利用BIM技术实现精益建造

2015-09-04吴忠良

中国建设信息化 2015年6期

文｜吴忠良

BIM与精益建造的核心理念有着异曲同工之妙，以BIM为应用平台，以精益建造理论体系为指导，发挥BIM强大的技术功能支持与丰富关联数据库的优势，可以有效提升建筑业的效率，提升建筑的质量。

精益建造与BIM

建筑与民生息息相关，但建筑业的效率水平却一直低下。美国《经济学人》对建筑业资源浪费调研表明，25%～30%的施工流程是返工工作，30%～60%的劳动被浪费，10%的材料被浪费。2006年，Ekambaram Palaneeswaran在观察香港的建筑项目后发现，仅项目返工造成的直接成本损失达到了合同额的3.5%，间接成本达到1.7%。返工造成了10%工期进度损失。

丹麦学者Lauris Koskela在1992年提出要将制造业已经成熟应用的生产原则包括精益管理等应用到建筑业，以提高建筑业的管理水平，并于1993年在IGLC（International Group of Lean Construction）大会上首次提出“精益建造”（Lean Construction）概念。

中国精益建造技术中心（LCTC，Lean Construction Technology Center）把精益建造定义为：综合生产管理理论、建筑管理理论以及建筑生产的特殊性，面向建筑产品的全生命周期，持续地减少和消除浪费，最大限度的满足顾客要求的系统性的方法。与传统的建筑管理理论相比，精益建造更强调面向建筑产品的全生命周期，持续的减少和消除浪费，把完全满足客户需求作为终极目标。

精益建造是通过改善生产流程，减少项目全周期过程中的浪费，实现价值最大化、浪费最小化，这一目标的实现必须建立在项目相关人员对项目信息全面、及时、快速了解的基础之上，但传统的数据表达方式随着工程项目规模的扩大、项目数量的增多等，不能适应现代项目管理的需求，而BIM的出现恰好满足了项目各方对海量信息的需求。

根据美国国家BIM标准对BIM的定义，BIM是创建与管理设施物理与功能特性的数字化表达的过程。BIM是关于设施的共享的知识资源，为设施全生命周期的决策制定提供可靠的信息支持，从最早期的概念阶段到最终的拆除阶段。

虽然不同的组织对于BIM有不同的定义，但综合起来，BIM主要包括了两大核心理念：

（1） BIM是设施（建筑物）物理和功能特性的数字表达，可以包括几何、空间、量等物理信息，还包括空间的能耗信息、设备的使用说明等功能性信息。包括几何信息，可以直接用于可视化，提升沟通协调的效率，此外，这些信息并不是独立的，而是与构件相关，是一个多维度的富含建筑物信息的关联数据库。

（2）BIM中所包含的信息是从概念到拆除的全生命周期中所有决策提供可靠依据与信息，可以在不同专业、不同利益相关方等之间进行信息的传递与共享。而且BIM能够在综合数字环境中保持信息共享和不断更新，即在各种工程信息之间创建实时的、一致性的关联，对平台中信息的任何更改，都可以在其他关联的地方反映出来，使得业主、设计院、施工单位等项目相关方都能清楚全面地了解项目进程，这意味着BIM将成为建筑业的协同平台。

大红门16号院效果图与土建BIM模型

北京建谊投资发展（集团）有限公司（以下简称“建谊集团”）是一家集资本运营、地产开发、工程承包及装备制造为一体的跨国集团。建谊集团瞄准未来建造业信息化发展趋势，集团瞄准未来建造业信息化发展趋势，认识到基于BIM设计技术的协同办公必将是整个建筑业信息化发展的方向和未来。在具体项目应用中，建谊集团用BIM的目的很明确，寻找解决传统项目管理信息不对称、跑冒滴漏现象严重等问题的技术支撑和管理手段。

2010年初识BIM，建谊集团就认识到BIM是建筑业的革命性技术与未来的发展趋势，开始投入人力物力，接触、考察研究了大量的国内外的BIM相关软件，并于2012年10月与鲁班成为战略合作伙伴，首先在大红门16号院项目上开展BIM应用实践。目前，建谊集团主要在丰台区大红门16号院项目开展项目级的BIM应用，后续新的项目也在积极筹备开展BIM应用；并且建谊集团也在积极开展基于BIM的项目全过程管理信息系统的研发。未来，建谊集团还将不断深化BIM应用能力，将BIM技术打造成为企业的核心竞争力。

大红门16号院利用BIM技术实现精益建造

大红门西路16号院工程位于丰台区大红门西路16号院。总建筑面积122960m2，其中地下42972m2，地上79988m2。由住宅楼和裙房组成，地下三层，地上15～21 层，建筑高度56～63m。

1.模型创建与工程量计算

项目团队利用建模软件仅用12天即完成了12万平米的土建模型、10天时间完全了全部的钢筋模型、15天完成了全部的机电模型，即只有半个月的时间即完成了所有专业的模型建立。

在模型创建的过程中，可以发现和整理设计院图纸中的一些问题，如图中标注不明确、钢筋配筋不合理、土建结构梁、柱与安装专业管线发生碰撞等问题，为图纸会审提供了依据，设计院可及时地对图纸问题做出回复，进行设计变更，避免在施工过程中发现问题，造成返工。同时，在模型创建完成，即快速完成工程量的测算，将测算结果与手算以及与项目聘请的造价咨询单位进行对比，准确度提升了2%～3%，而工作效率更是提升了50%以上。

2.BIM模型管理平台与团队合作

精益建造的一项重要原则是通过团队合作，建立更为广泛的合作伙伴关系。在大红门项目中，将各专业模型上传至云端服务器，在云端形成了项目基础数据库（PDS），当出现变更时及时调整并上传最新的模型，而集团领导、项目管理人员共分配了20个账号，根据不同权限从云端数据库可随时随地调取相关的数据。除了企业内部人员，原则还可以共享给业主、分包商、监理等利益相关方，保证数据的一致性与工作流的顺畅。

三维算量与工程量对比分析

建谊集团企业基础数据库账号管理

3.BIM模型应用

(1)碰撞检查

在相关软件中将多专业的BIM模型进行集成与冲突检测，采用云计算的方式快速检查发现模型当中的碰撞点，并自动生成碰撞报告和预留洞口报告。如在大红门16号院项目中，共发现了952个碰撞点，其中严重碰撞13个，需要协调建筑、结构、机电三个专业共同调整设计。而在施工之前，提前发现碰撞问题，可以有效地减少返工，避免因返工造成的成本与工期的损失。

(2) 基于BIM的技术交底

在图纸交底的基础上，根据现场模拟交底，利用BIM碰撞检查结果进行技术交底；然后根据模型做样板间真实模型，数字化可视化模型与现场实际的样板引路，进行二次技术交底。BIM模型的可视化可以有效地提升沟通的效率，减少不同人对图纸的理解差异，尤其是在专业交叉、走向复杂的节点。因此本项目中利用BIM技术的特点，对原有的技术交底流程进行了改进。

基于BIM的技术交底流程

（3）计划量控制与两算对比

现代施工项目工期都较为紧张，边设计边施工的并行工程十分常见。施工企业很难在短时间内获得不同区域、不同进度等条件下的计划用量，采购计划只能毛估估、限额领料制度也常流于形式。有了BIM技术，工程量可以按时间、区域、专业、施工班组等多个条件任意拆分，并且快速准确地得到人、材、机的计划用量，从而实现人、材、机的JIT（准时化）或看板管理。在大红门项目中，已经基本实现在管理平台中提前录入计划数据，相关部门根据BIM模型中的数据来制定相关的采购计划、资金计划等。

有了计划量，待阶段性节点施工完成后，可以进行计划量与实际施工用量的两算对比，细化到楼层、构件与部位，总结分析偏差的原因，并提出优化改进意见，有效提升企业的成本管控能力。

（4）对外造价控制

除了计划量控制和两算对比来有效控制内部成本的同时，利用BIM模型还能有效实现对外造价控制。对外结算前，先利用BIM模型中的数据作为依据或重要参考，制定合适的结算策略。在与业主结算时，减少少算漏算，在合理范围内提高结算造价，做到该收绝不能少收；在与分包商结算时，划分清楚各分包商的结算范围，做到该付的不能多付，减少在结算过程中的“利润流失”。

例如，大红门混凝土和混凝土泵送厂商的结算采用按图结算，利用已经建立好的BIM模型可以快速准确统计已经施工区域混凝土用量，轻轻松松地应对结算，仅基础一项，结算砼量产生500多m³，成效明显。

iBan照片

（5）现场质量管理

利用iBan进行工程质量、安全、隐蔽工程等管理。iBan可利用智能手机、平板电脑采集现场照片，发现现场质量缺陷、安全风险、文明施工、隐蔽工程等情况，可以随时拍照，及时上传，既可与BIM模型及时关联，做到缺陷问题可视化，隐蔽工程显现化。定性分析问题发生的频率、趋势，得出问题发生的规律，为施工管理提供必要的决策依据；也可以分楼层、分类型统计分析，查看问题整改落实情况。

分楼层、性质照片统计报告

（6）资料挂接与运维管理

BIM模型是个丰富的关联数据库，数据可以包括构件的几何尺寸、厂商、运行参数、验收报告等等内容，尤其是针对设备的相关信息，均可以关联进BIM模型。大红门16号项目根据施工进展，不断丰富、完善设备的相关信息，用于竣工模型的交付，方便后期的运维管理。

锅炉房的BIM资料模型

4.BIM团队建设

从BIM技术引入的一开始，建谊集团就开始着手组建BIM团队，由集团副总裁刘立明全面负责BIM团队建设和BIM技术应用，截止目前，共计组织BIM相关培训共计80余次，累计800多人次参加培训，高层BIM应用培训5次，共计100多人次参加培训。在培训的过程中，建谊集团不断总结经验和探索实施方法乱，已经形成较为完整的BIM应用流程和制度。

BIM应用总结

目前鲁班工程顾问已经总结了建造阶段的106个应用点，在大红门16号项目中只应用了部分，但取得的成绩已让人侧目。企业首先要正视BIM，一方面也要充分认识到它的价值。另一方面BIM与其他信息化手段一样，功能再强大，终归都是一种管理工具和手段，关键还是要与企业本身的管理相结合。所以不要低估BIM，也不要神话BIM。从技术上讲，很多功能都可以实现，目前鲁班还在不断开发更多的应用点；但在管理实践中，需要企业高层的果断决策，需要业务部门的不懈的坚持，这其中关键就是思维观念与行为方式的改变。

建谊集团下个阶段会将BIM应用推广至更多的项目上，并且在探索设计阶段与建造阶段BIM的结合，在新时期通过科技信息化提升企业核心竞争力水平。