基于BIM 5D技術(shù)的智慧城市大型建設(shè)項目全過程管理研究

【摘要】常規(guī)的大型建設(shè)項目全過程管理以平面圖像數(shù)據(jù)為主，無法直觀地了解項目進(jìn)展與存在的問題，影響全過程管理效果。因此，文中設(shè)計了基于BIM 5D技術(shù)的智慧城市大型建設(shè)項目全過程管理方法。以此劃分智慧城市大型建設(shè)項目全過程管理階段，度量建設(shè)項目全過程管理的風(fēng)險發(fā)生概率。將參建單位信息、施工場地周邊環(huán)境信息等內(nèi)容集成到BIM 5D平臺上，測算大型建設(shè)項目全過程管理成本。文中采用實例分析，驗證了該方法的管理效果更佳，適合應(yīng)用于實際項目中。

【關(guān)鍵詞】BIM 5D技術(shù)；智慧城市；大型建設(shè)項目

【中圖分類號】TU723.3 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）08-0187-03

0 引言

智慧城市通過各類先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)城市數(shù)字化、智能化，能夠真正意義上提高城市的發(fā)展水平。大型建設(shè)項目是投資較多、規(guī)模較大的項目，一旦成功實施能夠帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。目前，智慧城市建設(shè)項目數(shù)據(jù)無法共享，各施工部門之間，對數(shù)據(jù)的共享聯(lián)系較弱，重復(fù)建設(shè)、數(shù)據(jù)空白問題較為明顯。行業(yè)內(nèi)針對管理問題，研發(fā)了多種全過程管理方法。其中，基于GIS的智慧城市大型建設(shè)項目全過程管理方法，與基于內(nèi)部控制的智慧城市大型建設(shè)項目全過程管理方法的應(yīng)用較為廣泛[1-2]。但二者一個針對GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析與模擬，一個針對項目目標(biāo)、預(yù)算等要素進(jìn)行分析，均采用單一的管理方式，無法確保建設(shè)項目的管理全面性。因此，本文結(jié)合了BIM 5D技術(shù)的優(yōu)勢，設(shè)計了智慧城市大型建設(shè)項目全過程管理方法。

1 智慧城市大型建設(shè)項目BIM 5D全過程管理方法設(shè)計

1.1 劃分智慧城市大型建設(shè)項目全過程管理階段

在智慧城市大型建設(shè)項目管理的過程中，分為決策階段、實施階段、運維階段。其中，決策階段包含項目建議、項目可行性分析兩個階段；實施階段分為圖紙設(shè)計、建造施工兩個階段[3]；運維階段包括資產(chǎn)管理、運行維護(hù)兩個階段。對不同的管理階段進(jìn)行劃分，并確定各個階段的管理指標(biāo)，度量建設(shè)項目全過程管理的風(fēng)險發(fā)生概率，從而確保項目建設(shè)安全。建設(shè)項目全過程管理指標(biāo)如表1所示。

如表1所示，F(xiàn)1為人員安全管理指標(biāo)；F2為機(jī)械設(shè)備安全管理指標(biāo)；F3為物料安全管理指標(biāo)；F4為環(huán)境安全管理指標(biāo)；F5為制度安全管理指標(biāo)。F11、F12、F13分別為勞務(wù)人員信息、作業(yè)人員活動、安全管理人員配備等指標(biāo)；F21、F22、F23、F24分別為機(jī)械設(shè)備信息、設(shè)備運行監(jiān)測、設(shè)備維護(hù)與巡檢、移動設(shè)備巡檢監(jiān)測等指標(biāo)；F31、F32、F33分別為物料資源管理、物料巡檢監(jiān)測管理、物料跟蹤驗收管理等指標(biāo)；F41、F42、F43為作業(yè)環(huán)境、現(xiàn)場安全、危險作業(yè)監(jiān)測等管理指標(biāo)；F51、F52為危險源辨識、安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等指標(biāo)[4]。在決策階段，存在設(shè)計經(jīng)驗不足、項目審批延誤等風(fēng)險；在實施階段，存在采購成本提升、招標(biāo)競爭不充分、權(quán)利責(zé)任風(fēng)險分配不明等風(fēng)險；在運維階段，存在運維效率低下、運維成本提升等風(fēng)險。將各類風(fēng)險輸入到BIM 5D平臺中，由平臺統(tǒng)一管理，可確保建設(shè)項目管理的安全性。

1.2 基于BIM 5D測算大型建設(shè)項目全過程管理成本

BIM技術(shù)經(jīng)歷了3D、4D、5D的過程，能夠在三維模型的基礎(chǔ)上，添加進(jìn)度計劃數(shù)據(jù)、資金成本信息等，形成高度集成的信息共享平臺BIM 5D，確保項目全過程管理質(zhì)量[5]。文中將參建單位信息、施工場地周邊環(huán)境信息、各類風(fēng)險信息等內(nèi)容集成到BIM 5D平臺上，并測算各個管理計算的成本，滿足項目建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益需求。BIM 5D技術(shù)流程如圖1所示。

如圖1所示，利用Revit軟件創(chuàng)建大型建設(shè)項目的BIM三維模型，并根據(jù)BIM施工現(xiàn)場場地布置軟件繪制模型場地。通過CAD圖紙翻模與BIM正向設(shè)計兩種方式，添加建設(shè)項目的構(gòu)件、材質(zhì)、材料信息等內(nèi)容，確保模型的真實性。BIM 5D技術(shù)以BIM平臺為核心，將決策階段、設(shè)計階段、招投標(biāo)階段、施工階段的成本進(jìn)行測算。BIM 5D平臺允許用戶根據(jù)項目實際情況輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，然后自動計算出工程造價咨詢成本，從而為項目決策提供精確的經(jīng)濟(jì)性評估。BIM 5D技術(shù)流程與成本控制緊密相連，貫穿于項目的決策、設(shè)計、招投標(biāo)及施工階段。在決策初期，BIM 5D通過集成包括工程造價咨詢成本在內(nèi)的各種信息，為項目團(tuán)隊提供經(jīng)濟(jì)合理性的評估基礎(chǔ)；在設(shè)計階段，BIM 5D平臺則依托三維模型進(jìn)行成本計算，通過模擬優(yōu)化設(shè)計方案，有效避免不必要的成本浪費；招投標(biāo)階段，BIM 5D生成詳盡的工程量清單和成本估算，確保招標(biāo)方與投標(biāo)方能準(zhǔn)確掌握項目成本，促進(jìn)招投標(biāo)的公平與經(jīng)濟(jì)性；到了施工階段，BIM 5D通過實時監(jiān)控施工進(jìn)度與成本變動，迅速發(fā)現(xiàn)并應(yīng)對成本超支問題，確保項目總成本嚴(yán)格控制在預(yù)算框架之內(nèi)。在大型建設(shè)項目的決策階段，工程造價咨詢成本見式（1）和式（2）。

K = Kz×δ" " " " " " " " " （1）

K' = Ks×ε" " " " " " " " "（2）

式中：K為決策階段，工程造價咨詢基本費用；Kz為工程總造價；δ為基本費用比例；K'為工程造價咨詢績效費；Ks為工程實際投資額；ε為績效費率。K+K'就是決策階段的咨詢總成本。在設(shè)計階段，項目編制施工圖成本見式（3）。

（3）

式中：Kq為項目編制施工圖成本；為設(shè)計階段各個分項目的工程量；為的工料單價；為措施費；為間接費；為利潤；為稅金。在建設(shè)項目招投標(biāo)階段，工程量清單的成本見式（4）。

Z=K.S+K'. S+K\".Sa" " " " " " "（4）

式中：Z為招投標(biāo)階段，工程量清單成本；K\"為工程附加費用。在建設(shè)項目施工階段，建設(shè)項目成本見式（5）。

M =（Gd+Gι）× r" " " " " " "（5）

式中：M為建設(shè)項目施工階段，生產(chǎn)性建設(shè)項目擬建項目總成本；Gd為固定資產(chǎn)總投資；Gι為流動資金；r為基本預(yù)備費率。K+K '+Kq+Z+M為智慧城市大型建設(shè)項目全過程成本，當(dāng)總成本低于該值時，即可滿足全過程管理的經(jīng)濟(jì)性需求。

2 實例分析

2.1 工程概況

為驗證本文設(shè)計的方法是否滿足智慧城市大型建設(shè)項目全過程管理需求，文中以智慧城市大型建筑X為例，對上述方法進(jìn)行實例分析。X大型建筑包含8棟住宅樓、沿街商業(yè)樓、老年活中心等，總建筑面積約為2.03×105 m2。其中，地上建筑面積約為1.61×105 m2，最高樓層為25層，最高建筑高度約為73 m。沿著建筑的商業(yè)街區(qū)，設(shè)置2層商業(yè)樓，建筑高度約為9 m，商業(yè)建筑的總面積為9.93×103 m2，地下車庫面積約為4.19×104 m2，老年活動中心總建筑面積約為1.89×103 m2，能夠滿足案例分析需求。建筑平面如圖2所示。

如圖2所示，8棟住宅樓分別編號為1#～8#，按照F1＞F2＞F4＞F5＞F3的順序，確定建筑項目全過程管理指標(biāo)順序關(guān)系。在施工現(xiàn)場監(jiān)理工程BIM，在決策階段，將BIM 5D應(yīng)用在初步設(shè)計與方案比選方面；在設(shè)計階段，將BIM 5D應(yīng)用在三維模型構(gòu)建與碰撞檢測方面；在招投標(biāo)階段，將BIM 5D應(yīng)用在商務(wù)招投標(biāo)文件生成與進(jìn)度計劃模擬方面；在施工階段，將BIM 5D應(yīng)用在進(jìn)度跟蹤與物資管理方面；在竣工階段，將BIM 5D應(yīng)用在驗收與結(jié)算方面；在運營維護(hù)階段，將BIM 5D應(yīng)用在故障模擬與快速處理方面。綜合上述階段，對X建筑進(jìn)行全過程管理，確保該建筑的施工質(zhì)量。

2.2 應(yīng)用結(jié)果

在上述條件下，隨機(jī)選取決策階段、設(shè)計階段、施工階段、竣工階段的項目階段進(jìn)行管理分析，并將效率、成本、質(zhì)量、安全性作為管理指標(biāo)，在其他條件均已知的情況下，引入基于BIM 5D技術(shù)的智慧城市大型建筑項目全過程管理方法，應(yīng)用結(jié)果如表2所示。

如表2所示，使用本文設(shè)計的基于BIM 5D技術(shù)的智慧城市大型建設(shè)項目全過程管理方法后，效率提升、質(zhì)量提升、安全性提升均處于正值狀態(tài)，且高于10%；成本降低10%以上。在決策階段，BIM 5D集成了該階段的各種信息并加速了決策過程，提升了整體效率。通過BIM 5D進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理性評估，項目團(tuán)隊能夠?qū)崿F(xiàn)成本的有效降低。同時，基于BIM 5D的決策優(yōu)化功能幫助選擇更為優(yōu)質(zhì)的方案，實現(xiàn)間接的質(zhì)量提升。此外，BIM 5D能夠識別出潛在的安全風(fēng)險，并制定有效的預(yù)防措施，提升整個項目生命周期內(nèi)的安全性；在設(shè)計階段，BIM 5D通過其三維模型實現(xiàn)設(shè)計的精確化，顯著減少設(shè)計錯誤和返工現(xiàn)象，提升了設(shè)計效率。同時，項目團(tuán)隊利用該模型進(jìn)行成本計算，有效削減了不必要的開支。此外，BIM 5D促進(jìn)多專業(yè)間的協(xié)同審查，提升了設(shè)計質(zhì)量。通過BIM 5D進(jìn)行的安全模擬與驗證，設(shè)計方案的安全性得以提升；在施工階段，BIM 5D通過實時監(jiān)控施工進(jìn)度，確保施工效率穩(wěn)步提升。其動態(tài)成本監(jiān)控功能有效降低了施工成本。同時，BIM 5D還輔助進(jìn)行施工質(zhì)量檢查，持續(xù)推動施工質(zhì)量的優(yōu)化。此外，通過安全教育與培訓(xùn)，顯著增強現(xiàn)場作業(yè)人員的安全意識；在竣工階段，BIM 5D加速資料整合與驗收，并提供精確的成本核算數(shù)據(jù)降低成本。同時，BIM 5D確保了質(zhì)量驗收的客觀性與準(zhǔn)確性，提升了項目整體質(zhì)量。

3 結(jié)語

近年來，智慧城市成為現(xiàn)代城市建設(shè)的重要方向，利用各類智能手段，提高了城市的智能化水平，為提升城市居民生活質(zhì)量提供了大力支持。然而，在大型建筑建設(shè)的過程中，受到物料、環(huán)境、天氣等因素的影響，存在施工效率低、成本高的問題，影響建筑的建設(shè)效益。因此，本文利用BIM 5D技術(shù)，設(shè)計了智慧城市大型建設(shè)項目全過程管理方法。從管理階段劃分、成本測算兩個方面入手，深入分析不同階段的管理難點。通過BIM 5D技術(shù)構(gòu)建統(tǒng)一的三維模型，并在模型中進(jìn)行管理規(guī)劃，選擇出最優(yōu)的管理方案，真正意義上提高了建設(shè)項目的管理效果，為智慧城市的發(fā)展提供保障。

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[作者簡介]趙曉麗（1990—），女，山西晉中人，碩士研究生，研究方向：工程管理。