浅谈BIM在工程建设中的应用

浅谈BIM在工程建设中的应用

纪晓百

珠海华发城市运营投资控股有限公司广东珠海519000

摘要：BIM作为一种创新的工具与生产方式，自提出后，便引发了建筑业的巨大变革，并被无数的成功案例证明了其价值优势。BIM技术具备当今设备协同制作的共享理念及数据可视化理念，将来的建筑业对BIM的需求如同现在对CAD的需求一样，会更标准化，更普遍化。

关键词：BIM；碰撞分析；信息协同管理

DiscussionOnTheApplicationsOfProjectConstructionOfBIM

Abstract：Asaninnovativetoolandmodeofproduction，BIMhasmadegreatchangesintheprojectconstructionsinceitwasputforward，andhasbeenprovedbynumeroussuccessfulcases.BIMtechnologyhasthesharedideaanddatavisualizationconceptoftoday'sequipmentcoproduction，andthedemandforBIMinthefutureconstructionindustrywillbemorestandardizedandmoregeneralized，justasthedemandforCADnow.

KeyWords：BIM；Collisionanalysis；Informationcollaborationmanagement

引言

随着互联网信息化技术的发展，从电子商务到共享单车，人民生活的方方面面都迎来了前所未有的改变。工程建设也在当今的高时效性，高精准度的要求下面临着挑战。以前的工程建设，将手绘图纸变革为CAD电子制图出图，大大提高了图纸的精准性及时效性。但随着行业技术要求的提高，CAD作为平面二维制图利器已无法满足实际工程建设中的实体分析等专业需求。建筑信息模型（BuildingInformationModeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，利用数字技术来表达建设项目的几何、物理和功能信息等，它是通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它运行并支持于整个项目的生命周期，改善管理分析和决策的技术与方法，具有可视化，协调性，优化性、精确性、节约性等优势和特点［1］。

1BIM的涵义

美国乔治亚技术学院的查克-伊斯曼（ChuckEastman）博士于30年前提出BIM概念：“建筑信息模型综合了所有的几何模型信息、功能要求和构件性能，将一个建筑项目整个生命周期内的所有信息整合到一个单独的建筑模型中，而且还包括施工进度、建造过程、维护管理等的过程信息。”［2］这是对BIM最早的定义。

美国国家BIM标准对BIM的定义为：BIM是一个三维数字化技术，是集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达［3］。

总的来说，BIM是一个建设项目（或设施）物理和功能特性的数字表达，属于共享的知识资源；在建设项目全寿命周期，BIM模型的信息可为所有决策提供可靠的依据；在项目不同阶段，不同参与方可以在BIM中插入、提取、更新和修改信息，在共同的模型中实现协同作业［4］。

2BIM应用的不同层次

根据查克-伊斯曼（ChuckEastman）博士等人所著的《BIM手册》中所述，BIM的应用层次由低到高划分为七个部分［5］，见图1：

图1BIM应用的七个层次

2.1回归3D

传统建筑图纸用CAD等2D图纸来表达3D的工程实物，包括平、立、剖面图及大量的节点大样图。但各专业对图纸的理解受主观专业水平的影响，各方基于平面图纸的沟通存在障碍。BIM的应用还原了建筑的三维原貌，从设计阶段开始以三维模型的形式对建筑物进行表达，减少了传统CAD二维图纸靠个人主观理解所带来的种种问题。同时三维模型的设计有助于设计师的自我检查，相对于二维设计，有着明显的优势。

2.2协调综合

整个建筑项目是由多个专业组成，包括结构、砌筑、机电、强弱电、装修、幕墙等等，相关专业在时间维度和空间维度上存在着相互制约关系，一旦空间上出现碰撞，或时间工序上出现偏差，往往很难纠正，且会造成一定的进度上及成本上的损失。几乎没有任何一个项目能够完全按照初始设计和计划执行下来。工程变更的出现，设计方增加了工作量，施工方的工作计划被打断，业主方所期望的工期、造价、质量都会受到影响。

BIM的第二层应用：协调综合，可以使设计变更大大减少，在3D模型的基础上可以在工程实施前，将碰撞部位全部解决掉，避免出现了现场返工，临时避让拆改等对工期、造价、质量造成的不利影响。

2.34D、5D

工程建设项目是一个长期的建设过程，少则一年半载，多则几年。传统项目管理中对时间进度的把控有横道图、甘特图、网络图等多种方法，但每种方法只是对项目工序进行梳理，在纯时间上进行把控，很难将项目整体与时间维度结合成4D进行控制。同事，经济环境的存在使得工程项目建设成为5D的。BIM模型储存了建设项目所有的几何、物理、性能、管理信息，成为实际项目的信息化克隆。在此基础上，通过时间维度进行整个项目的4D控制，及资金经济的5D控制。这里BIM提供的多维度应用是传统CAD、效果图或手绘图纸所无法比拟的。

2.4团队改造

工程建设项目需要多方参与，通力配合，各专业素质水平及沟通成效对协同作业的影响很大，无论是对个人能力还是团队配合都有较高的要求。随着人们对建筑业团队组织的要求越来越高，现行的组织模式受到了更多的质疑，迫切需要更高效的协同合作模式出现。通过BIM技术在多个项目的实践证明，信息有效互用是BIM给建筑业带来的主要价值，应用BIM可以帮助消除由于信息不能交互产生的额外成本［6］。

2.5整合现场

BIM应用的整合现场就是将现实施工现场情况做成计算机可视化模型，通过对模型的预处理，发现现实工程环境中可能出现的问题，以便提前预防处理，采取措施。BIM提供的可视化数据模型，是工程实体的克隆，比二维的施工图纸更容易让工程人员理解，避免了二维图纸因工程人员主观理解的错误而产生的一系列工时、造价、质量等问题。

2.6工业化自动化

工业化制造的前提是具有标准化的生产流程，对产品进行批量加工，降低造价成本和工时成本，同时还能提供生产质量。BIM的应用为工业化提供了信息创建的渠道。BIM的各专业模型、构配件模型以及制造、全过程跟踪等手段为工业化的实现提供了有效支持。工业化的实现为自动化的实施提供的前提基础，对于工程中不可避免的复杂构配件的设计，BIM技术可以完成传统工作方法很难实现的工作。

2.7打通产业链

工程建设项目的产业链包括政府、规划设计、业主、施工、监理、产品供应、运营维保等。这些参与方之间的有效联系和沟通可以提高整个项目的生产效率。将BIM技术的应用延伸到工程项目各参与方当中，可以有效解决信息共享，实时沟通等诸多问题，使产业链自上而下畅通无阻，最大限度的发挥BIM的价值。

3BIM在工程建设项目三大目标的管理

造价、进度、质量被称为工程建设项目的三大目标，是参建单位对项目各个阶段把控的要点。衡量他们的工作得失成败，也主要以三大目标是否实现为依据［7］。

3.1BIM在工程造价管理中的应用

随着大型复杂的工程项目日益增多，每个工程项目成本管理工作呈现日益繁杂日益细化的态势。传统工程造价管理存在管理部门多，分工不明，各自为政，对设计施工标准理解不深，材料价格失真等诸多问题。另外技术层面上，造价分析数据细度不够，功能弱，造价难以实现过程管理，项目群企业级管理能力不强，难以实现数据共享与协同，数据积累困难等。这些技术局限已经大大制约了工程管理水平的提高［8］。

BIM技术能够把项目中的建筑、结构、机电等信息完整有效的保存下来，并能快速准确的进行统计工程量。同时，基于BIM技术生成的工程量不是简单的长度和面积的统计，专业的BIM造价软件可以进行精确的3D布尔运算和实体扣减，从而获得更符合实际的工程量数据［6］。

基于BIM的自动化算量方法将造价工程师从繁琐的劳动中解放出来，为造价工程师节省更多的时间和精力用于更有价值的询价、风险评估等工作中，这使得编制的预算更加精确。

3.2BIM在工程进度管理中的应用

传统工程建设项目上进度计划的编制方法大多为甘特图法，也称横道图法。由于工程项目的唯一性和复杂性，单纯依赖管理者主观判断编制出的进度计划难免存在不合理之处［9］。最后不得不偏离进度计划，进行多次更改校准。

BIM技术通过空间、几何、逻辑关系和工程量等数据建立一个自动生成工程项目进度计划的系统，这个系统可以自动创建任务，并利用有效生产率计算活动持续时间，最后结合任务间逻辑关系输出进度计划，这样可以大大提高进度计划制定的效率、速度及准确性。

基于BIM技术的可视化与集成化特点，在已经生成进度计划前提下利用Navisworks等软件可进行精细化施工模拟。从基础到上部结构，对所有的工序都可以提前进行预演，可以提前找出施工方案和组织设计中的问题，进行修改优化，实现高效率、优效益的目的［10］。进度施工模拟可以动态管理进度计划，并且与造价工程量等同步联动进行，使进度计划管理达到最符合实际。

3.3BIM在工程质量管理中的应用

工程项目的建设是一个系统、复杂的过程，需要不同专业、工种之间相互协调，相互配合才能很好的完成。但是在工程实际中往往由于专业的不同，或者所属单位的不同，各个工种之间很难在事前做好协调沟通。这就造成在实际施工中各专业工种配合不好，使得工程项目的进展不连续，或者需要经常返工，以及各个工种之间存在碰撞，甚至相互破坏、相互干扰，严重影响了工程项目的质量。

BIM技术可以通过施工流程模拟、信息量统计给项目管理提供重要的技术支持，使每个阶段要做什么，工程量是多少，下一步做什么，每一阶段的工作顺序是什么，都变得显而易见，使管理内容变的“可视化”，增强管理者对工程内容和质量掌控的能力。基于BIM技术的质量管理既体现在对建筑产品本身的物料质量管理，又包括了对工作流程中技术质量的管理。比如通过建立BIM模型，直观地发现图纸中存在的“错、漏、碰、缺”等问题，并形成统计表，进行设计确认，在施工前加以解决，降低返工成本。

4结语

BIM技术由国外引入国内，在近两年工程建设项目实际应用过程中突显了无可替代的优势。如前文所述，在BIM技术应用的七个层面中，国内大多数项目建设还停留在前三个层面，即只发挥了“回归3D”、“协调综合”及“4D”这三个作用。BIM技术实际上是整个工程建设项目的数据化克隆，能全程模拟整个项目寿命周期内的全部信息，因此，国内BIM工程师及业主方、施工方、监理方、设计方等建筑从业者仍需挖掘BIM应用的潜力。

参考文献：

［1］王丹，严晓东．浅谈BIM之我见［J］．基层建设，2016（6）；

［2］HEdwardGoldberg.TheBuildingInformationModel[J].CADalystEugene.Nov2004.Vol.21，P56-58；

［3］NationalInstituteofStandardsandTechnology[S].2009-4-13.http：//www.nist.gov；

［4］陈前，张原．浅谈BIM技术及其应用［J］．价值工程，2012（23）：61-62；

［5］ChuckEastman，PaulTeicholz，RafaelSacks，KathleenListon.BIMHandbook；AGuidetoBuildingInformationModelingforOwners，Managers，Designers，EngineersandContractors[M].NY：JohnWileyandSons，2008：93-460；

［6］王友群．BIM技术在工程项目三大目标管理中的应用［D］．重庆：重庆大学建设管理与房地产学院，2012；

［7］徐伟，李建伟．土木工程项目管理［M］．上海：同济大学出版社，2000；

［8］田帅，徐蓉，王旭峰．BIM在工程造价管理中的应用［J］．中国建材科技，2014（4）：98-99；

［9］谭光伟，梁艳．BIM技术在工程进度管理中的应用探讨［J］．建筑工程技术与设计，2014（10）；

［10］吴秋成．BIM技术在工程项目进度管理中的应用研究［J］．建材与装饰，2015（12）：199-200；