BIM技术在建筑施工企业的应用研究

文｜李存斌 鲁平

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是建筑行业未来发展的必然趋势，BIM技术通过参数化设计服务于建设项目的整个生命周期，为建设项目各参与方的沟通协作提供了平台。现BIM技术已成功应用于许多大型工程项目，本文主要基于普适计算和IPD模式在BIM中的结合应用，从3D模型到4D/5D模型在设计、施工及运维等全生命周期的应用加深对BIM技术的认识。

BIM目前是促进建筑行业信息化快速发展的炙手可热的技术，BIM作为建筑全生命周期应用解决方案，可以有效地帮助项目各参与方协同工作，加强彼此间的交流沟通，并应用4D/5D模型可以快速有效地发现并解决设计施工中的问题，节省成本、保证工程质量和工期要求，实现工程项目的精细化管理。

基于普适计算和IPD模式在BIM中的结合应用

目前，BIM技术应用在美、英等发达国家已迅速发展，并制定了关于BIM的国家标准，以其IFC标准为主。在国内，IFC标准也逐渐应用开来，但是在模型转换之间还是会有信息遗漏现象。尤其在施工现场中存在各方信息交互和共享效率低下情况，问题得不到及时的反馈和解决，导致效率低下，工期延误等现象，基于此提出结合普适计算和IPD模式相结合的方式解决出现的矛盾和问题。普适计算的思想出现于20世纪90年代初期。普适计算被认为是融合信息空间和物理空间的方法，具备很强大的交互能力，能够使人们随时随地、透明的获取数字化服务。美国建筑师学会（AIA）将IPD（integrated project delivery，集成项目交付）定义为“一种项目交付方法，即将建设工程项目中的人员、系统、业务流程和事件全部集成到一个流程中。在该流程中，所有项目参与者将充分发挥自己的才智，在设计、施工等所有阶段优化项目效果、为业主增加价值、减少浪费并最大限度提高效率。”引入IPD模式和应用BIM技术已经成为如今施工企业打造核心竞争力的紧要举措。

现下结合普适计算和IPD模式来提高施工企业中信息的全方位、全过程交互效率，提高建筑项目的完工质量。普适计算将在物理和信息空间上建立联系，提供施工实时信息，并结合IPD模式，使业主、设计方、施工方乃至监理单位等利用这些信息，共同理解、协商工程项目的特点和方案，以保证工程项目的成本、工期和质量要求，把握项目的全生命期，提高项目完工质量和效率。IPD模式作为一种全新的建设项目管理模式，其关键点就是项目团队的建立与组织，建立项目参与者之间有效的协同机制，实现信息共享和跨职能团队的高效协作。其基于普适计算和IPD模式的BIM应用框架如图1.1所示。

图1.1 基于普适计算和IPD模式的BIM应用框架

基于BIM的4D/5D施工进度、成本协同应用

传统的施工进度的绘制主要是依靠人工手工算量，确定工程项目中所需要的人工、材料和机械等需求量，并依此来手工绘制施工进度计划，如横道图等。这大大增加了人力、物力和财力的投入，而且当设计变更或是其他变更发生时，相应的进度计划变更不及时，造成工期延误，成本增加的现象时有发生。

而基于BIM三维几何模型，即3D模型的基础上，加之时间（施工进度信息），并同时与资源、安全、质量、成本和场地布置等施工信息集成，构成4D信息模型。如图2.1所示。4D模型可以依据IFC中性文件，导出使用者所要的一切报表以及施工进度计划，并在其他信息发生变更时，相应的自动修改相关联的进度信息，从而大大提高工作效率，节省时间，降低成本，保证了质量。

图2.1 基于BIM技术的4D模型组成

图2.2 基于BIM技术的5D模型组成

图2.3 广联达BIM5D软件成本动态核算和分析

图2.4 基于BIM5D平台的协同工作

一般完整的成本控制包括事前成本计划、事中成本控制、事后成本分析。但是存在着事前成本计划编制困难，事中成本控制不力，事后成本核算不清等问题。此外，传统的成本控制一般都是在施工项目结束时或是项目阶段性工作结束时才对已经发生的成本进行统计和计算，通常的结果就是算出来的实际成本与计划成本相比，相距很大，不能很好地实现成本控制的功能，陷入了被动局面。

而基于BIM三维几何模型，即3D模型的基础上，加上施工进度信息和成本信息，形成5D信息模型。通过该模型，计算、模拟和优化对应于各施工阶段的材料、设备等需求量，从而建立材料需求计划等，在此基础上形成工程项目成本计划。如图2.2所示。5D模型的建立实现了全过程、全方位的精细化动态成本管理和控制，可以使施工过程成本控制达到最优。基于BIM技术的动态成本分析，可以将实际成本与预算成本、合同成本进行三算对比分析，对于项目中超支现象采取针对性措施，将成本控制在计划成本内。

下面以广州东塔BIM解决方案系统的动态成本分析进行简要说明。广联达公司的BIM5D软件和PM（项目管理系统）在广州东塔项目中进行了集成应用，简称广州东塔BIM解决方案系统。广州东塔BIM系统的总体应用思路为，建立以BIM模型为核心的项目管理平台，实现BIM与PM项目管理系统的有效集成。在以广联达BIM5D软件为核心的系统中，将各专业设计模型及算量模型进行整合，通过自行开发的东塔BIM系统，进行进度、图纸、合同、成本、运维等方面的应用。广州东塔BIM解决方案系统按照管理控制层次不同，成本分析分三个层级：成本项目层级、合同层级、合同明细层级。其中广联达BIM5D软件成本动态核算和分析如图2.3所示。

在传统的建筑工程项目中，设计阶段和施工阶段是分开的。设计方设计时不考虑施工的可行性，造成设计变更时有发生，而施工方也不能完全理解设计方的设计意图，使返工率大大增加。基于此，有效地信息沟通和共享对于设计方和施工方来说非常重要，并能保证施工项目的顺利实施。而基于BIM技术的协同工作则大大降低了各项目参与方之间的沟通难度。广州东塔项目就是基于BIM5D平台进行各信息的共享，使各参与方可以更好的了解信息，便于沟通、管理和决策。如图2.4所示。

基于BIM技术的协同工作，可以有效地将设计模型、工程量、预算、管理信息等数据有机的集成在一起，将各项目参与方联系起来，降低了其间的沟通难度，有利于工程项目的顺利进展，降低成本，保证工期和质量。

结语与展望

当前国内BIM技术应用正在逐渐深入，对施工阶段BIM应用技术、方法和软件等也进行了深入研究，经过多个大型复杂的项目BIM实施应用，我国可自主研发出一系列关于BIM应用的各阶段软件，有望能够更加完善的将这些模型（4D-BIM模型和5D-BIM模型）和信息应用于建筑工程的全过程，即进行建筑生命周期管理（BLM）。

广联达BIM5D软件的研发和应用成功的验证了其可行性和实用性，很好的展现了BIM技术在工程项目施工中的应用价值和发展前景。本文基于分析BIM技术应用研究，提出以下几点发展建议：

（1）较国外而言，目前国内的相关BIM应用软件和相关专业人才比较匮乏，培养BIM人才和开发更加成熟的软件是当务之急。同时政府应加大对BIM技术应用的宣传和引导，积极制定有关BIM标准，完善如IFC标准等，制定适合国内算量与计价规则的相关接口标准，使BIM应用在全过程中更加实用。

（2）传统的工程项目管理模式已不能与BIM管理相适应，我们应该对管理模式进行更新，积极探索将业主、设计方、施工方等项目各参与方集成在一起进行协同合作的新项目管理模式（如IPD协同管理），加深建筑的全过程、全生命周期的的管理理念。

（3）积极主动引导国内相关技术和BIM软件的应用和推广，开发诸如广联达BIM5D的国内应用软件，结合实际需求不断改善软件的功能，逐步开发出更加成熟的软件，促使国内BIM技术应用的发展。