BIM商业经济效益应用对项目全生命周期的影响研究

李雪坤

(上海建安化工设计有限公司，上海 200437)

0 引言

近年来，BIM技术在建筑行业得到了广泛的应用，并成为建筑市场重要的竞争工具。但关于BIM到底是什么以及建筑工程项目使用BIM可以获得什么效果与作用仍未定论。例如，有人认为BIM是设计工具，也有人认为BIM是管理系统。根据GB/T51212-2016《建筑信息模型应用统一标准》中的相关定义，建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)指在建筑工程及设施全生命期内对其物理和功能特性进行数字化表达，并据此设计、施工、运营的过程和结果的总称。

BIM通过输入过程数据信息实现信息共享，为项目设计、施工、运营等管理决策提供依据。BIM源于数据，但并非对数据的简单收集，包括数据积累到信息集成直至实现商业经济效益的全部过程，是运用数字化技术对设计、施工、监理、建设、运营进行全过程管理的整个体系。对于设计人员来讲，BIM是各专业设计得心应手的工具；对于施工单位来说，BIM是施工组织不可或缺的软件支持系统；对于建设方及管理者而言，BIM是一套完善的项目管理系统。通过这一管理系统，建设单位、设计单位、施工单位、监理单位等项目相关方使用同一建筑信息模型，实现项目过程及成果的可视化，进行建筑物的精细化建造，达成建筑工程使用BIM的最终目的——通过BIM技术的运用实现其商业经济效益，具体表现为减少设计失误、提高设计质量、节省项目成本、缩短项目周期、提升企业生产力与综合竞争水平。

1 BIM应用层次分析及发展现状

BIM应用可分为模块、信息、商业经济效益3个层次(如图1所示)。其中，模块是项目过程数据的积累，是最基础的内容，也是BIM的根本，数据要求正确无误、及时输入且数据来源唯一，以确保使用中的一致性。大量基础数据的积累以及提前预设的各种要求及条件，经过系统统计、分析、汇总形成各类项目信息。商业经济效益的体现以数据及信息为管理基石，是BIM最高层次的运用，也是BIM的最终价值所在。

图1 BIM应用三层次

自20世纪70年代提出BIM理念至今，BIM技术发展经历了产生萌芽、认识发展和实践应用3个阶段。今天的BIM不仅仅是一个设计软件，更是一种管理手段，是实现建筑业精细化、信息化管理的重要工具。在国外，90%以上的建筑师事务所正在使用BIM。20世纪90年代中期，我国开始关注BIM，并陆续在某些大规模标志性的建筑项目(如上海中心大厦)建设中加以运用，取得了一定效果。经过20年的发展，BIM在国内得到了较为广泛的应用，尤其是在水电行业的应用极广。国内规模化的水电设计院(如华东院、中南院、中水东北院等)在大大小小的水电站设计中都采用了BIM设计。与此同时，各省市民用建筑院根据住建部编制的建筑业“十二五”规划中提到的“BIM作为发展的核心竞争力”要求，全部或部分采用BIM技术，通过BIM平台的协同设计，提高了设计质量，降低了项目成本，项目管理水平也相应提升。综上，在用户使用数量比例上，我国与国外还有一定差距，但是在应用程度上与国际同行已处于同等水平。

2 BIM商业经济效益在项目全生命周期影响体现

项目全生命周期包括项目决策阶段、项目实施阶段及项目使用阶段(如图2所示)。BIM技术的应用使得其商业经济效益贯穿于项目的整个生命周期。

图2 项目全生命周期图

2.1 项目决策阶段

项目决策阶段涵盖业主提出初步项目意向到项目正式立项，包括预可行性研究、项目建议书、可行性研究报告批准的阶段。在项目决策阶段，设计院在完成预可、可研报告时就开始采用BIM技术，将技术方案从晦涩枯燥的文字转化成直观具体的三维可视化构建模型，从而使拟建项目形象地展现在业主面前，有助于业主充分理解设计思想，提高业主与设计人员之间的沟通效率。通过沟通完善模型进一步体现业主要求，以三维模型这一直观的设计语言表现出来，使之既符合业主要求，又满足国家相关规范标准要求，而且通过过程中对不同技术方案的比选，最终可以选定最优化的方案。在此过程中，BIM的应用不仅提高了沟通效率，节省了时间成本，并且确定了既符合业主要求又满足规范要求的项目建设方案，为后期项目实施及运营奠定了良好的基础。

2.2 项目实施阶段

项目实施阶段包括设计阶段、施工阶段(含采购招标阶段、交付前调试)以及竣工验收。在此过程中，不仅有设计人员运用BIM设计，也包括施工单位对BIM的应用，还包括业主项目管理者、采购、造价、材料管理人员对BIM的运用。所以，该过程中使用BIM的相关人员涉及方方面面，其商业经济效益也体现在不同层次与阶段。

2.2.1 协同设计，碰撞检查，避免返工

BIM的协同设计功能将各种数字模型信息整合为单一的建筑信息模型，实现了单一数据平台上各个工种的协调设计和数据集中。BIM能够随时提供三维视图，通过动态仿真及可视化帮助相关人员做出精准设计；数据来源唯一性确保相关人员使用数据的一致性，各专业在同一平台上实现了大量的设计复用与真正意义上的协同设计，能够有效提高设计效率及设计质量。

BIM碰撞检查分为硬碰撞(实体与实体之前的碰撞)检查与软碰撞(实体之间并不碰撞，但间距与空间无法满足施工或将来运营操作的要求)检查，现实际运用中多侧重于硬碰撞检查。

碰撞检查往往并不涉及规范问题，多是与专业配合相关或属于空间高度冲突，一般在传统的单专业校审中极难发现，与传统CAD设计相比较，BIM更具有优势。通过碰撞检查可以进一步优化净空高度，优化设备布局，优化管道桥架布线位置，大大减少“错、碰、漏、缺”现象，提前规避传统设计中水电、暖通及建筑、构件间相互冲突只能在施工过程中现场发现并修改的弊端。从理论上讲，BIM碰撞检查可以实现100%避免碰撞。通过碰撞检查，大大减少了设计图样交付后的设计变更，最大限度地避免了因设计问题而产生的现场返工和工程签证，对于加快施工进度、降低现场管理负荷、消除预算外变更发挥了关键作用。

在管线碰撞检查中，BIM可以为所有项目相关人员提供整体项目直观的视图，从而可以进一步促进设计决策，完善施工图样质量管理，为未来施工制定策划以及日后对设施的管理与运营奠定基础。

2.2.2 施工招投标、建筑材料采购、资源合理调配的影响

(1)BIM商业经济效益在施工招投标过程中的体现。对于施工招投标来讲，招标方提供的三维施工图模型可以有效避免招投标双方对图样的误解，避免对工作内容产生分歧。BIM模块可以实现快速、精准提取相关数据，避免大量的手工统计计算及重复劳动，减少漏算或错算工程量。通过有效模拟，招标方可以精确测定工程量清单，基本确认工作总量，做到心中有数，确定的标底相对合理，有利于在与投标方博弈中占据主动，有效控制成本。投标方根据项目具体要求并结合过往项目经验，运用信息对比技术，寻求适用于本企业更恰当、更科学的施工方案，有效整合企业资源，确定有竞争力的施工组织方案，提高自身竞争力。

(2)BIM商业经济效益对于建筑材料采购及资源调配的影响。建筑材料在整个工程施工成本构成中大约占总成本的50%以上。造价人员或材料计划有员可以通过BIM系统将建筑物所需材料按特性(材料种类、大小、规格型号、材质、颜色、数量等)进行区别统计。所有构件、设备材料信息都可以从系统中自动计算提取，可以减少人工统计时间及成本，且最大化地减少人为失误。

BIM模型中可以提取每个工序所需每种构件的具体数量，以此安排点对点供货，实现每个构件、设备材料精准卸货，一次到位，有效提高各工序各专业配合度，减少二次搬运成本与风险。

将进度计划信息输入BIM系统，将时间与空间整合成为一个可视的4D平台。该平台不仅可以直观模拟现场形象进度，还可以通过过程资料数据的录入、统计、分析，对所需资源情况实时控制和预警，有利于材料管理和控制，如根据清单确定模板实际数量，及时调配进出场数量及堆场位置，既满足现场周转需要，又方便施工过程中就近使用，实现对进度、资源、质量的统一管理，从而节省工期、节约费用。

同时，系统将按项目进度提供下期所需招标、采购清单计划，结合构件、设备材料供货周期，进行大宗、分阶段的采购，减少材料采购成本，分阶段采购可以尽量减少库存，降低库存管理及库存积压成本。

2.2.3 对过程成本控制实现精细化管理

如前文所述，应用BIM技术可以提供自动化计算工作量，从而使造价人员可以方便、客观、准确地获取工作量清单，确定工程控制价。在传统的项目成本控制中，“预算价格”“结算价格”是项目各方关注的重点。过程控制人人都讲，但是如何实现控制却是一个难题。运用BIM技术，可以实现多维度多算对比，将BIM与时间维度结合，赋予每个构件单体以时间信息，则可以在任意时间对实际成本、预算成本进行对比，直观体现某时点盈亏状态，作“赢得值”分析。不仅如此，将BIM与工序维度结合，则可实现工序的成本对比，从而发现超支工序，有的放矢，制定针对性措施，对超支工序单元进行成本纠偏。

BIM模型参数化设计特点，使得BIM随着项目设计的深化、施工的进展而不断丰富完善，而BIM的全过程数据信息的管理将过程中设计变更、工程签证等的即时录入更新，在项目竣工时BIM已成为包括项目建设过程的所有信息的模型，业主方、施工方可以在结算时快速检索所需信息，减少结算争议，提升结算能力，节约结算成本。

2.2.4 虚拟施工，优化方案，规避风险

运用BIM技术可建立施工过程模型，体验虚拟施工、施工过程控制、成本控制，对施工方案进行论证和优化。通过可视化模拟分析，对施工重点、难点、关键部位、施工现场平面布置等进行模拟分析，预测工程中可能遇到的问题，不断优化施工方案，提高计划的可行性。如在塔吊施工中，通过借助BIM技术模拟现场具体施工环境，通过测算塔吊的活动范围及模拟操作，确认回转半径及摆动臂活动轨迹，从而选择最合适的吊装设备，确定设备的科学占位点、减少二次搬运，提前发现施工现场安全隐患，充分暴露塔吊施工对周边同步施工的影响程度，以科学组织施工工序，减少浪费，提高工程质量，提升安全管理水平，降低工程成本。现场采用三维模型作为辅助方式进行可视化技术交底，有利于施工人员迅速正确地理解施工方案，为后期提高施工效率奠定基础。

此外，BIM技术还可以根据将要施工的建筑各项物理信息，对有可能出现的不利于施工的因数和风险进行分析，采取有效的预防措施。

2.3 项目后评价阶段

项目后评价阶段即项目运营阶段。目前存在一个误解，即在项目投入运营后BIM就没有用处了，实则不然。对于自用型的业主来讲，建筑投用后，BIM中的空间跟踪、资产管理维护、状态记录、灾难模拟将发挥重要的作用。运营中的改扩建及设备维护更新等信息也应及时录入BIM系统。建立完善基础数据库，为建筑物运营管理提供数据支持，这不仅可以降低运营成本，还能为今后新建类似项目确定方案、节省资金奠定基础。

3 结语

BIM商业经济效益贯穿于项目整个生命周期并发挥着重大的作用。随着BIM的应用，设计院、工程公司、施工单位等相关方将培养出一大批具备团队合作精神的BIM应用技术人员，设计质量、施工水平、项目管理水平都将得到改善，国内建筑行业与国际建筑行业综合水平差距也将逐渐缩小。同时，基于同一行业规范的运用必将提高国内设计院、工程公司、施工单位在国际建筑市场的竞争力。相关竞争力的提升进而带动更多资源加入对BIMR的运用及二次开发中来，BIM运用深度与广度的发展必将为其商业经济效益带来更为深远的影响。

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑信息模型应用统一标准：GB/T51212-2016[S].北京：中国建筑工业出版社，2017.

[2]陈宇军，刘玉龙.BIM协同设计的现状及未来[J].建筑设计，2010(2)：26-29.

[3]纪博雅，戚振强，金占勇，等.BIM技术在建筑运营管理中的应用研究——以北京奥运会奥运村项目为例[J].北京建筑工程学院学报，2014(1)：68-72.

[4]浮鹏.浅谈BIM技术在建筑设计和项目施工及管理中的应用[J].科技创新导报，2015(33)：180-181.PMT