浅谈BIM技术在工程变更管理中的应用

李怀坤 李晓萌 宫彦入 李华 高磊

摘要： 由于建设工程项目的复杂性、长期性、动态性等特点，工程变更是不可避免的，工程变更会影响到工程项目的三大指标：质量、进度、成本。而传统的工程变更管理存在信息化手段落后等问题，不利于工程变更的管理，通过结合建筑信息模型—BIM技术对传统工程变更管理进行优化和改进，消减工程变更带来的不利影响。

Abstract： Due to the complexity， long-term and dynamic characteristics of construction projects， engineering changes are inevitable. The engineering changes will affect the three major indicators of the project： quality， schedule and cost. However， the traditional engineering change management has some problems， such as the backwardness of information methods， which is not conducive to the management of engineering change. It optimizes and improves the traditional engineering change management by combining with the building information model（BIM） technology， and reduces the adverse effects caused by engineering changes.

关键词： 工程变更；管理；BIM；图纸会审；文档管理；IFC（工业类）

Key words： engineering change；management；BIM；drawing review；document management；IFC（industrial）

中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）10-0163-03

1 工程变更简述

工程变更是指在工程项目建设过程中对部分或全部工程在材料、功能、构造、尺寸、工程量及施工方法等方面做出的改变，工程变更从一定程度上讲属于合同变更，也就是对合同约定内容进行的改变[1]。

工程项目具有一般项目的典型特征，主要包括：长期性、复杂性、动态性。长期性是指工程项目的设计、建设、运营和维护周期较长；复杂性是指工程项目技术的复杂性、工程项目目标的复杂性、工程项目交易及生产过程的复杂性、工程项目组织的复杂性和工程项目环境的复杂性；动态性是指在实施过程中，工程项目的环境和条件是一直变化的。正是由于建设工程项目的这些特点，工程项目在实施过程中所发生的变化是不可预料的，所以工程变更的出现是不可避免的。

1.1 工程变更的影响

工程变更是影响工程项目三大目标的关键因素，还会影响参与项目的各组织之间的关系，甚至引起各组织之间的合同纠纷。

工程变更是项目投资目标失控的主要原因，影响项目投资的合理使用。据有关资料研究表明：工程变更会导致工程造价的增加，增加的金额达到了合同金额的10%以上，有的甚至超过100%[2]。

工程变更对项目进度的影响主要在施工阶段，变更的产生将打乱施工进度计划安排，甚至使施工工序发生变更，影响施工组织的有序性，最终对整个项目进度产生影响。

工程变更还会造成项目质量等的改变，特别是发生在重要构造部分的变更，将影响建筑结构整体的强度和耐久性。

工程变更也会引发合同纠纷，项目相关利益方因自身利益产生纠纷和矛盾，甚至升级为仲裁、诉讼等合同纠纷，不利于工程项目的顺利实施。

1.2 工程变更管理中存在的问题

目前工程变更管理的方式和方法还处于比较落后的地步，因此效率十分低下，应该通过新技术和新方法的利用，提高管理水平，实现变更管理的信息透明化和公开化。

1.2.1 工程变更管理信息化效率低下

工程变更管理的信息传递基本以人工运输纸质文件形式进行，导致工程变更信息交流与管理对计算机等现代技术的利用不足。并且由于工程项目各参与方之间的信息交流主要靠纸质文件，造成工作效率低下，信息传递的周期较长且易发生信息的丢失，导致工程变更管理的信息交流不畅，最终造成工程变更管理的失控。

1.2.2 工程变更程序复杂

由于建设工程项目复杂性的特点，参与建设工程项目的人员众多，工程变更涉及的各方面人员也较多，主要有开发商、管理方、承包商、政府管理部门等。某些工程变更的主要单位责任意识不强，在管理过程中出现很多问题，导致工程变更过程较为复杂，最终造成了结算进度缓慢和工作效率低下。

1.3 工程变更管理程序

提出工程变更、审查和批准工程变更、制作和签发工程变更文件、工程变更的实施和检查等过程[3]。

2 BIM技术简述

2.1 BIM技术的概念

BIM即建筑信息模型，是以工程项目各项相关信息为基础，建立三维的数字信息模型，以数字信息仿真技术模拟建筑物的真实信息，是工程项目物理和功能特性的数字表达。BIM模型中包含了建设项目全生命周期的结构及构件信息，还包括施工管理、运营维护等信息，可以说是以数字模型为基础搭建的各类信息资源共享平台，确保了建设项目各参与方之間信息传递与交流的及时性和准确性，提高效率、节约成本，有利于建设项目全生命周期的协调与控制。

2.2 BIM技术特点

BIM技术主要具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点。

2.3 BIM技术在建筑工程领域中的价值

在建设项目全生命周期中，BIM技术在设计阶段、施工阶段、运营阶段可进行以3D数字信息模型为基础的进度、成本维度上的4D、5D技术理论的设计管理与控制，有利于建设项目的顺利实施[4]。

2.3.1 BIM技术在设计阶段的应用

在设计阶段，利用BIM模型可视化的特点，可以将传统抽象的二维图纸立体化，通过构建3D模型使设计成果直观化，有利于项目参与各方对项目的认识和决策更加准确高效。其次BIM技术可以将项目的所有数据信息整合在3D模型中，进行碰撞检测以解决各专业之间的碰撞问题。

2.3.2 BIM技术在施工阶段的应用

在施工阶段以BIM技术独特的三维可视化模式和信息整合能力，可以实现对施工质量和施工进度的严格管理。并且可以利用模拟施工技术，在项目实际实施前进行施工进度与成本的控制模拟，以3D模型为基础建立时间维度上的4D模拟施工动态进程，标记出施工进程的重要時间节点，可以作为实际施工组织安排和进度计划调整和管理的依据[5]。

2.3.3 BIM技术在运维阶段的应用

将项目的资产、设备等信息输入三维数字模型中，并在运营维护过程中进行信息的更新和补充，实现运营管理的动态化，制定出合理的运营管理方案。

3 BIM技术在工程变更管理中的应用

3.1 设计变更

设计变更是指建设项目在实施过程中因设计图纸的不完善和错误而做出的变更，完善工程设计和纠正设计错误，从而保证建设工程项目的设计和施工质量。

3.1.1 设计变更的影响

设计变更的发生将会直接影响到建设工程投资成本，且设计变更发生的时间越早，投资成本受到的影响越小。设计阶段也是控制工程质量和成本的最重要、最有利的阶段，据有关资料显示：一项合理的设计可以使工程造价成本降低5%-10%，甚至达到10%-25%。

3.1.2 图纸会审

在工程项目实际实施之前，在施工图设计完成后，建设单位通常会组织工程项目的各参建单位进行图纸的熟悉和审查，即图纸会审。

3.1.3 传统图纸会审存在的问题

由于传统CAD二维图纸的不形象、不直观的缺点，在图纸会审的过程中往往会有疏忽遗漏的地方，导致设计缺陷不能及时被发现。尤其是一些细节，如错综复杂的管线碰撞检查，由于二维图纸的局限性，审图人员难以做出准确的检查和判断，导致最后在实际施工过程才发现问题的存在，造成工程设计变更，给工程项目的质量和成本带来不利影响甚至极大损失。

《中国商业地产BIM应用研究报告》中的调查问卷里针对“是否有因图纸存在重大错误导致改正成本超过100万元”这一问题的调查结果显示：有超过30%的受访者碰到过改正成本超过100万人民币的招标图纸问题[6]。

3.1.4 BIM技术在图纸会审中的应用

BIM技术具有可视化、协调性等特点，利用BIM技术构建的三维可视化数字信息模型，可为图纸会审人员提供直观形象的信息交流平台，有助于提前发现并解决图纸中存在的设计缺陷问题，从根源上规避了设计变更产生的风险（如图1所示）。特别是碰撞检测可以自动发现解决因各专业人员之间缺乏信息交流而造成的管线碰撞问题，甚至在设计阶段依靠BIM技术提供的信息交流平台进行各专业设计的协调，发现并解决设计中存在的问题，有效地防止工程变更带来的不利影响。

3.2 工程变更中的文档管理

工程变更实际上是对工程合同的相关内容进行变更，所有的工程变更文件、资料都是工程合同的重要组成部分。合同是工程项目各参与方义务履行和权利保障的重要依据，各种工程变更文件和资料更是后期结算和索赔的重要依据，所以工程变更产生的各种文档都应进行妥善的文档管理，防止丢失损坏，方便查找。

3.2.1 传统文档管理存在的问题

传统的建设项目文档管理系统是根据工程各参与方的内部需求建立的，即使在某个参与方内部，文档管理也是按照不同职能部门的划分来进行管理的，所以容易存在信息孤岛，不利于工程项目信息的及时更新于交流。

3.2.2 BIM技术在文档管理中的应用/基于BIM的建设项目文档管理系统

基于BIM技术实现建设项目文档的集成信息管理可以在建设项目工程变更管理中快速进行各种变更文件的记录、更新和查找，实现相关变更工作的基础文件、资料等的收集和整理，作为后期变更管理的重要参考。

①基于IFC标准进行数据交换及协作。IFC标准即Industry Foundation Classes（工业基础类），是已经被国际标准化组织（ISO）登记的正式国际标准，也是不同BIM系统和软件之间实现快速便捷的数据交换的重要标准和桥梁，可以说是BIM技术快速发展的关键因素。

②基于BIM的文档管理系统的可行性。随着BIM在建筑、设计、施工及设施管理（Architecture Engineering Construction/Facility Management，AEC/FM）领域的应用和发展，越来越多如计算机辅助设计CAD、进度计划系统、成本估算系统及文档管理系统等基于模型的系统被开发出来进行项目信息集成，依靠创建的项目模型，在建设项目全生命周期中提供不同软件系统之间进行信息共享的平台。[7]

基于BIM的文档管理系统的关键就是项目模型对象与文档信息之间的关联关系，而IFC标准框架中所包含的类（Classes）可以用来进行文档关联，且IFC标准还可以作为不同软件、系统所定义的不同数据类型的交换过程的统一规范[8]。

BIM平台本身提供支持已有各类不同功能软件、系统的数据交互的开放性接口，建设项目文档管理系统与BIM环境的集成只需通过增加可按照统一标准（IFC标准）实现不同类型数据交换的数据交换层即可（如图2）。

4 结束语

BIM技术是近些年来在建筑行业兴起的新技术，在越来越多工程项目中的应用已经证明了BIM技术的优越性和先进性，将BIM技术引入工程变更管理中，必将给传统的工程变更管理方式带来新的发展。本文主要从设计变更、文档管理两个方面浅谈了BIM技术在工程变更管理方面的应用，并且笔者相信在不久的将来，BIM技术必将给传统工程变更管理带来颠覆性的改革和发展，实现在工程管理中的全面应用。

参考文献：

[1]王万忠.施工单位如何管理工程变更[J].河南机电高等专科学校学报，2008.

[2]李永强.建设项目工程变更全过程管理研究[D].北京建筑工程学院，2012.

[3]梁亮.监理工程师在施工阶段的工程变更管理[J].山西建筑，2005.

[4]余欣.BIM技术在工程管理中的应用[J].居业，2016.

[5]段剑.浅谈发挥BIM技术在工程管理中的应用[J].中国高新技术企业，2015.

[6]颜承锋、白杰.BIM技术在贵州万达职业技术学院项目施工阶段的应用研究[J].施工技术，2017.

[7]Carlos H . Caldas ， Lucio Soibelman and Les Gasser . Mehodology for the Integration of Project Documents in Model-Based Information Systems[J]. Journal of Computing in Civil Engineering，2005.

[8]姜韶华，李倩.基于BIM的建设项目文档管理系统设计[J].工程管理学报，2012.