計團隊在建模過程中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的CAD技術難以滿足這種需求，而BIM的構建需要極高的精度和細致度，技術操作復雜。團隊成員需要學習BIM軟件的高級功能，如碰撞檢測、管線綜合等，以確保模型的準確性和實用性。

3）數(shù)據(jù)泄露嚴重，引發(fā)安全風險。BIM作為建筑全生命周期的數(shù)據(jù)核心，包含了各個階段的敏感信息，如結構設計、材料選型、成本預算等。這些信息對于項目的成功實施至關重要，同時也面臨著數(shù)據(jù)泄露和非法訪問的嚴重威脅。BIM中的敏感信息一旦泄露，可能對項目造成巨大的經(jīng)濟損失和聲譽損害，如未經(jīng)授權的第三方通過技術手段非法訪問BIM，獲取敏感信息或進行惡意篡改，會破壞模型的完整性和準確性。

例如，某建筑設計公司負責全球數(shù)百種高端建筑設計，在2020年該公司遭遇了嚴重的數(shù)據(jù)泄露事件。黑客從公司網(wǎng)絡中竊取了包含BIM在內的機密圖紙數(shù)據(jù)。此次數(shù)據(jù)泄露事件對該公司造成了巨大的經(jīng)濟損失和聲譽損害，泄露的BIM包含了公司的核心設計成果和商業(yè)秘密。

4 工程管理中的BIM技術的優(yōu)化策略

4.1 制定統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準

技術標準不統(tǒng)一是BIM技術在工程管理中的一個重要挑戰(zhàn)，它不僅影響數(shù)據(jù)互操作性和模型準確性，還關系到信息交流和協(xié)作的順暢進行。為了克服這一挑戰(zhàn)，需要制定統(tǒng)一的技術標準和數(shù)據(jù)交換規(guī)范，促進不同軟件和系統(tǒng)之間的無縫集成和協(xié)作。同時，還需要加強行業(yè)內的溝通和合作，共同推動BIM技術的標準化和規(guī)范化發(fā)展。

統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準是BIM技術成功應用的基礎。它能夠確保不同軟件平臺、不同項目團隊之間的無障礙交換和共享數(shù)據(jù)，避免因格式不兼容等問題導致的重復勞動和數(shù)據(jù)丟失。設計團隊可以通過建模軟件創(chuàng)建一個三維的建筑模型，模型中包含建筑的幾何信息、材料信息、設備信息等[3]。標準化有助于提升BIM的準確性和可靠性，減少因數(shù)據(jù)錯誤或不一致導致的決策失誤和工程變更。例如，某城市相關部門聯(lián)合多家知名建筑設計院、軟件開發(fā)企業(yè)以及科研機構，共同開展了智慧城市BIM標準體系的構建工作。在推進智慧城市建設過程中，發(fā)現(xiàn)不同部門、不同項目之間BIM的數(shù)據(jù)格式、精度要求等存在差異，導致信息共享困難。由相關部門牽頭，組建包括行業(yè)專家、技術骨干在內的標準制定工作組，負責研究制定智慧城市BIM數(shù)據(jù)標準。廣泛調研國內外智慧城市BIM應用現(xiàn)狀，分析本地實際需求，明確標準制定的方向和重點。基于調研結果，制定包括數(shù)據(jù)格式、精度要求、信息分類編碼等在內的智慧城市BIM數(shù)據(jù)標準體系。

4.2 加強人才培訓制度

BIM技術的深入應用和發(fā)展離不開高素質的人才支撐。因此，加強人才培訓成為BIM技術優(yōu)化策略中的關鍵一環(huán)。首先，提升BIM技能水平，確保員工能夠熟練掌握BIM軟件的操作技巧，包括建模、分析、優(yōu)化等各個環(huán)節(jié)；其次，增強應用能力，培養(yǎng)員工將BIM技術應用于實際工程管理項目中的能力，解決實際工程問題的能力；最后，促進團隊協(xié)作，提升員工在BIM環(huán)境下的團隊協(xié)作能力，實現(xiàn)信息共享和協(xié)同工作。例如，在面對人才與技能需求不匹配時，項目團隊可采取多種措施。首先，加強與設計單位的溝通和協(xié)作，共同制定BIM技術的應用方案和培訓計劃；其次，引入外部專家進行技術指導和培訓支持，幫助團隊成員快速掌握BIM技術；最后，通過建立內部學習機制和交流平臺，鼓勵團隊成員分享經(jīng)驗和心得以促進共同進步。

4.3 完善數(shù)據(jù)安全管理制度

為確保數(shù)據(jù)的完整性、保密性和可用性，在應用BIM技術中需要不斷完善數(shù)據(jù)安全管理制度。首先，制定數(shù)據(jù)分類分級標準，對不同敏感級別的數(shù)據(jù)采取不同的保護措施，對BIM中的敏感信息進行加密處理，確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中的機密性。其次，使用強加密算法，如AES（高級加密標準），定期更換密鑰以防止破解，建立基于角色的訪問控制（RBAC）機制，確保只有經(jīng)過授權的人員才能訪問相應的BIM數(shù)據(jù)，對BIM技術中所需要的信息進行實時更新，避免由于數(shù)據(jù)延遲導致BIM技術的虛擬模型失去指導作用[4]。最后，實施最小權限原則，即每個用戶只擁有完成工作所需的最小權限集合，定期對BIM數(shù)據(jù)進行備份，以防止數(shù)據(jù)丟失或損壞。例如，某高端建筑設計公司在面對信息泄露風險時，立即與執(zhí)法部門聯(lián)系報告了數(shù)據(jù)泄露事件。同時，公司還與信息安全公司合作調查漏洞并從備份中還原數(shù)據(jù)，公司還加強了網(wǎng)絡安全防護和數(shù)據(jù)加密措施，以防止類似事件再次發(fā)生。通過這些措施的實施，公司逐漸恢復正常運營并減少了損失。

5 結語

在工程管理領域，BIM技術的應用無疑是一場革命性的變革，它不僅極大地提升了設計、施工及運維階段的效率與質量，還促進了項目管理的精細化及智能化發(fā)展。文中通過積極推動BIM技術標準的制定和統(tǒng)一，加強行業(yè)內的溝通與合作，共同實現(xiàn)BIM技術的標準化和規(guī)范化發(fā)展。同時，持續(xù)的技術創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、標準制定和行業(yè)合作，也充分發(fā)揮BIM技術的潛力，推動工程管理向更加高效、智能化、可持續(xù)的方向發(fā)展。

參考文獻

[1] 陳慶明.BIM技術在建筑工程管理中的應用[J].城市建設理論研究，2023（33）：44-46.

[2] 張俊.BIM在建筑工程管理中的發(fā)展與探討[J].江蘇建材，2023（2）：151-152.

[3] 呂猛.基于BIM技術的工程管理優(yōu)化路徑探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2023，13（32）：189-192.

[4] 蔣常銀.BIM技術在建筑裝飾工程管理中的應用探討[J].居舍，2022（25）：78-81.

[作者簡介]王生福（1995—），男，江西贛州人，碩士研究生，研究方向：工程建設管理。