BIM技术在家装工程中的应用与管理模式

傅 萱，周建亮，冯娴凯，范玉婷，王 康，屠慈科

（中国矿业大学 力学与建筑工程学院，江苏 徐州 221116，E-mail：zhou-jl@tsinghua.edu.cn）



BIM技术在家装工程中的应用与管理模式

傅 萱，周建亮，冯娴凯，范玉婷，王 康，屠慈科

（中国矿业大学 力学与建筑工程学院，江苏 徐州 221116，E-mail：zhou-jl@tsinghua.edu.cn）

摘 要：家装工程作为我国建筑领域重要的组成部分，其当前的管理模式仍十分落后，严重阻碍了自身的发展。调查并总结了目前我国传统家装工程在设计、预算、施工、验收和使用阶段存在的问题和管理模式的严重缺陷，基于BIM技术的可视化模型、工程量清单分析和4D施工模拟技术等功能分析了BIM技术的优势与其在家装工程中的应用价值，提出改变传统家装管理模式、实现家装工程设计-施工一体化的全生命周期管理方式，并对新型管理模式的系统功能与具体流程进行探索，分析了目前BIM技术在我国推广存在的障碍，对于推进我国BIM技术改革与实现家装工程透明化、信息化具有重要意义。关键词：BIM；家装工程；管理模式；障碍分析

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的逐渐提高，建筑装饰业迅速崛起，已与房屋和土木工程建筑业、建筑安装业并列为建筑业的三大组成部分。根据瑞银证券发布的《中国建筑装饰行业》研究报告，预计至“十二五”末我国建筑装饰行业总产值或将达到3.8万亿元[1]。家庭装修作为建筑装饰业的重要组成部分，以其对家居舒适度的改善和对家庭环境的重要影响，已然成为备受关注的新兴行业之一。据不完全统计：2011年国内城乡居民用于居家装饰的费用高达1.85万亿元；2013年超过两万亿元大关[2]，但与此同时，目前传统家装工程“裁缝铺式”的运作流程和管理模式存在缺陷，使得家装行业本身的发展受到了很大限制。此外，由于信息传递效率低、准确度差，使得某些家装公司有机可乘，采用各种隐蔽手段偷工减料、虚高报价，使业主遭受了巨大损失。可以说，目前传统家装工程管理模式已经逐渐无法适应用户的需求，管理模式亟待革新。

BIM（Building Information Modeling）是设施物理和功能特性的数字表达[3]，是通过共同的工业标准，集成工程项目在全寿命周期相关的数据信息模型[4，5]。它能将建筑信息参数化，实现信息共享与高效传递，为项目的全生命周期管理提供数据化管理平台与技术基础[6]，使得项目管理中的无效工作大量减少，信息交流效率显著提升。目前，BIM技术在国外建筑业已经得到了广泛应用，欧美国家建筑业中应用BIM技术的项目甚至已经超过传统项目[7]，而BIM技术在我国的发展仍处于初级阶段，其在我国家装工程管理中的应用更有很大发展潜力。

1 我国传统家装工程存在的问题

我国传统的家装流程主要由设计、预算、施工、验收、使用环节组成，各环节存在的问题如下：

（1）设计阶段。家装工程的设计任务通常由业主委托或家装公司委派的设计师完成，设计师到现场进行度量和观察之后绘制出施工平面图和设计效果图，向业主反馈修改，然后确定最终设计方案。但是由于平面图和三维实体工程之间存在信息转换的障碍，而效果图又难以呈现所有局部的设计效果，甚至可能出现家装公司委派的设计师故意在某些细节的处理上模糊化，方便家装公司后期换料、抬价等现象，致使业主常常面临在施工过程中被迫修改设计方案或验收时发现家装效果不尽人意的窘境。

（2）预算阶段。在确定最终设计方案之后，家装公司会为业主初选材料和家具样品，并与设计师和业主沟通后提供最后的报价单。然而，家装公司通常会在做预算时有意增加工程量来提高总报价，或是将某些项目拆开或重复报价，例如墙面铲墙皮、墙体基层铲除两项就常常同时在装修报价中出现。此外，报价说明常常过于简单，例如在做地面处理时，只笼统地列出每平方米的价格，没有对具体工艺做法进行描述。而由于施工平面图中无法呈现每个部位的详细做法，更无法提供所需材料总量的清单明细，加之业主本身对家装工程的专业知识掌握甚少，常常导致业主面对这种报价“不透明”现象束手无策。

（3）施工阶段。施工阶段是家装工程中的重要环节之一。在此环节中，家装公司却可能会在隐蔽工程、施工工艺、选材用料等方面大动手脚。例如在乳胶漆、板材线条等主要建筑材料上以次充好，将假冒伪劣产品替换优质产品以牟取不义之财等。而业主对这些专业施工知识并不了解，也无法获悉符合规范的施工工艺和选材标准，因此很难对家装工程的施工阶段进行有效监管。此外，由于工人本身的疏忽或专业水平有限，也可能出现水管和电线布置路径错误等现象，不仅损害业主的利益，而且会造成严重的安全隐患，影响家装行业整体的信誉和形象。

（4）验收阶段。竣工验收是家装工程中最为重要的环节，也是业主参与家装管理最直接的方式。但是大多数业主最关注的是家装的整体效果，局部细节因为太过繁杂和细碎可能会被忽略，而隐蔽工程的质量更是无从得知。因此，业主经常会面临“金玉其外、败絮其中”的家装效果却还毫不知情，而有些问题即使被察觉了也会被家装公司搪塞敷衍过去，业主也可能因为重新动工修改又将耗费大量时间财力而索性作罢。

（5）使用阶段。由于在设计、施工等阶段无法有效控制家装工程的质量，业主在使用阶段经常会遇到材料开裂变形、管线漏水爆裂等质量问题，而即便上述情况发生在保修期内，许多家装公司也会以各种理由拒绝保修，给用户的生活造成了诸多不便。

2 BIM技术在家装工程中的应用价值

BIM技术在实现设计与施工的可视化、工艺与材料的透明化，提高业主对家装工程的满意度方面，都具有无可比拟的优势。使用BIM技术将改变传统的家装管理模式，实现家装工程设计-施工一体化的全生命周期管理。

2.1 BIM技术的特点与优势

（1）多维化。BIM模型通常以3D可视化技术为基础，并逐渐拓展到4D、5D甚至6D等多维状态。模型中包含了工程的形状、构件、材料、功能等所有信息内容，并且可随时进行修改或更新，便于人们直观地获取和传递信息。据Autodesk公司统计，三维可视化可提高企业竞争力66%，减少50%～70%的信息请求，缩短5%～10%的施工周期，减少20%～25%的各专业协调时间[8，9]。

（2）参数化。BIM建筑模型由若干虚拟构件组成，通过设置和修改这些构件的参数（例如混凝土柱的标高、截面尺寸、配筋情况等）可以对构件进行调节，进而驱动建筑信息模型的改变，使得建筑模型在提供立体视觉效果的同时，还具有几何特征、材料、价格等属性，更接近于实际工程中的建筑物。

（3）协调性。BIM技术可以被应用于建筑工程项目的各个阶段。设计阶段，建筑师和结构工程师可直接利用三维模型进行设计和计算；在施工阶段，业主和施工单位可使用虚拟施工等技术进行施工进度安排；在运营维护阶段，业主和物业单位可利用BIM技术对项目进行可视化管理和维护。BIM技术可以改变各行业人员之间传统的工作协调模式，为跨行业的协同合作提供一种有效沟通的方式，进而提高工程管理的效率[10]。

2.2 家装工程的可视化模型

利用BIM技术可将2D施工平面图转换为3D家装信息模型，在设计阶段立体地呈现整个家装工程的实施效果，而且能细化局部的施工工艺，明确各构件所选用的材料。例如，在BIM家装模型中，墙体不仅仅包含描述几何形状的视觉信息，还包含保温层、饰面层的拟定厚度及相应材质等大量非几何信息。如此一来，业主在设计阶段就能清晰地了解到家装工程的细部工艺流程和需要用到的材料，提高对家装质量监管的有效性。此外，应用BIM 技术可以进行三维空间管线的模拟碰撞检查，这不但可在设计阶段彻底消除硬碰撞，而且能优化净空和管线排布方案，减少由设备管线碰撞等引起的拆装、返工和浪费。以BIM技术为支撑建立的家装信息模型能方便业主、设计师和家装公司随时调取所需信息并进行沟通交流，大幅提高家装工程设计和施工质量。

2.3 工程量分析和造价估算

BIM技术的参数化、智能化和数字信息化决定了其在家装工程的工程量分析计算方面有着巨大的优势。由于BIM模型中的构件信息都以参数的形式储存在数据库中，使得计算机可以自动识别模型中构件的几何属性和物理属性，根据模型中构件的类型和组分信息对构件进行分类，并根据模型中构件的运算规则对各种构件计算工程量并自动加以统计。现阶段已开发的BIM软件多数都可直接计算出工程量、创建清单明细表并以EXCEL等形式输出。

2.4 基于4D模拟技术的施工管理

4D施工模拟是指在3D家装模型的基础上，利用WBS等技术附加进度计划作为时间因素，将模型生成的过程以4D方式进行动态呈现。例如，要对吊顶的安装工艺进行4D模拟，需要在建模时将此吊顶的构件细分为吊筋、主龙骨、副龙骨、石膏板，然后利用4D技术链接时间参数，即可看到各构件按施工进度计划依次装配集成的过程。4D模拟技术不仅能实现施工过程的可视化模拟，还能在虚拟的环境下检测家装工程施工阶段潜在的安全风险和问题，并针对具体问题对模型和施工计划进行调整及优化，提高整个施工阶段的工作效率和质量。

3 基于BIM技术的家装工程全生命周期管理模式

3.1 基于BIM的家装工程管理模式

传统的家装管理模式中，各方人员无法建立统一的信息交流平台，信息传递混乱、管理效率低下，严重影响了业主、设计方和施工方的沟通协作和家装工程的功能优化，且业主接收到的信息量很有限、信息准确性较低，因此在很多情况下无法进行有效管理。而基于BIM技术的家装工程管理模式（见图1）将打破现在家装工程管理中的屏障，利用其可视化、协调性等优势对家装工程进行全生命周期、全方位的管理和控制，使各阶段的信息无缝衔接，从而实现各方的信息共享和协同工作、业主的有效管理，使家装工程的进度、费用和质量等指标达到最优化，以运营为导向实现建设项目价值最大化[11]，并且为我国家装行业的转型和家装工程一体化格局的形成创建一个良好的技术平台。

图1 基于BIM技术的家装工程管理模式

3.2 家装工程全生命周期管理模式流程分析

基于BIM技术的家装工程全生命周期管理模式主要流程如图2所示。

（1）设计阶段。根据业主委托的设计任务建立BIM模型，包括建立建筑物的基本构件和室内装饰构件，并利用其参数化的特点记录构件的详细信息；录入水、电、机械等相关信息并进行三维空间的管线碰撞检查，根据重叠图元来优化管线布置方案；进行全方位舒适度分析、采光通风模拟和能耗模拟，然后确定构件最佳布选方案；对完成的建筑模型进行效果渲染，制作出三维仿真效果图，与业主进行沟通交流，确定最终设计方案。在设计阶段，从审核可施工性和成本估算开始，多维BIM模型提高了业主和家装公司的共同认知并且对成本效率产生很大影响。

图2 BIM家装工程全生命周期管理模式流程图

（2）预算阶段。BIM技术的参数化特性使得3D可视化模型能自动生成详细的工程量明细表。因此，业主可通过3D家装模型导出工程量明细表，并对构件材料进行选择，在各料单下得到不同的装修预算成本，实现各层次用户需求[12]。与传统家装工程中人工估算工程量和造价相比，基于BIM技术的家装工程可大大减少计算工作量和潜在错误、降低实际成本的差异率，实现家装工程的费用控制，避免业主受到经济利益的损害。

（3）施工阶段。在传统的家装工程中，施工效率和质量都较为低下，业主也难以有效参与到施工管理中。而基于BIM技术的家装工程可在实施施工之前利用4D模拟技术对整个家装工程的施工工艺流程进行模拟，消除潜在问题、把控施工进度，从而优化施工方案，实现对家装工程的进度控制；在实施施工过程中，工人可参照模拟施工流程改进施工技术、减少施工过程中产生的疏忽和错误，业主也能通过可视化模型直观地了解构件细部的施工工艺和选用材料，实现其对施工进度的动态管理和施工质量的全面监测控制。

（4）验收阶段。传统家装工程中，业主由于没有验收参照标准和专业知识，很难真正察觉出工程中存在的漏洞和隐患，而BIM技术能提供竣工验收的标准参照。业主可将BIM家装模型与实际家装工程进行对比，及时发现二者的差异并对相应部位进行处理，另外可按照工程量清单确定材料的实际用量，准确核算最终价格。

（5）使用阶段。BIM技术可为家装工程提供可视化管理和维护，最终成型的装修方案模型能为物业管理、设备维护和管线改装等带来方便，准确快捷地定位出现问题的构件，防止在维护过程中对其他构件造成功能影响，有效节约该阶段管理成本。

4 实现BIM家装应用价值面临的障碍

（1）人才缺乏。由于学习BIM软件需要耗费大量的资金和成本，且我国尚未大范围普及对BIM技术的应用，大部分技术人员还没有深入掌握BIM技术，目前国内缺少能独立开发适用于家装工程的BIM软件的技术和人才，难以在全国范围内大量组建BIM技术服务公司或其他技术平台[13]，大型BIM软件的开发被美国所垄断，而国外开发的产品并不能完全适应我国家装领域的需求和特点。

（2）施工管理困难。目前大部分软件的功能局限于建模和设计，无法在施工阶段发挥较大作用[14]，且软件的虚拟施工环境比较理想化，与实际进度存在差异，设计者做的主要是拼装模拟，具体的施工操作细节不明确，无法在施工阶段发挥较大作用，而要实现BIM技术在家装工程的管理应用，不能仅依赖某一类软件，必须有适用于各个专业、各个阶段的软件做支持[15，16]，因此改进BIM软件虚拟施工管理的功能有着十分重要的意义。

（3）推广环境不成熟。目前大部分业主本身对BIM技术的概念和功能了解较少，整个家装市场对BIM技术还未形成迫切的需求，可以说BIM技术推广的市场大环境还未成熟，我国亟需对BIM技术进行大范围的宣传和普及。

（4）信息传输困难。目前从建模软件导出的家装工程明细表里，只有相关构件的材质、用量等基本信息，缺少深层次信息，比如没有造价模块，也不附带相应的品牌和市场信息，不方便之后家装工程预算的进行。

（5）渲染效果差。我国现阶段大多数BIM软件还处于设计和试用阶段，现有的适用于家装的BIM软件如Revit渲染效果不佳，难以清晰地表现出家装工程的最终造型和环境效果，与目前广泛使用的效果图渲染效果有一定差距。

（6）族库缺乏。由于没有专用于家装工程的模块，导致建模时构件的布置不方便。另外，现在通用的“族库大师”等族软件没有具体品牌和规格的家具族库，缺少造型不同的各类装饰构件，需要设计者自己进行相关族库的建设，严重影响着设计效率的提高和家装模型的最终效果。

5 结语

目前我国传统家装行业存在许多重要缺陷，家装工程的质量控制和管理模式亟待完善，给广大业主造成了很大困扰，而BIM技术在实现家装“透明化”上具有无可比拟的优势。尽管BIM技术在我国建设领域的应用尚处于初级阶段，其面临着软件不够成熟、信息和数据的共享有待提高、市场需求不明显等问题。但在我国大力推进BIM技术应用与发展的潮流下，完全挖掘出BIM技术在工程全周期生命管理中的重要价值、利用BIM技术实现家装工程设计—施工一体化将成为必然趋势。

参考文献：

[1] 2014年中国建筑装饰行业发展概况分析[EB/OL]．http：//www.askci.com/news/201406/26/2616212141159.shtml，2014-6-26．

[2] 李 珍，阎 慧．家装行业现状及未来发展趋势分析[EB/OL]．http：//www.cinic.org.cn/site951/jzpd/2014-06 -26/748279.shtml.2014-6-26．

[3] National Institute of Buiding Sciences，United States National Building Information Modeling Standard，Version1-Part 1[R]．

[4] 何文才．大型会展场馆集成化管理建设模式的研究[D]．上海：同济大学，2008．

[5] 陈丽娟，骆汉宾，辛宏妍．基于BIM的大型博览项目全寿命周期管理平台开发与应用[J]．土木工程与管理学报，2015（3）：54-61．

[6] Tse T K，Wong K A ，Wong K F．The utilizations of building information models in nD modeling：a study of data interfacing and adoption barriers[J]．Journal of Information Technology in Construction，2005（10）：85-110．

[7] 美国建筑科学研究院下属机构building SMART联盟网站[EB/OL]．http：//www.building smart alliance.com/．

[8] 王晓涛．建筑信息模型全面推广需七八年[N]．中国经济导报，2010-7-3（C01）．

[9] 李 勇，管昌生．基于BIM 技术的工程项目信息管理模式与策略[J]．工程管理学报，2012，26（4）：17-21．

[10] Smith D K，Tardif M．Building Information Modeling：a Strategic Implementation Guide for Architects，Engineers，Constructors，and R eal Estate Asset Managers[M]．John Wiley ＆ Sons，2009．

[11] 过 俊，陈 宇，赵 斌．BIM在建筑全寿命周期中的应用[J]．建筑技艺，2011（1）：209-215．

[12] 王廷魁，杜长亮，张 巍，等．基于BIM 的全装修房个性化设计研究[J]．工程设计学报，2013（2）：44-48．

[13] 程建华，王 辉．项目管理中BIM 技术的应用与推广[J]．施工技术，2012（16）：18-20，60．

[14] 刘献伟，高洪刚，王续胜．施工领域BIM 应用价值和实施思路[J]．施工技术，2012（22）：84-86．

[15] 李云贵，BIM技术与中国城市建设数字化．上海中心-欧特克BIM战略合作签约仪式暨行业论坛，2010．5．

[16] 何关培．BIM和BIM相关软件[J]．土木建筑工程信息技术，2010，2（4）：110-117．

傅 萱（1994-），女，本科生，研究方向：工程管理；

周建亮（1975-），男，教授，博士生导师，研究方向：建筑信息模型与安全管理，建筑产业政策，国际工程风险与HSE管理等；

冯娴凯（1993-），女，本科生，研究方向：工程管理；范玉婷（1993-），女，本科生，研究方向：工程管理；王 康（1994-），男，本科生，研究方向：城市地下工程；

屠慈科（1995-），男，本科生，研究方向：城市地下工程。

Application and Management Mode of BIM Technology in Home Improvement Project

FU Xuan，ZHOU Jian-liang，FENG Xian-kai，FAN Yu-ting，WANG Kang，TU Ci-ke
（School of Mechanics ＆Civil Engineering，China University of Mining ＆Technology，Xuzhou 221116，China，E-mail：zhou-jl@tsinghua.edu.cn）

Abstract：Home improvement projects is an important sector of China's construction industry， but the current management mode is still very backward，which has seriously hindered the development of the home improvement project itself. This paper surveys and summarizes the serious defects in management mode and the existing problems in the design，budget，construction，acceptance check and usage phase. It analyzes the advantages of BIM technology and its application in the home improvement project based on the visualization model， the engineering quantity list analysis and the 4D construction simulation technology and other functions of BIM technology and puts forward to change the traditional management model to realize the whole life cycle management mode of decoration engineering design and construction integration，and explores the system function and the specific process of the new management mode，and at last introduces the obstacles that exist in China. It is of great significance to promote the reform of China's BIM technology and realize transparency，informationalization of the home improvement project.

Keywords：BIM；home improvement project；management model；barrier analysis

作者简介：

基金项目：2015年国家级大学生创新训练项目（201510290050）．

收稿日期：2015-12-02．

中图分类号：TU17

文献标识码：A

文章编号：1674-8859（2016）01-131-05

DOI:10.13991/j.cnki.jem.2016.01.024