浅析BIM在工程项目全寿命周期管理中的应用

苏万民，常运青，谢明生

（深圳市合创建设工程顾问有限公司， 广东 深圳 518026）

1 BIM的概念

BIM 理念是 1975 年由“BIM 之父”——乔治亚理工大学的 Chunk Eastman 教授创建的，它涵盖了几何学、空间关系、地理资讯、各种建筑元件的性质及数量，是在规划设计、建造施工和运维过程中，应用 3D 或 4D 信息技术，进行系统设计、协同施工、虚拟建造、工程量计算、造价管理、设施运行的技术和管理手段。

BIM 模型最初在规划设计阶段形成，并随着项目的不断进展逐步转变为一个成熟的建筑信息模型。除了设计、工程和施工信息外，在项目推进中还生成了与成本相关的信息，成为了建筑企业项目精细化管理、集约化管理、信息化管理不可或缺的数据支撑和技术支撑，是企业生存发展的必要条件和核心竞争力之一。

2 BIM技术的特点

2.1 远程协同管理

在受互联网流量及网速的影响下，只采用 C/S 架构方式运行 BIM，虽能满足业主、工程总承包及施工方项目管理的需要，但对于大型工程，项目的参与方往往天各一方、相距甚远。基于互联网的多参与方协同管理就成了 BIM 应用的特点。

2.2 实时信息更新

随着工程的进展，进度调整、资源供给、成本控制、质量及安全管理等大量信息都需要实时更新，并且信息的报送流程复杂、报表种类繁多。通过采用 BIM 技术，可以创造高效友好的信息管理环境，提高信息实时更新和报送的效率。

2.3 多层次的决策分析

4D BIM 动态管理系统，为工程项目提供了动态集成的可视化的管理平台和工具。通过它可以进一步细化和完善项目管理功能，进行多层次的决策分析。

3 BIM技术的使用价值

McGraw Hill 建筑公司于 2014 年，对全球主要市场中BIM 技术的应用情况进行了调查。统计结果如图 1 所示。

图1 BIM应用的商业价值

可见，BIM 技术在工程项目错漏碰缺的检查方面表现突出。它可以大大减少人工量和出错率，同时还可以促进业主与设计等单位的协同作业，具有很高的商业价值。

4 BIM在工程项目全寿命周期管理中的应用

一个完整的项目全寿命周期包括项目建议书、可行性研究、设计、施工准备、施工、竣工验收交付使用等阶段。

4.1 项目规划(决策)阶段

项目规划(决策)阶段包括项目建议书、可行性研究。通过收集与项目现场、周边或邻近环境的相关信息，结合 GIS地理信息系统，对场地和拟建的建筑物空间数据进行建模，可以对场地的使用条件和特点做出评估，从而做出新建项目最理想的场地规划、交通流线组织关系及建筑布局等的关键决策。

使用 BIM 技术，可以评估设计方案及对建筑物的局部细节进行推敲，从而迅速地分析设计和施工中可能需要应对的问题；通过数据对比和模拟分析，运用 BIM 历史数据库，可以找出不同解决方案的优缺点；分析设计方案的可行性和投资收益，以帮助投资方迅速地对建筑投资方案的成本和时间进行评估；有助于提供最优的投资方案和建议。

BIM 模型可以使各方关注的焦点问题得到比较直观的展现，可以帮助迅速地达成共识，从而减少决策时间。

4.2 概念设计(初步设计)阶段

建立三维 BIM 模型，可以直观形象地展示整个项目情况，提前对项目的功能性和不合理处进行评估和调整；可以检查图纸缺陷及模型内所有的冲突点，帮助事前发现设计错误，有效控制成本；可以协助设计人员自查自纠，提高设计图纸的质量和进度；还可以根据历史指标对成本费用进行实时模拟和核算，快速得到工程量和造价指标等。

4.3 深化设计阶段

在初步设计模型中添加上施工层面的信息，进行细化、整合和分析，最终就形成了各专业的设计阶段模型，包括建筑模型、结构模型、MEP 模型等。将安全计划、分期和原型制作、采购计划及供应链管理、工程量清单和成本计划等的信息也整合进 BIM 模型，使承包商能够访问这些模型。通过BIM 设计模型，可以进行能耗分析和建造成本分析等工作，使得初期方案更具有科学性；可以从模型中得到平面、立面、剖面等工程图纸和统计报表；可以快速地做出概算，以控制投资总额；可以核对设计标准是否满足要求，发挥限额设计的价值。

4.4 招投标阶段

根据 BIM 设计模型，可以快速准确地获得招标所需的工程量，检查设计院提供的设计方案是否满足多专业协调规划，以及消防、安全、节能、建造成本等各方面的要求；还可以帮助选择优质的施工方和监理方，确保后期 BIM 应用的有效开展。

通过建立 BIM 预算模型，可以提前发现图纸问题；可以精确地统计工程量，形成准确的工程量清单；可以精确地测算项目造价，以有效安排资金计划，进行不平衡报价控制，防止可能高达 10% 的造价结算损失等。

4.5 施工阶段

利用 BIM 技术，在图纸会审时可以进行碰撞检查，提前发现并解决施工图纸中存在的问题，以减少工程签证和返工现象；当发生实际变更时，可以快速地调整造价、关联相关构件，以方便结算；可以按时间、工序、区域做出工程造价，便于成本控制和精细化管理，有助于合理安排资金，审核进度款的支付等。

4.5.1 施工模型的建立

将 BIM 设计模型与施工进度相链接，与施工资源、质量、安全、场地布置等工程信息相集成，就形成了 4D 施工模型，可以帮助完成以下工作。

(1)更好地认识设计意图和项目概况。

(2)促进承包商与分包商之间的沟通协作。

(3)设计临建工程，了解施工次序。

(4)进行预制构件的计划和协调。

(5)获取项目有关施工组件和产品的采购及供应商信息。

(6)获取各施工构件的设计和施工情况，以追踪和验证与设计、采购、安装、检测调试相关的过程。

(7)实现对施工活动的验证、指导和追踪，快速地解决施工问题，开展风险管理。

(8)为工程项目的移交工作准备文件资料等。

4.5.2 运用BIM技术进行进度管理、质量管理和造价管理

(1)进度管理方面。通过将 3D 模型的构件与进度表相联系，给构件逐一附加上时间值，就形成了 4D 模型。依据施工计划和实际进展，建立“已建”、“在建”和“延误”等模型形象，可以直观地展示施工进程，检查进度计划的时间参数是否合适，检查工作间的逻辑关系是否准确等，从而检查和优化项目的进度计划，帮助施工人员更深入地理解设计意图和施工方案的要求，减少因信息传达错误而带来的不必要的麻烦，有助于加快施工进度。

(2)质量管理方面。通过 BIM 技术，可以虚拟预演施工过程，从中找出可能出现的质量风险因素或者某项工作的质量控制要点；分析可能出现的问题，从技术、组织和管理上提出整改意见；可以标注已经发生质量问题的部位或者工序，从中找出原因和采取补救措施，帮助收集相关资料，为预防类似问题的再次发生积累经验。经过模型的反复修改和模拟，可以有效地规避工程质量问题，提高控制效率。

(3)造价管理方面。当发生工程变更时，用变更信息及时修正 BIM 模型，可以得到项目各部位准确的工程量，准确地统计出变更的工程造价，为投资者批准变更提供专业意见和建议，协助进行投资控制。通过 BIM 模型提供的准确的结算数据，加上结算的大部分核对工作是在施工阶段完成的，这就减少了结算双方的互相扯皮，加快了工程决算的进度。

4.6 竣工交付阶段

BIM 模型由设计师附加上与楼层、空间和设备布局等相关的信息，由承包商附加上安装设备的类型、型号和序列号等规格信息后，就形成了竣工模型，简化了捕捉和记录项目移交资料所需要的工作。

4.7 保修运营阶段

保修运营阶段的 BIM 模型称为记录模型。利用它，可以随时获取建筑物内外的信息，如构件、设备设施等静物的信息以及流动人群、流动设施、温度等动态信息；可以制定建筑构件的维护工作计划并采取防范措施或者纠正问题；可以按照所有者的业务要求以及设计意图，更加高效节能地运营资产，使其发挥最佳性能；可以针对疏散或其他紧急危机，做好相应的应急预案；还可以利用 BIM 模型包含的精确的竣工信息，进行设施设备方面改造、翻新及拆除的决策。

据国际有关文献资料介绍，在增加的建设工程项目费用中，约 10%～33% 与信息交流问题有关；由工程变更和实施错误导致的损失，约占工程总成本的 3%～5%。可见，建立跨企业的 BIM 协同管理平台很有必要。这不仅可以保证项目所有信息传递的准确性和版本一致，还可以提高各参与方交流沟通和协同工作的效率，实现建筑全生命周期管理。

5 BIM项目管理模式

BIM 模型中包括的设计模型、施工模型、记录模型等，往往由设计单位、施工单位或者运营单位根据各自工作范围单独建立，最后通过统一的标准合成为综合模型。这就增加了对 BIM 建模标准、版本管理、数据安全管理的难度。所以有时候业主会委托独立的 BIM 服务商来统一规划、维护和管理整个工程项目的 BIM 应用。我们称这种项目管理模式为：BIM 总协调管理模式。各参与方在此模式下开展工作。

5.1 业 主

组建 BIM 项目部，进行 BIM 需求的调研和咨询。根据项目的类别、规模及特点，对项目中采用 BIM 技术进行可行性分析；确定 BIM 技术的使用方向、应用点及费用投入；确定 BIM 实施的重点研究目标等。根据项目的 BIM 实施目标和深度，综合项目特点和各参与方的管理水平等因素，确定项目 BIM 总协调方。

通过 BIM 项目协同管理平台，监督管理总协调方的工作，对其提交的成果进行归档、评估等。定期举行 BIM 协调例会，讨论和确定具体方案，检查落实 BIM 的工作要求，对BIM 应用存在的问题提出解决方案等。

5.2 BIM总协调方

协助 BIM 项目部开通、管理和维护 BIM 平台。针对BIM 项目特点及需求，制定统一的技术标准；编制各阶段的实施计划；组织协调各参与单位的实施细则；对项目工作进行整体规划、监督和指导。在项目实施阶段，整合各参与方的模型；指导设计单位和施工单位的 BIM 实施应用；审核汇总各参与方提交的 BIM 成果并上交给业主。

5.3 监理单位

审核设计单位的 BIM 设计模型，参与设计方案的评选，审阅施工单位的 BIM 施工模型。通过 BIM 施工模型，审查施工组织设计、施工技术方案和施工进度计划，并提出可行性建议；完成针对工程重要节点的 BIM 质量评估报告；协助完成对隐蔽工程的复验签证；参与工程质量事故的分析与处理；提取工程量以审核施工图预算和结算；等等。

5.4 设计单位

通过运用 BIM 技术实现全专业全流程的协同设计，在方案设计和初步设计阶段出具建筑性能分析，提供正确完整的设计模型；在施工准备阶段进行详细到位的技术交底；在施工期间根据工程的实际需要进行设计变更等。

5.5 施工总承包

对自身合同范围内的 BIM 设计模型进行必要的校核和调整，结合施工进度完善 BIM 设计模型，形成 BIM 施工模型，并在施工过程中及时更新；统筹管理各分包单位的 BIM 施工模型，使之与施工现场相吻合，并利用 BIM 技术进行节点组织控制管理等。

5.6 专业分包单位

负责合同范围内的 BIM 设计模型的深化，形成适合自己使用的 BIM 施工模型，并负责施工过程中模型的更新和维护工作，同时用以指导现场施工；配合总承包单位完成相关应用，并提供相应的 BIM 应用成果等。

5.7 造价咨询单位

通过施工图纸信息和实际工程量进行辅助工程量统计，制定可用于定额套价的 BIM 建模标准，辅助进行工程概算、预算及竣工结算工作；在出现变更时，利用 BIM 模型进行变更前后的造价对比；协助总协调方开展 BIM 管理工作等。

5.8 保修运营单位

利用 BIM 模型可以实现建筑物的三维可视化信息管理，使保修人员对建筑物有一个直观清晰的了解，能方便地得到建筑物内部隐蔽的管线走向、承重墙等信息，不再需要在传统的工程蓝图中翻阅，提高了工作效率，降低了成本等。通过运营人员在 BIM 模型中添加设备设施的运维信息，就形成了更完善更强大的数据库；在此基础上，可以开发出基于BIM 的物业运营管理系统，从而促进物业运营管理工作的信息化科学化进程。

综上所述，建筑信息模型技术是贯穿于建设全过程的模型，可为设计、施工、运营管理等工程建设所有环节所利用。通过参数模型，整合项目的相关信息并进行共享和传递，为设计团队和包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供了协同工作的平台，对提高效率、节约成本和缩短建设周期等方面，发挥着重要的作用。

6 结 语

目前，BIM 技术的应用在国内尚处于推广普及阶段。本文就 BIM 技术在建设工程项目全寿命周期管理中的应用，进行了简单的介绍。希望对 BIM 工程应用有所帮助。文中不妥或不完善的地方在所难免，还请同行们多多批评指导，也希望大家踊跃参与到 BIM 应用的讨论中来，分享经验、共图进步。