BIM技术在建筑工程施工管理中的应用探索

王宇佳　王　佳　于辉

(北京建筑大学电气与信息工程学院，北京　100044)



BIM技术在建筑工程施工管理中的应用探索

王宇佳王佳于辉

(北京建筑大学电气与信息工程学院，北京100044)

BIM技术，是贯穿整个建筑物生命周期的技术手段，不仅可以为项目全过程的方案优化和科学决策提供依据，而且支持各专业协同工作、项目的虚拟建造和精细化管理，实现建筑全生命期各参与方在同一多维建筑信息模型基础上的数据共享。本文概述了现阶段我国建筑工程施工管理中函待解决的问题，介绍了BIM技术在建筑工程施工管理中的应用优势，从施工管理角度探讨了BIM技术对于推进施工过程管理精细化、信息化的重要意义。

建筑信息模型(BIM)；建筑工程；施工管理

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.04.16

建筑工程项目具有投资巨大、施工周期长、工程体型庞大、参与人员众多等特点。在包含项目决策阶段、实施阶段和使用阶段的建筑工程项目全生命周期中，工程项目的施工要受到多种因素的影响，这些因素既包括水文、地质、气象和周边环境等自然因素，又包括勘察设计、施工工艺、操作方法、技术措施以及管理制度、方法等人为因素，要保证工程项目的施工质量，必须对所有这些影响因素进行有效控制。

经过改革开放三十年的发展，我国建筑行业取得了举世瞩目的发展成就，但在建筑工程施工管理模式上还存在着设计施工衔接不畅，工序安排不合理，人工、材料、机械的浪费，以及进度、成本把控困难等诸多缺陷，甚至在一定程度上影响到了施工的安全和建筑的质量。建筑产业现代化是我国建筑业改革发展的方向，而信息化又是建筑产业现代化的主要特征之一，BIM技术应用作为建筑业信息化的重要组成部分，必将极大地促进建筑领域生产方式的变革。

1　BIM技术应用的本质

BIM技术被誉为建筑业发展史上的“第二次革命”，它是利用计算机技术，创建并使用三维建筑信息模型对工程项目进行规划、设计、建造和运营管理，可以使工程项目建设过程中减少“错、漏、碰、缺”现象，通过改变项目参与各方的工作协同理念和协同工作方式，使各方都能提高工作效率并获得收益。因此，应当充分发挥BIM技术的作用，提高建筑工程施工管理水平[1]。

图1　实现建筑工程全生命周期的信息互通

图2　机电、土建各专业碰撞检查

如图1所示，BIM技术应用的本质，就是数据管理，数据存在并链接着整个建筑全生命期的活动。通过创建3D模型，然后按照合理的方式录入信息，包括各种几何信息与非几何信息，这些信息可以通过某些途径被识别和提取。随着工作的深入，信息得到更新，模型得到细化，当需要进行某项应用时，提取模型的数据，同时提取录入的信息，传输到一个专业的环境中，完成应用，得出结论，解决了实际工程中的问题，保持了数据与信息的完整性和实效性。

2　BIM技术在建筑工程实施各阶段的应用

2.1施工图深化设计阶段

深化设计，是在工程实施过程中对招标图纸或原施工图的补充与完善，使之成为可以现场实施的施工图。深化设计具有工作复杂、涉及专业众多、需满足各专业技术和规范、了解材料及设备的知识的特点。所以深化设计的工作极其繁琐，特别是在大型复杂的建筑工程项目中，设备管线由于系统繁多、布局复杂，常常会出现管线之间或管线与结构构件之间的冲突，还会影响建筑室内净高，造成返工，给施工带来麻烦[2]。

传统的施工流程中，通过深化设计时的二维管线综合设计来协调各专业的管线布置，但只是将各专业的平面管线布置图进行简单的叠加，按照一定的原则确定各种系统管线的相对位置，进而确定各管线的原则性标高，再针对关键部位绘制局部的剖面图，没有从根本上解决专业之间、管线之间的设计碰撞。相较于二维管线综合设计，采用BIM技术的三维管线综合则是将所有专业放在同一模型中，均按真实尺度建模，二维图纸表达的局限性得以解决，土建及设备全专业建模并协调优化，通过碰撞检查功能整合各专业模型并自动查找出模型中的碰撞点，重点检测专业之间的冲突、高度方向上的碰撞，并得出碰撞检查报告，及时发现模型中的所有碰撞问题，并反馈给各专业设计人员进行调整，极大提高了深化设计效率。如图2所示。

2.2施工组织阶段

建筑工程项目施工组织阶段是对施工活动实行科学管理的重要阶段，具有战略部署和战术安排的双重作用。需要根据具体工程的特定条件，拟定施工方案，确定施工顺序、施工方法、技术组织措施，合理安排施工现场。BIM技术以其三维可视化等特点在总场平布置、施工方案、工艺模拟等方面具有显著优势[3]。

2.2.1总场平布置

随着建筑业的发展，对项目的组织协调要求越来越高。这主要体现在施工现场作业面大，各个分区施工存在高低差； 现场复杂多变，容易造成现场平面布置不断变化； 项目周边环境的复杂往往会带来场地狭小、基坑深度大、周边建筑物距离近； 绿色施工和安全文明施工要求高等影响因素上。BIM技术为现场平面布置提供了一个很好的平台，在创建好工程场地模型与建筑模型后，通过创建相应的设备、资源模型进行现场布置模拟，在施工组织设计阶段，在模型中，将不同的施工区域、材料加工区域、人员生活区域等按不同颜色进行划分，为施工组织设计编制、场地布置提供可视化方案。如图3所示。

图3　施工总场平布置

同时，还可以将工程周边及现场的实际环境以数据信息的方式挂接到模型中，建立三维的现场场地平面布置，并通过参照工程进度计划，可以形象直观地模拟各个阶段的现场情况，灵活地进行现场平面布置，实现现场平面布置合理、高效。

图4　施工方案、工艺模拟

2.2.2施工方案、工艺模拟

对建立的建筑3D模型从设计、施工到竣工不断更新完善，实现项目从开工准备到竣工验收的全周期模拟及分阶段模拟，为项目管理决策提供可视化帮助。如图4所示。

采用BIM技术，对包括基坑围护、土方工程、混凝土工程、钢结构工程、临水临电施工等方案进行模拟。在各工序施工前，利用BIM技术虚拟展示各施工工艺，尤其对新技术、新工艺以及复杂节点进行全尺寸三维展示，有效减少因人为主观因素造成的错误理解，使技术交底更直观、更容易理解，使项目各部门之间的沟通更加高效[4]。中建一局(集团)建设发展有限公司深圳平安金融中心项目通过采用BIM技术，实现了技术方案的三维模拟，提高了建造精度和施工效率。如图5所示。

图5　深圳平安金融中心项目施工模拟

2.2.3生产阶段的进度、成本、质量管理

在建筑工程施工中，进度、成本、质量三者相辅相成、相互影响，相较于施工企业传统的管理模式，BIM技术的引入将为解决进度验收不及时、成本把控困难、质量整改落实不到位等诸多问题带来帮助。

2.2.3.1施工进度管理

施工过程会受到许多因素的影响，其中包括天气情况、技术力量、施工材料质量、进度计划安排、建筑材料运输、施工方案等，上述因素均可能会对进度管理产生一定影响，而且，在实际施工中，设计人员所制定的施工进度与实际施工会存在一定差异，随着施工的进行，这些差异还会逐渐累积，造成设计变更的增加，拖慢施工进度，并且在一定程度上影响到项目成本和质量的把控[5]。

采用BIM技术在建立工程3D模型时，根据工程图纸及招标文件，力求模型构件属性信息(材质、厂家、使用位置等)的完整、准确，并将模型中的作业面与CAD图纸相关联，为进度管理提供支持。并通过3D模型实现施工作业面精确定义，帮助施工管理人员对每日工人作业面的准确把握，达到工人任务分派、调整及时合理，缩短项目工期。

在深圳平安金融中心项目生产阶段，通过移动端采集项目各关键节点形象进度照片，与按进度计划模拟的三维模型实时比对，随时校核进度偏差，为生产例会问题分析提供可视化解决方案，加强项目管控，提高项目履约能力，如图6、图7所示。

图6　施工形象进度与模型校核

图7　深圳平安中心现场施工形象

2.2.3.2施工成本管理

施工成本既包含消耗的原材料费用，又包含施工机械使用费、支付给生产工人的工资以及进行施工组织与管理所发生的全部费用支出。通过应用BIM技术，可实现对施工成本的预测、计划、控制、核算、分析以及考核的实时动态管理。

根据施工区域，建立人材机成本管理数据库，实现材料、人工、机械设备成本清单提取，为项目商务部门进行工程量提取、成本分析及预算调整提供模型支持，提高项目每月工程量认定、过程结算(分包、分供付款)的效率[6]。

生产过程中，土建工长、机电工长可通过模型，按单元工程提取材料清单，编制材料采购计划、进场计划，材料员可通过建立现场物资二维码数据库，与BIM模型关联，实时更新材料出入库信息，对现场材料实现信息化管理。

2.2.3.3施工质量管理

影响施工质量的主要因素有“人、材料、机械、方法及环境”等五大方面，通过BIM技术在移动终端的应用，可以使项目经理以及其他生产管理人员及时、高效的对影响施工质量的关键点进行科学把控[7-8]。

土建、机电等专业施工管理人员，可以通过移动设备端(手机、ipad)实现模型的浏览与信息录入，相关规范及技术标准、施工方案的查询，并运用分布式云平台技术，使模型经过修改变更后，每个用户打开移动端后都能收到更新模型的提示，提高管理效率。工长、质量员、安全员在现场检查中发现问题，便可利用移动设备现场取证，无需返回项目部，通过手机对质量安全问题进行拍照、录音和文字记录，并关联到模型，下发整改通知单至相应分包，提高现场管理效率，如图8所示。

图8　移动端现场质量管理

3　总结

BIM技术是未来建筑行业发展的必然趋势，它可以实现工程管理的三维化、信息化、协同化，通过信息模型实现建筑工程从设计、施工到运维的全生命周期的信息贯通。随着BIM技术的引入和发展，传统的建筑工程项目管理模式将会革新，项目参与各方在同一个平台上实现数据共享，相互之间平行对接，从而使得建筑工程项目管理的协同、沟通更为便捷、有效。将BIM技术应用于建筑工程施工管

理，其优势将为建筑施工领域带来巨大的行业动力，对于推进建筑工程施工管理精细化、信息化具有重要意义。

[1]刘军生， 石韵，王宝玉.BIM技术在施工管理中的应用研究[J].施工技术， 2015(1)： 785-787.

[2]楼鑫. 刍议BIM技术在建筑工程管理中的应用[J].城市建筑， 2015(30)： 132-139.

[3]闫文凯， 张国栋.通过BIM平台让数据从设计流动到施工[J].土木建筑工程信息技术， 2015， 7(1)： 41-43.

[4]徐淑鑫. 浅析BIM技术在建筑工程施工质量安全管理中的应用[J].房地产导刊， 2016(8)： 45-46.

[5]张丽丽； 李静.BIM技术条件下施工阶段的工程项目管理[J].施工技术， 2016(9)： 78-81.

[6]马智亮.BIM新技术深度应用的启示[J].建筑， 2015(17)： 64-66.

[7]晏平宇. 施工企业BIM技术发展及探索[J].施工技术， 2015(6)： 4-8.

[8]孟红. 探讨BIM技术在建筑项目施工管理中的应用[J].江西建材， 2016(1)： 276.

Research on the Application of BIM Technology in the Building Construction Management

Wang Yujia， Wang Jia

(SchoolofElectricalandInformationEngineering，UniversityofCivilEngineeringandArchitecture，Beijing100044，China)

BIM technology is applied throughout the whole life cycle of the building.It can not only provide the basis for the whole process of project scheme optimization and scientific decision，but can also support the professional cooperative work and virtual construction project and the meticulous management，which realizes building lifecycle of the parties involved in the same multi-dimensional building information modeling based on data sharing.This article outlines the construction management of construction projects in our country，and the problems that need to be solved in present stage.It introduces the advantages of BIM technology in construction management，and discusses BIM technology from the perspective of the construction management so as to promote the significance of construction process of fine management and information.

Building Information Modeling(BIM)； Building Construction； Construction Management

王宇佳(1989-)，男，硕士，主要研究方向：项目管理、建筑电气与智能化、BIM技术研发； 王佳(1969-)，女，教授，主要研究方向：建筑设备控制与节能、建筑电气与智能化、BIM技术研发。

TU17

A

1674-7461(2016)04-0089-05