工程总承包模式下BIM技术创新应用价值

王志刚

摘要：以BIM技术平台集成各参建干系人，发掘“BIM技术+”在工程总承包模式下设计、施工及运维等各个环节自动化、智能化应用价值，实现建筑业智慧建造、数字建造，促进产业提档升级，从而优化工程建设组织模式，提高建筑产品质量和行业管理水平，为建设项目保值增值。

Abstract： The paper integrates the stakeholders of the participating companies through BIM technology platform， explores the automation and intelligent application value of "BIM Technology+" in the design， construction， operation and maintenance of the general contracting mode， and realizes the wisdom construction and digital construction of the construction industry， to promote the upgrading of industrial upgrading， thereby optimizing the organizational model of construction， improving the quality of construction products and the management level of the industry， and maintaining and increasing value for construction projects.

关键词：工程总承包;BIM技术;创新应用

Key words： engineering general contracting;BIM technology;innovative application

中图分类号：TU17                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2018）36-0232-03

0  引言

信息化正在深刻改变传统产业，加速国家创新创造，传统产业融合以量子通信、物联网、大数据、人工智能为代表的信息化技术正在推动数字中国建设。2018年国务院《政府工作报告》提到，实施大数据发展行动，运用新技术、新业态、新模式，提升改造传统产业。作为传统产业的建筑业，工业化、机械化程度不高，产业转型提升刻不容缓，发挥信息技术渗透性、创新性优势，用信息化改造建筑业，实现两化深度融合，促进建筑设计、施工及运营维护各个环节自动化、智能化，提高建筑产品质量和行业管理水平至关重要。

BIM（Building Information Modeling），译名建筑信息模型，是融合了计算机辅助设计的多维建筑模型信息集成管理技术，是建筑领域的信息化、数字化的革命性技术，可以实现三维数字化设计建造，BIM技术是当前数字建筑中最基础性的应用，是基于数字化建造的建筑信息化模型，是工程建设以信息化为载体、用数字化表达的虚拟建造过程。作为工程建设信息化的代表，以三维数字技术为基础的BIM技术集成了建筑工程项目的各种相关信息，可用于设计、施工、运维等全寿命周期过程管理，是计算机和信息技术在建筑工程行业最具典型的新技术应用。

1  工程总承包是建筑业工程建设模式的改革方向

近十年以来，基础设施投资建设成为国家经济发展的三驾马车之一，建筑业也迎来了辉煌的十年，每年总产值增幅远远高于GDP增速，近三年逐渐回落进入平稳发展时期，2017年达到10.5%，今年上半年为10.4%。建筑业仍然是国民经济支柱产业，现阶段还存在一些落后问题，比如劳动密集型的产业特点仍然比较明显，施工现场的人工和半机械化作业比较普遍、机械化程度不高，农民工面临断档但产业工人还未培育壮大、发展方式还较为粗放、工程建设组织方式等。完善改进工程建设组织模式，通过选择工程总承包管理模式，有利于统筹建设过程设计、施工等各干系人，避免责任单位人为分割，减少沟通信息层级及碎片化，形成更加统一、高效的项目管理模式，这是当前我国建筑业转型升级发展的重点改革任务。

近年来，建筑业正处在以创新创造提高发展质量的重要阶段。国家在政策上大力鼓励工程总承包，这种工程建设模式逐渐盛行。截至目前，已有20余个地方开始推行工程总承包，房屋建筑、市政工程、铁路工程等基础设施领域正在广泛试点并逐步铺开，化工、石油、冶金等工业工程也逐步试点。

1.1 政策引导鼓励

2016年6月，中办国办关于进一步加强城市规划建设管理工作联合发文，指出“深化建设项目组织实施方式改革，推广工程总承包制，加强建筑市场监管，严厉查处转包和违法分包等行为，推进建筑市场诚信体系建设。”2017年2月，国办《关于促进建筑业持续健康发展的意见》指出来了，建筑业需要完善工程建设组织模式，按照总承包负总责的原则，加快推行工程总承包，并列出了具体要求。2018年1月1日起《建设项目工程总承包管理规范》正式实施。2016年，中国铁路总公司发布了《关于开展铁路建设项目工程总承包试点工作的通知》，明确了盐城至南通铁路、克拉玛依至塔城铁路两个项目进行工程总承包试点。2017年12月，中國高铁最大EPC工程总承包项目杭绍台高铁正式进入施工阶段。

1.2 符合工程建设客观规律

有数据显示，国际上工程总承包可以节省投资6%，工期压缩25%以上，因此，更加科学、更加合理的进行工程总承包是符合工程建设客观规律的，为设计、监理、总承包、施工、采购等不同干系人的生产要素提供了协同平台，有利于实现工程建设各阶段工作的深度融合，有利于资源合理高效配置。工程总承包可以发挥责任主体单一和技术管理集中的优势，确保工程建设各项管理目标，并最终实现建筑产品的保值增值。

1.3 推动“一带一路”实施走出去战略

2018年8月23日，共有69家中国内地企业入围“全球最大250家国际承包商”，较2017年度增加4家，上榜企业数量蝉联各国榜首，69家中国上榜企业的国际营业额共计1140.97亿美元，较上年提高15.3%，占所有上榜企业国际营业总额的23.7%，较上年提升2.6%。其中，3家企业进入前10强，分别是中国交通建设股份有限公司（排名第3位）、中国建筑股份有限公司（排名第8位）、中国电力建设股份有限公司公司（排名第10位）;共有10家企业进入前50强。在地区市场业务前10强榜单中，中国企业除未能进入欧洲、美国、加拿大市场的前10强外，在其他市场榜单中均占有席位。我国对外承包业务几乎遍布世界所有国家和地区，但80%以上的业务集中在欠不发达地区。国际大型承包商BOT、PPP项目占75%，我国的建筑业企业EPC项目及施工总承包项目分别占比44%和36%，相比较还有很大的发展空间。因此，在国家大力推行“一带一路”的战略背景下，对比国际承包商，促进工程建设行业转型升级，必须加快推行工程总承包，推动企业“走出去”战略的实施，才能有效提升建筑业企业的核心竞争力。

2  BIM技术的优势特性

住建部《2016～2020年建筑业信息化发展纲要》和《住房城乡建设科技创新“十三五”专项规划》等政策文件，要求全面提高建筑业信息化水平，增强 BIM 等信息技术集成应用能力，2017 年7月1日正式实施《建筑信息模型应用统一标准》GB/T51212-2016。这充分说明发展BIM技术已经上升为国家政策，各个地方政府也制定了鼓励BIM技术应用的规划，房屋建筑、市政工程、地铁工程、铁路工程等项目建设单位在招标文件中明确提出了BIM技术应用的强制性条款。工程建设过程中，勘察、设计、采购、施工、监理、分包、运维等参与干系人众多，施工专业繁多、各专业接口复杂、交叉界面管理协调难度大，而BIM技术应用为解决工程建设过程中复杂的协同问题提供了技术保障。归纳来看，BIM技术应用具有两个过程、两个工地、两个关系的特性。

一是两个过程：在BIM技术的支持下，工程建造过程可以有两个过程组成，即建筑实体建造和数字化建造过程。通过数字化建造，可以更加准确地反映出实体建造过程中的设计缺陷、实现设计优化和深化设计的前置。数字化建造可以实现工程建设过程中的数字化信息积累，使数字化模型形成一个完整的数字产品，在项目竣工后移交运营阶段，提高工程建设过程中的附加值，为建筑产品增值。

二是两个工地：与工程建设数字化建造过程和实体建造过程相对应是数字化工地和实体工地两个现场。数字化工地实现了整个建造过程的可计算、可控制，基于先进的计算、仿真、可视化、信息管理等技术特性，数字化工地可以实现对实体工地的信息化管控和驱动，使实体工地实现施工组织的有序、精益和高效，实现安全质量的高效管理。

三是两个关系：在信息化主导的数字建造过程中，实现了建筑工程的先试后造，即实体建筑未建数字建造先试，从而实现了工程施工的数字化模拟的后台支持和实体建造的前台操作。通过数字化后台支持，在工程施工过程中可以通过后台的监控和数据分析，支持前台实体施工中发现的质量控制薄弱点，并采取有针对性的措施，实现工程建设的信息化管理。

3  BIM技术在工程总承包模式下创新应用

BIM技术不再像CAD一样只是一款工具性软件，而是一种全新的平台化虚拟建造解决方案，是一种实现智慧建造的管理平台。它利用建模软件，把真实的建筑信息数字化，并以此为基础构建虚拟的数字建筑，附着在数字建筑上各项业务管理形成集成化平台，让工程项目各干系人都能够共享建造过程的各种信息，真正将BIM创造的数字建筑模型应用价值发挥到最大。

3.1 BIM在设计阶段的应用

正向的BIM设计，在三维场景下利用三维模型和其中的数据信息，自动生成所需要图档的过程。欧美国家建筑行业早已进入BIM时代，国内的BIM技术应用较晚，应用形式还比较初级，更注重表现形式，先完成施工图，以施工图为基础建立三维模型，实际上就是“翻模”，相当于逆向设计。由于BIM软件的关键基础是Revit的族库，软件起源为欧美，自然是按照他们的国情设计流程开发，与国内设计市场存在较大差别，加之软硬件工作效率和性能、软件数据的标准、Revit对族库的管理较为严格等因素制约，国内工程竣工文件以纸质版档案为主，没有对工程档案有关三维BIM技术文件进行强制要求，推进过程中还涉及数据标准体系、管理文化、制度流程、时间成本等技术和管理上问题，因此设计阶段BIM的优势不明显。

目前，国家正大力鼓励工程总承包，促进设计与施工深度融合，由设计院牵头的工程总承包项目将为设计阶段BIM技术的应用提供更多可能。例如亚洲最大的垃圾发电厂 “老港再生能源利用中心”，应用BIM技术使其在设计过程中节约了9个月时间，通过对数据模型的设计深化，在节能减排、绿色施工方面收到了不错的效果。总高632米的上海中心大厦为超高层摩天大楼，完全基于BIM平台进行设计，其中CFD能源分析使造型与性能达到方案最优，荷载减少约24%，节省投资3.5亿元。

3.2 BIM在施工阶段的应用

在工程项目全生命周期中，施工阶段运用BIM技术带来的价值最为明显，也是目前应用最广泛的。BIM技术在施工过程中与项目管理系统集成、与VR、AR等人工智能技术结合、与二维码和电子射频等物联网技术结合、与3D打印结合、与施工现场智慧工地管理結合、与装配构件和建筑工业化发展相结合将产生广阔的使用场景和应用价值。

BIM技术在工程量复核、成本优化等方面具有快速准确的优势，指导企业合理运用不平衡报价可以获取更精准收益;同时基于推行BIM技术的实践需求，一些地方政府和建设单位还出台了对BIM运用于工程投标的加分政策;可以提高施工企业在对外投标中的中标机率。通过三维仿真技术的计算、演示与监测、钢筋下料、管线校检、施工模拟、模板配置等各施工作业环节，获得最优的施工方案。

在施工准备阶段，BIM可以进行检查碰撞，做到事前预防，减少过程中变更，技术交底实现可视化更加直观;实现工期、人力资源配置、施工方案、设备材料的信息分析管理前置，提前对施工空间环境、方案进展流程、施工工藝过程进行动态模拟，为高质量的项目策划提供保障。施工过程中，利用快速算量的优势进行多算对比，实现过程成本管控。例如钢结构以及装配式预制构件植入RFID芯片，构件从加工、出厂、运输、堆放、吊运、安装、运维等整个实时状态通过芯片定位和二维码就可以实现状态数据储存云端，管理人员随时都可以通过BIM+PM/ERP的管理系统实现信息共享，可以查看任何一个部位的施工参数及当前进度情况，让施工管理更加精细化。

最近几年BIM技术在超高层建筑、轨道交通、市政设施建设、机场航站楼、场馆精装修、港口码头、大型会展中心、城市综合体、影剧院、体育场等各类工程施工中广泛运用，取得了良好的综合管理效益。例如：施工阶段运用BIM的成功案例中国第一高楼上海中心大厦，应用3D扫描、3D协调、4D模拟施工、机电安装模拟、可视化方案分析等工具，提前发现并解决纠错的碰撞点数超过10万个，保守估计可节约费用超过1亿元。特别是在复杂构件如玻璃幕墙安装中，通过对幕墙A1系统逐步到A5系统的4层级优化，创造了2万多块玻璃幕墙板块到达工地现场安装后“零返工”的惊人记录。该项目获得国家级三星级绿色建筑设计评价标识、美国绿色建筑LEED-CS铂金级认证，并成功入选2016年MIPIM大奖项目。

3.3 BIM在运维管理阶段的应用

在工程项目交付使用后的运维阶段，BIM技术需求非常大。随着物联网技术的高速发展，物联网已经被视作继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次革新。将物联网技术和BIM技术相融合，并引入到建筑全生命周期的运维阶段，发挥其绿色智慧的管理共享平台功能，会带来巨大的经济效益。超高层建筑综合体上海中心，通过引入全生命周期的BIM应用，在运维管理阶段将BIM信息模型与综合集成管理系统（IBMS）、物业管理系统、设施设备管理系统相整合，通过信息对比、统计、分析等技术，为物业运营管理提供决策支持，实现对设施设备的4D实时动态监控管理，形成集结构、系统、服务、管理于一体的、新型的超高层运维管理服务模式。通过大数据分析，提供楼宇运行自适应解决方案等，最终形成高效、绿色、节能、智慧、和谐的超高层建筑管理模式。

4  建议

未来建筑业从劳动密集型向技术密集型转型升级，将朝着装配化、绿色化、信息化、工业化方向发展，在工程总承包模式下，BIM技术在全过程建设管理过程中将发挥更大的应用价值。为更好地推动BIM技术的应用，有如下研究建议：

①借鉴国外IFC标准，以主流应用事实数据标准为基础，合理找准国家标准制定时期，深化完善形成本土化的BIM标准。比如：中国铁路BIM联盟成立五年来编制了十多项铁路IFC标准。

②与管理软件集成应用，提升建筑业信息化水平。以BIM为基础，开发BIM+3D、BIM+人工智能、BIM+PM/ERP、BIM+IBMS、BIM+LOT等，组成一个开放的大数据集成与应用平台。

③创新全生命周期管理。充分利用BIM的可共享性及可管理性等特性，串联工程项目全生命建造周期，以开放、互联、协调、共享的理念，突破以往传统管理技术手段的瓶颈，创新BIM技术应用价值，以信息化带动工业化，培育数字经济新动能，从而带来项目管理革命，实现机械化换人、自动化减人、智能化无人的建筑工业产业转型升级。

参考文献：

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