基于建筑信息模型（BIM）的建设工程质量管控研究

2018-05-10伍云天谷军黄沁刘磊

建筑与装饰 2018年4期

伍云天谷军黄沁刘磊

1. 重庆大学土木学院重庆 400045；2. 重庆市建设工程质量监督总站重庆 400014；3. 重庆市綦江区建筑工程质量监督站重庆 401420

前言

近年来，随着我国城镇化进程加快，工程数量越来越多，建设规模也越来越大，装配式结构、地下管廊和海绵城市等新兴工程不断出现，对建筑工程质量监管提出了新的要求。但传统的质量监管工作还普遍存在诸多问题，并不能适应建筑业未来发展，主要体现在以下几个方面：①质量监管资源不足，监管效率低下；②监管方法和管理手段落后；③信息化建设各自为政，信息孤岛问题突出；④大数据在质量监管中发挥的价值有限；⑤工程资料管理手段落后等。

因此，本文将结合“建筑工程质量监管现状不能满足建筑业未来发展需要”和“BIM技术正引发着建筑业的新一轮变革”这两个基本事实相结合，提出“基于建筑信息模型（BIM）的建设工程质量管控”的基本构想，即：以建筑信息模型为基础和载体，借助物联网、云计算和大数据等信息技术，通过采集并分析工程建设全生命周期的相关质量数据，建立面向政府行政主管部门、参建方各责任主体、社会相关机构和社会公众的质量管理信息平台，以期促进工程质量治理，提升工程质量监管水平。

1 国内外BIM技术应用与发展概况

1.1 国外BIM质量管理

在工程项目建设中，国外主要在以下两个方面利用BIM技术辅助工程质量管理。

（1）利用BIM做充分的设计综合检查，以降低工程实施时出现质量问题的概率。在欧美等国家，施工团队在施工图设计阶段利用BIM技术进行各种设计检查和复核，通过碰撞分析、模型漫游、虚拟建造等技术，进一步完善设计与施工之间的衔接。

（2）尽力挖掘三维扫描的潜力，配合BIM模型，用以检查工程的施工质量。通过提升三维扫描设备的使用体验，缩短三维成像的时间，降低模型比对的实际成本。

1.2 国内BIM质量管理

在国内，除了同国外BIM应用一样重视设计综合检查之外，国内的团队在其他应用方向上还是有所区别的。由于三维扫描和立体成像技术在应用成本和实践周期上还不能很好地满足国内项目的实际需求，国内的BIM团队正在把更多的精力投放在另外三个方面。

（1）BIM辅助技能培训与技术交底，从源头开始控制施工质量。三维呈现的方式，比起传统的文字加图纸的表达方式，显得更直观而易于理解，能够很有效地提升内容理解效果，工程质量也能够得到一定的控制。

（2）BIM技术结合构件识别技术，建立质量追溯体系。二维码或RFID技术的日渐成熟，让识别构件的效率变得越来越高。许多产品化的BIM平台都已经集成了相关的接口，能够实现实物快速匹配BIM模型，并从中获取相关的构件信息。

第三，BIM平台结合质量巡检，发现问题及时上报。当质检人员对工程项目进行质量巡检时，一旦发现问题，就用手机拍摄下问题照片，配合相应的BIM模型截图，及时上报，提升管理效率[1]。

2 BIM技术环境下的工程质量管理流程分析

虽然传统的工程项目管理模式，管理方法成熟、业主可控制设计要求、施工阶段比较容易提出设计变更、有利于合同管理和风险管理。但存在的不足在于：①项目全寿命周期内的阶段割裂；②项目各目标要素之间的必要关联缺乏；③项目各参与方及团队内部各部门间利益冲突较大；④项目各专业之间割裂严重；⑤各参与者之间的信息交流与沟通不畅等。

而将BIM技术应用到整个工程项目建设当中，从工程准备阶段到投入使用阶段，BIM除了提供建模、数字化平台等技术支持，还具备规范建模标准[2]。

基于BIM技术环境下的项目管理总流程的阶段划分与传统技术环境下相比基本无差异，但对于具体每个阶段的内容会有所差异。具体划分阶段如下：

①规划阶段：此阶段在传统的工程项目建议书和可行性研究报告的基础上，制定建设项目应用BIM的目标，确定BIM的应用，并规划BIM的总体应用流程。②组织阶段：在建设项目BIM的应用目标、应用点和流程设定好后，根据BIM对各参与方信息协同的要求，确定BIM的各参与方并组建实施团队，确定各方职责，制定各方协作的流程。③实施阶段：根据项目进行阶段和参与人员职责划分，建立BIM应用和实施流程，包括调整阶段和信息交换等过程[6]。

3 BIM技术环境下的质量管控需求分析

如图1所示，基于BIM技术环境下的工程项目建设全生命周期应用各有差异，从工程规划、设计、施工、再到运营，BIM扮演着不同的角色。

而在进行施工质量管理和检测时，传统方式一般依照图纸信息对工程现场数据进行测量并对比以确定质量是否符合要求。这往往会增加工程施工时间，相应地不可避免导致施工成本的上升。此外，在传统质量管理中多是从检验批、分部分项工程等从小到大至单位工程进行质量检测和评价，质量信息多以纸质存档，调用和查询不便[7]。

因此，将BIM技术应用到工程项目建设中可利用其可视化、信息化等特点来帮助工程现场的管理人员和施工人员更准、更快、更便捷把握整个工程的具体信息，如是否需要再次购置新的材料、工程施工进度、已施工完的工程主体质量是否合格等[3]。

除了上述内容之外，还可以将BIM技术与现代电子设备如电脑、手机等相结合并运用到工程项目建设全生命周期中进行监督和管理，一旦在施工现场发现问题，其可以实现实时上传和报告，从而达到数字化、信息化的管控目标，并保障整个工程施工质量和现场人员的生命安全[8]。

图1 BIM在工程全生命周期的应用示意图

4 BIM技术环境下的工程质量管控方式

对于 BIM 在监管工作中的具体应用，监督机构可以通过信息化技术首先建立一个信息共享平台，并建立协同机制将相关各方纳入该平台。平台的作用一是信息的及时公开和交换，并且形成多方监督；二是可以对信息进行实时更新和反馈[4]。

监督机构可以利用 BIM 建立集设计方、施工方、业主、政府、采购方和审核方的多方共享信息平台，实现对建筑工程全生命周期的监管，通过其可视化的监管方式、流程化的管理方式，增加信息收集的容易度及准确度，以更好地反映工地现场的真实情况，并提高监督效率。具体而言，监督机构可以根据自身的工作职责和现场监督检查内容，如材料、构配件、设备质量管理、施工过程质量控制、质量验收、工程质量保修期、危险性较大的分部分项工程安全管理、安全生产动态审查管理、安全专项检查或重点部位巡查等，通过结合 BIM的信息、三维、模拟的特点，考虑如何信息化监管[5]。

5 BIM技术环境下的工程质量管控实施环境分析

基于BIM技术的工程质量监管实施环境主要包括以下几个方面：

（1）技术支撑。基于BIM的质量管控，需采用BIM、云计算、大数据、物联网、移动通讯、智能化、AR/VR等信息技术。目前这些技术在其他领域应用较为广泛，在建筑领域也逐渐使用且成效较好，且已基本具备在建筑全生命周期各个阶段的应用与发展[6]。

（2）政策向导。在2003年，建设部就在发布《2003—2008年全国建筑业信息化发展规划纲要》的文件中详细提出，“建筑业信息化是国民经济信息化的基础之一，而管理的信息化又是实现全行业信息化的重中之重。因此，利用信息化改造建筑工程管理，是建筑业健康发展的必由之路”。

（3）传统抽样检查验收存在局限性。传统抽样检验下验收合格的工程，因抽样的随机性及取样比例，存在工程质量隐患的漏判和错判，造成无法及时发现工程质量隐患，导致投入使用后的质量问题投诉。而通过BIM技术能够实现工程项目全生命周期的信息交换和项目全过程的精细管理，为产业链贯通提供技术保障和有效管理模式，促进建筑领域生产和管理方式的变革，保证工程质量水平的提高，推动建筑产业化和可持续发展[7]。