BIM技术在建设项目全生命周期中的应用

杨 力，王 钊

(中招国际招标有限公司，北京 100081)



BIM技术在建设项目全生命周期中的应用

杨 力，王 钊

(中招国际招标有限公司，北京 100081)

摘要：指出了BIM技术作为一种新的理念和技术管理手段，能够实现项目各参与方的资源共享和协同管理，有效地提高工程建设项目的效率与效益，在建筑行业里发挥越来越重要的作用。在分析了BIM技术在项目全生命周期各阶段主要应用的基础上，提出了BIM技术在工程项目中推广应用的建议，为推动BIM技术在工程建设项目全生命周期的广泛应用提供参考。

关键词：建设项目；BIM技术；全生命周期；协同管理

1引言

近年来，我国的建筑行业飞速发展，建筑业的技术水平和管理能力得到了大幅提升，建筑行业正在由传统的高能耗、高污染发展模式逐渐向高效、节约的模式转变[1]。但仍然存在着信息化水平较低、信息化程度严重落后于其他行业的问题，难以适应建筑业可持续发展的要求。因而，充分利用信息化技术对建筑全生命周期进行全方位管理，实现项目管理信息化、决策科学化、管控精细化，不仅是解决我国建设领域信息化问题有效途径，也是提高建筑业劳动生产率和风险控制能力、实现建筑业可持续发展的必然趋势。

建筑信息模型(BIM)技术作为一种现代信息化数字建造技术，是以三维数字技术为基础，集成了建设工程项目各种相关信息的多维数据模型，是对工程项目物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达[2]。BIM技术能够很好地实现项目的可视化、协同性、优化性、可模拟性等功能[3]，实现建筑全生命周期各参与方在同一多维建筑信息模型基础上的数据共享，为建设项目全生命周期的方案优化和科学决策提供可靠的技术支持。

BIM技术在国外研究和应用相对较早，而在国内起步较晚，且目前应用情况也不容乐观，主要是由于建筑行业对BIM缺乏了解、业务不熟练、技术缺陷及应用不完善等原因所致[4]。为了指导和推动BIM技术的应用，住建部2015年6月发布的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中明确指出[5]：至2020年末，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。至2020年末，以国有资金投资为主的大中型建筑、申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区等新立项项目勘察设计、施工、运营维护中，集成应用BIM的项目比率达到90 %。

2BIM技术应用价值

BIM技术的应用和推广将在企业的技术进步和转型升级过程中具有一定的促进作用，对提升工程质量、节约工期和降低成本方面都具有积极作用。具体主要表现在以下3个方面[6,7]。

(1)基于多维可视化技术，实现规划设计全真虚拟化，可进行建筑环境、经济、能耗、安全等多方面的分析和模拟，实现虚拟的设计、建造、管理以及全生命周期、全方位的预测和控制，辅助最佳建筑方案的确定，并指导后续设计、施工及运营维护管理。

(2)利用BIM技术，提前找出各专业空间上的碰撞冲突，提供图纸检查报告，使得图纸问题的发现、讨论、修改和验证过程的周期大大缩减，杜绝图纸问题引起的资源浪费与损失。

(3)通过BIM集成应用平台，使业主方、设计方、咨询方、监理方及施工方等多方单位在同一平台上进行信息交流与资源共享，使项目所有参与方能够协同工作，从而实现项目投资的精细化管理。

3BIM技术在全生命周期各阶段的应用

3.1规划决策阶段

在项目规划决策阶段，建设单位需要确定建设项目既要满足质量与使用功能要求，又要具备技术与经济可行性，往往需要花费大量的人力与物力才能得到可靠性较高的结果。而建立一个三维模型，建设单位、咨询单位和设计单位等各相关方可通过BIM虚拟现实技术直观了解拟建项目的总体情况，针对建设项目方案进行分析、模拟，开展全生命周期成本分析以及各备选方案的全面预测评价，结合BIM 历史数据库中相似工程信息选择合适的估价模型估算全寿命周期成本，从而为整个项目的建设降低成本、缩短工期并提高质量。

从技术层面而言，利用BIM技术可对环境日照、环境噪声、空气流动性、节能及生态环境等多项性能进行分析，也可将规划建设的建筑物置于现有环境当中进行分析论证，讨论在新建筑物建成后各项环境指标的变化情况，从而在众多方案中选择最佳方案[8]。

3.2设计阶段

BIM技术在设计阶段可为各专业设计提供共享操作平台，便于各专业的沟通协调，并且可提前发现各专业的设计碰撞问题，杜绝图纸问题引起的资源浪费与损失。BIM技术在设计阶段的主要应用为协同设计、碰撞检查及管线综合等。

3.2.1协同设计

BIM技术能为协同设计提供技术支撑，大幅提升建筑设计的技术含量。通过协同设计可以使分布在不同地理位置的不同专业的设计人员通过网络的协同开展设计工作，能将各专业及多系统间独立的设计成果置于直观、统一的三维协同设计环境中，避免因误解或沟通不及时造成的设计错误，提高设计效率和质量。

3.2.2碰撞检查

工程建设项目中会涉及到建筑、结构、通风、给排水、电气等专业问题，而这些问题通常都由不同部门设计，因此在空间配置上常会发生设计冲突。利用BIM技术可把各专业模型整合在一起，提前找出各专业空间上的碰撞冲突，形成包括具体碰撞位置的检测报告，并在报告中提供相应的解决方案，在施工之前解决设计方面的问题，确保设计的可建造性，减少返工。同时，在对一些建筑图纸的设计过程中，利用可视化技术还可以加快施工图纸设计的变更速度，并且可以快速检测设计中的错误，以期降低建筑工程中设计与施工成本，提升经济和社会效益。

3.2.3管线综合

由于建筑物规模和使用功能复杂程度的增加，机电管线综合在工程建设项目的作用愈加明显。利用BIM技术，通过建立各专业BIM模型，进行碰撞检查，将碰撞结果汇总到安装模型中，再通过虚拟的三维BIM模型进行调整，并综合考虑各方面的因素及各专业的优先级别进行综合布线。通过三维虚拟空间可提前发现问题，提前定位、提前解决问题，大大提高管线综合的设计能力和工作效率。通过BIM技术进行管线综合不仅能排除施工中的碰撞冲突，减少施工变更，大大降低由于施工协调引起工期延误和成本增加，同时也能为项目后期的运营维护管理提供数据信息。

3.3施工阶段

在施工阶段利用BIM技术，不仅能有效控制工程建设项目的质量、进度和成本，而且能有效促进项目各参与方的有效协同，避免因理解误差而导致资源浪费及工程返工，从而保证施工的顺利进行。

3.3.1质量监控与管理

由于BIM模型包含材料和设备规格型号、性能、构件属性、价格及厂家等信息，因此，项目管理部门、材料设备采购部门及施工部门等通过BIM模型能快速查询所需采购材料设备信息，方便检查材料设备是否符合要求，以实现施工材料的质量控制。

在施工现场质量管理方面，可整合BIM模型及无线网络技术，将现场施工照片上传到BIM系统，供建设单位、监理单位、项目管理单位等相关部门随时掌握施工现场情况，实现施工现场的远程监控。特别是对于重点部位、隐蔽工程等部位，可以文档、照片等形式与BIM模型相对应的构件进行关联，使相关管理人员更好了解现场情况，以提高施工现场的质量控制。

3.3.2施工进度计划与控制

基于工程建设项目BIM模型，结合工程整体施工方案和进度计划，将空间信息和时间信息整合在一个可视的4D模型中，可以直观、精确的反应整个工程项目的施工过程。4D信息技术可实时管控施工人员、材料、机械等各项资源的合理配置，对整个工程的施工进度、资源进行统一管理和控制，以有效控制施工进度。通过4D信息技术可直接对计划工期与实际工期进行对比分析，了解实际工期和计划工期的偏差，及时进行纠偏处理并对进度计划进行实时调整。

3.3.3成本实时监控与管理

利用BIM 5D模型可以真实的提供工程造价所需要的工程量信息，大大提高工程量计算的准确性和效率，并通过结合施工进度信息，实现成本精细化管理和规范化管理。此外，BIM 5D 技术还可以对施工人员、材料、机械、设备和场地布置的动态集成管理，以及施工过程的可视化模拟，最大限度内实现资源合理利用，以确保效率最大化，实施成本有效控制。同时，通过构件的BIM模型，结合数字化构件加工设备，实现预制、预加工构件的数字化精确加工，通过精确排料、优化下料，以减少材料损耗，有利于成本控制。

3.3.4协同管理

BIM信息模型集成了建设项目各专业三维模型、图纸信息、进度信息、工程量信息和设备信息等内容，通过BIM技术建立单一的工程数据源，工程项目的各参与方均使用同一的数据源信息，在同一管理平台上进行工作，有效地实现项目各参与方及各专业间的集成化协同管理，充分提高工程信息数据共享，并且在每一个环节所形成的数据信息作为下一个工作环节的基础，确保信息数据的准确性和一致性，实现项目各参与方的信息交流与共享，大幅提升沟通效率。

3.4运营维护阶段

项目在竣工后即进入运营维护阶段，在使用寿命周期内，建筑物与设备都需要不断维护。通过BIM模型及运维管理系统可实现项目资产由建设期至运维期的无缝交接，为项目的运营维护提供详细的数据信息。

运营维护管理平台将BIM信息数据与维护管理计划进行关联，实现项目物业管理与楼宇设备的实时监控管理[9]。通过实时监控设备的运行参数及维护信息判断设备的运行状况，结合BIM的空间定位和信息记录功能，制定行之有效的维护计划，减少设备发生故障概率，降低运营维护成本。BIM技术还可根据设备的运行参数进行能耗分析，实现节能控制。同时通过对现有空间的使用情况进行分析，合理分配建筑物有效空间，确保空间资源利用的最大化。

4BIM技术推广应用建议

BIM技术作为一种新的理念和新的技术管理手段，在工程建设项目中已经得到实践应用。但BIM技术在快速发展的过程中也面临着一些困难和挑战。为更好推动BIM技术在工程建设项目中的广泛应用，提出如下几点建议。

4.1加大BIM 宣传力度，研究制定相应标准和规范

BIM技术在我国还处在初级应用阶段，在国内的认知度还不高。政府部门及行业协会应加大BIM技术的宣传和推广。通过组织BIM行业培训和成功项目应用交流，充分调动项目建设各方应用BIM技术的积极性。同时做好BIM应用顶层设计，制定相应的标准及规范，做好BIM技术应用的指导工作。

4.2依托产学研用发展模式，注重人才培养和技术研发

目前国内市场主要用到的BIM软件还是来自于Autodesk、Trimble、Bentley等国外软件，使用成本较高。从国内BIM长期应用发展考虑，开发具有自主知识产权的BIM应用软件是必然趋势。BIM应用单位可通过BIM应用需求及项目实践经验，结合高校及科研院所强大的研发能力，依托产学研用的发展模式，协助BIM软件的开发及应用技术提升，同时也能培养一部分BIM技术人才。

4.3做好统筹管理，提高BIM在项目全生命周期的综合应用能力

目前，BIM技术在工程建设项目的应用还主要集中在单阶段使用，在项目全生命周期的应用较少，不能充分体现BIM的应用价值。为了将BIM技术更好的应用于建设项目，作为整个建设项目的总组织者，建设单位应做好统筹规划，引导并督促项目各参与方做好BIM在各阶段的应用。同时建设单位应平衡好各参与方的利益关系，根据各参与方应用BIM受益程度大小，制定合理的成本和利益分配制度，从而实现项目全生命周期综合应用，使BIM效益最大化。

5结语

BIM技术在工程建设项目规划、设计、施工及运营维护管理等各个阶段都发挥着重要作用，使项目各参与方在同一平台上进行交流与信息共享，能够有效促进建筑行业信息化和现代化管理。对工程建设项目全生命周期的角度对BIM技术的应用进行探讨，并对BIM技术的推广应用提出了相关建议，希望能为BIM技术在提高建设项目质量、降低项目成本、节约项目工期及协同管理等方面提供参考。

参考文献：

[1]赵源煜.中国建筑业BIM发展的阻碍因素及对策方案研究[D].北京：清华大学，2011．

[2]National Institute of Building Sciences.United States National Building Information Modeling Standard，Version-Part 1[R].Washington:National Institute of Buiding Sciences，2007．

[3]程建华，王辉.项目管理中BIM技术的应用与推广[J].施工技术，2012，41(16)：18～21．

[4]何清华，钱丽丽，段运峰，等.BIM 在国内外应用的现状及障碍研究[J].工程管理学报，2012，26(1)：12～16。

[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.关于推进建筑信息模型应用的指导意见[R].北京：住房和城乡建设部，2015.

[6]周春波．BIM技术在建筑施工中的应用研究[J].青岛理工大学学报。2013，34(1)：51～54.

[7]王春涛，陈留冰.BIM技术在建筑工程施工中的应用[J].南通职业大学学报，2015，29(2)：81～85.

[8]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.

[9]王廷魁，张睿奕.基于BIM 的建筑设备可视化管理研究[J].工程管理学报，2014，28(3)：32～36.

The Application of BIM Technology in the Whole Life Cycle of Construction Projects

Yang Li，Wang Zhao

(ChinaCNTCInternationalTenderingCorporation,Beijing100081,China)

Abstract:As a new concept and new management method, BIM technology can support the data sharing and collaboration management for all the participants of construction projects. BIM technology can effectively improve the efficiency and profits of the construction projects, which is playing more and more important role in construction industry. Based on the analysis of the main application about BIM technology in the whole life cycle of the construction projects, some suggestions were proposed to provide important reference for the popularization and application of BIM technology in the whole life cycle of construction projects.

Key words:construction projects; BIM technology; whole life cycle; collaboration management

收稿日期：2016-03-29

作者简介：杨力(1979—)，男，博士，主要从事工程咨询及项目管理工作。

中图分类号：TU201

文献标识码：B

文章编号：1674-9944(2016)10-0248-03