基于BIM技术的装饰装修工程施工过程管理研究

祝 轲，罗文剀

（1.中铁二局集团装饰装修工程有限公司，四川 成都 610031；2.成都大学，四川 成都 610106）

0 引 言

BIM（Building Information Modeling）在我国经过了 10 余年的发展，已逐步融入到建筑行业的各个方面，采用 BIM 解决实际工程问题及辅助进行建设管理的工程项目数量在不断快速增长。《中国建设行业施工BIM应用分析报告（2017）》中提到超过半数的受访企业已成立了 BIM 相关组织，其中更有 17.2 % 的企业公司层和项目层都建立了BIM组织。而从企业对 BIM 的投入情况看，投入资金 10～50 万元的企业占比最高，达 18 %［1］。

随着我国国民经济水平的稳步提升，人民群众对装饰装修的要求也在不断提升，促进了装饰装修行业的快速发展。随着行业发展及竞争的加剧，信息化成为行业摆脱传统模式进行转型升级的重要基础。

由于在国外装饰装修工程的独立性较弱，并未形成独立的行业，因此针对装饰装修的 BIM 应用发展尚没有其他专业一样迅速，相关研究也基本处于空白阶段。在国内随着 BIM 的不断推广，装饰装修行业也越来越多地接触到应用 BIM 的项目。而在面对 BIM 应用已经较为成熟的其他专业时，装修装饰施工企业的信息化基本停留在管理信息化和技术信息化互相孤立的阶段，BIM 应用规划、管理标准等规范文件的缺乏，无成熟案例可供借鉴［2-3］，装饰装修基础族库的缺失等都表明装饰装修 BIM 应用还处于探索阶段。

1 装饰装修工程施工管理面临的挑战

装饰装修工程作为房屋建筑工程中直接与使用者日常接触最为紧密的一项分项工程，面临着与其他专业工程显著不同的作业环境。

1.1 设计方案变更频繁

装饰装修工程是一项将工程与美学相结合的工作，在装饰装修工程的设计、施工过程中将不可避免地与业主产生频繁的沟通与交流。在传统的装饰装修工程中，业主对设计成果的确认往往只能依据数量有限的效果图进行评判。这就导致在施工过程中，随着工程的逐步开展，业主方能更加全面、直观地评价设计方案，使得实施成果与业主的设想出现偏差的可能性变大，容易造成较大范围的拆改，让工程各参与方矛盾加剧，造成人力、时间、成本的损耗增加。

1.2 各专业交接面多

装饰装修工程在实施过程中根据业主要求的不同，往往包含数量众多的分包专业，同时还需要与土建结构、机电等各专业进行协作。专业之间普遍存在相互影响、穿插施工多的情况，这就导致在传统管理模式下，项目的协调管理任务量大、管理困难。

1.3 材料管理难度大

相对于土建工程土、石、砌块、钢筋、水泥几种主要材料而言，装饰装修工程使用的材料品种数量在不同的数量级之上。而且随着社会及科学技术的不断发展，应用到装饰装修当中的材料种类也会不断增加，同时装饰装修材料的使用也十分讲究就地取材，这就使得不同地区可使用的材料库是不同的。在材料的使用过程中，尤其是饰面材料的使用，由于材料自身的瑕疵以及二次加工等原因造成的损耗往往在 5 % 之上，甚至能达到 20 %～30 %。对于部分不规则形状以及天然的材料，其来源有限，往往需要经过多道工序方能成型，即使批量加工一般也要定制，部分材料甚至要特制，因此供货周期一般较长［4］。这就使得装饰装修工程的材料管理难度高于其他分项工程。

1.4 施工精度要求高

业主对装饰装修工程的成果的敏感性在各分部分项工程中排在最前列。这使得装饰装修工程在对完成面空间位置的控制精度方面不同于结构工程的厘米级，甚至需要达到毫米级。尤其是收边收口的部位，少量的偏差都容易导致美观性受到明显影响。

1.5 手工作业多

当前国内的装饰装修工程施工过程中，施工精度的要求高，而装饰装修工程又受到其他专业工程实施成果的限制，大量材料需要在现场根据实际情况进行二次加工以及手工安装。此种状况下，实施过程中机械化施工程度难以提高，施工效率低下，劳动力大量消耗。

上述装饰装修工程管理过程中所面临的挑战有很大一部分是由于缺乏有效的手段进行信息采集、信息集成处理、信息传递而导致的。BIM 的出现为解决这一问题提供了一个可靠的潜在解决方案。如何利用好 BIM 的各项特征，将信息进行高效集成和使用是装饰装修企业需要探索解决的问题。

2 装饰装修工程施工管理信息传递分析

针对装饰装修工程设计方案变更频繁、各专业交接面多、材料管理难度大、施工精度要求高、手工作业多等特点，通过对装饰装修施工项目的调查和研究梳理了其业务流程并对工程施工管理信息交换进行了需求分析。

2.1 装饰装修工程业务流程梳理

装饰装修工程执行过程中所涉及到参与方较多，各方之间的交互频繁，且在不同的项目中，不同参与方之间的关系也会有所变化。因此在本文中仅按照理想的项目执行流程进行梳理，尽可能反映装饰装修工程项目执行过程中的主要流程。此外，装饰装修工程一般包含两种类型，一种是针对新建项目，另一种是针对既有建筑的改造项目。因新建项目所涉及参与方更全面，流程更完整，故本文仅针对新建项目进行流程梳理。

与其他专业不同，由于项目业主会在日常使用中直接接触装饰装修工程的最终成果，而且从审美角度而言，不同业主会有不同的要求。因此装饰装修工程在实施过程中，尤其是在施工过程中往往面临着大量来自业主要求的修改和调整。施工方与设计师之间的协同工作频次远远高于其他专业。

Lee，G.等人［5］提出采用 Business Process Modelling Notation（BPMN）方法中的 22 种符号来建立流程图对工程实施进行清晰的表达。在国外的实践中，大部分的装饰装修设计工作是由建筑师完成，并由承包商直接雇佣工人完成施工，因此装饰装修工程流程被融入到建筑的整体实施流程中不会单独呈现。而在我国，装饰装修工程往往被视作一项独立性较强的业务由专业的机构开展设计和施工工作，因此其流程会在建筑整体实施流程中独立存在。其流程如图1所示。

图1 装饰装修工程设计施工流程图

2.2 装饰装修工程施工管理信息交换需求分析

在装饰装修工程中不同角色在施工流程中的不同节点有着不同的信息需求，也能够为其他参与方提供不同的信息。因此明确各参与方在施工管理过程中的信息交换需求便成为有效进行管理的重要基础。例如，对于消防喷淋系统而言，在机电工程中进行管线综合之时由于只针对管线的空间位置进行优化，喷头的型号、精确位置以及朝向等信息并不需要被传递。而在装饰装修工程中，喷头的型号、精确位置以及朝向等信息必须被传递，因为这些参数会影响到天棚吊顶面层的造型、基层的排布等。因此其信息的传递在不同的节点需要分别进行明确。

为了使信息交换需求的表达更为清晰，降低其理解和使用难度，如表1所示，即是经过简化的信息交换需求表模板。通过使用该表能够使各参与方快速地理解及检查己方所传递的信息应包含的内容及精度要求等。

3 基于 BIM 的装饰装修工程施工管理框架

装饰装修行业引入 BIM 技术后，首先对原有装修工程实施对组织方式和工作流程的影响进行了分析，提出了引入 BIM 技术后的一些新的施工管理模式；同时对装饰工程中施工的一些关键性重难点进行了 BIM 技术的运用。最后对 BIM 施工管理平台的运用进行了一些探索和经验累计。

3.1 BIM 对装饰装修工程实施组织方式的影响分析

由于当前国内装饰装修行业的工程人员的 BIM 应用能力较低，且具备相关能力的人员数量也非常有限，同时为了在项目中快速地应用 BIM，在项目中建立独立的 BIM 服务小组是更具可操作性的方案。建立独立的 BIM 服务小组意味着在传统的装饰装修工程的多个参与方之外又增加了一个重要的参与方。

BIM 服务小组在工程实施过程中所承担的职能包括了 BIM 模型的管理、维护、更新，使用 BIM 模型辅助进行各参与方的协调，BIM 信息应用规则的建立等。伴随 BIM 的引入，项目各类信息的集成和应用均需要逐步转移到以 BIM 为基础的信息平台。因此 BIM 服务小组也就成为了项目各参与方信息交互的枢纽，承担着至关重要的责任。纳入 BIM 服务小组前、后的组织方式对比如图2所示。

表1 信息交换需求表模板

图2 BIM服务小组加入前、后组织方式对比图

3.2 BIM 对装饰装修工程管理流程影响分析

由于 BIM 服务小组的建立，在装饰装修工程中的其他参与方均需要与其进行协同工作，因此原有的流程也需要作出相应的调整。在实际应用中，BIM 已经涉及到了装饰装修项目的方案设计、深化设计、材料采购、预加工、预拼装、现场施工等作业流程。

通过在装饰装修设计阶段引入 BIM，能够充分地发挥 BIM 可视化的特质，将设计成果以 VR 的方式向业主进行呈现，使业主能够更为直观地进行体验，并帮助业主快速地进行修改意见的表达以及方案的确认。其作业流程如图3所示。

图3 装饰装修方案设计作业子流程

在装饰装修设计阶段的另一个重要工作便是协调装饰装修设计与机电的深化设计。由于在我国的行业实践中，机电专业的深化设计在很多情况下是交由各专业分包商独立进行的，因此机电各专业之间缺乏有效的沟通与协调，更遑论与装饰装修专业的紧密协同。BIM 服务方的参与为各方协调提供了一个有效的协同平台，为减少或避免后期拆改提供了有效的支持。该子流程如图4所示。

图4 装饰装修施工图设计作业子流程

在施工实施中引入 BIM，能够借助 BIM 的可协调性的特征，统筹不同专业成果的空间位置关系、施工顺序乃至施工段的划分，避免由于缺乏协调导致的拆改与返工，显著地提升施工效率及降低无谓损耗。例如在室内装饰装修的吊顶工程中，涉及到大量的与机电工程协调的工作，包括吊顶基层、转换层与机电管线间的空间避让，消防喷头布局、空调送、回风口与吊顶样式的协调等。在墙、地面工程中，尤其是石材墙、地面，开关、插座洞口、消防栓的位置布局会极大影响到石材的排版和加工，如图5所示，通过引入 BIM 能够很好地解决该问题。

图5 装饰装修——机电施工方案协同子流程

在外装围护结构或内装异形造型结构的施工中，通过利用 BIM 可参数化的特征，能够提升面板的排版效率并针对异形造型进行排版优化。通过 BIM 直接导出的下料清单能够为板材的工业化加工提供参数，实现设计生产的无缝对接。其作业流程如图6所示。

3.3 基于 C/S 架构的装饰装修工程施工管理实施框架

图6 面板采购加工子流程

当前 BI M在工程应用中还面临着大量障碍，如工程人员 BIM 应用能力不足、基于 BIM 成果的协同方式对原有工作习惯构成调整、BIM 成果使用权限混乱等。为了有效地实现各参与方之间的信息传递、提升协作水平、降低 BIM 的应用难度，需要一个 BIM 协作平台作为支撑。该平台需要具备模型展示、模型信息传递、管理过程信息集成、共享、追踪等功能，同时还需具备易上手、跨平台能力强、操作简便的特征。

Client/Server 架构（C/S架构）作为广泛应用的软件系统体系结构，可以充分利用客户机和服务器两端硬件环境的优势，将任务或工作负载在客户机和服务器端进行合理分配［6］。在当前的 BIM 应用过程中，往往面临庞大的通信数据量，三维模型呈现对客户端硬件要求高，网络连接速度及稳定性要求高等问题。C/S 架构能够很好地平衡运算负载及通信量，提升用户的使用体验。

实施框架包括：模型创建标准、协同平台的应用规定、基于 BIM 的工作流程、信息交换需求规则、BIM 服务团队的职责、BIM 具体应用规划等。

4 案例分析

4.1 项目基本情况

中铁大桥局桥梁科技大厦，位于湖北武汉市汉阳区私信生态新城行政办公区。大厦是集桥梁科技研发、办公、国际学术会议、桥梁博览等多种功能于一体的综合体，总建筑面积 95 000 m2，其中机电安装面积 70 000 m2、装饰装修面积 59 583 m2。该项目由中铁二局装饰装修公司负责装饰装修总体设计及施工。

4.2 实施概况

在本项目中，BIM 服务小组首先根据框架对各参与方进行了明确，并对各参与方在项目实施过程中的角色进行了梳理，整理出了本项目的作业流程图，如图7所示。

图7 基于BIM装饰装修工程设计施工流程

在此基础上，通过对当前市场上所出现的各类基于 BIM 的协作平台进行考察，分别从信息集成能力、信息交互能力、跨平台能力、易用性等方面进行评估，最终选取 Revizto 作为本项目的协同管理平台。根据梳理出的工作流程，在平台中对各参与方的角色、信息使用权限等分别进行设置。

BIM 服务方在装饰装修设计过程中主要进行了设计模型的创建、装饰效果呈现、设计协调等工作。在施工阶段，主要进行了施工方案模拟、施工顺序协调，现场辅助交底等工作。

4.3 实施成效

在本项目的实施过程中，BIM 作为协作平台发挥了良好的作用。随着 BIM 技术为各方大幅降低了沟通成本并避免了大量返工，各参与方均对 BIM 产生了依赖。业主方在面临现场管理人员不足，管理能力有限的情况下依然能够有效推动项目的顺利开展，确保了项目在比正常情况减少 4 个月工期的情况下按时完工。直接产生了极大的经济价值和社会价值。

通过 BIM 的实施，本项目在装饰装修方案设计，深化设计及与机电专业协同等方面均协助处理了大量的技术及管理方面的问题。其中发现机电深化图纸问题 856 处，机电末端与装饰协调 172 处，配合装饰吊顶净空调整进行管线综合优化 2 824 处。本项目 BIM 的实施获得了包括业主、设计单位、各施工单位的一致认可，实施效果获得了“鲁班奖”评委的肯定，现在该项目已经获得 2018～2019年度施工行业的最高荣誉“鲁班奖”。

4.4 BIM 技术运用的不足

本项目运用BIM技术的不足主要有 3 点。第一，由于国内 BIM 技术在装饰装修专业的运用较少，在本项目实施初期，BIM 团队对业主单位的项目管控能力，和施工单位的协调能力和施工能力不了解，表现出了多种不适应的情况。如：协调不畅，模型成果落地不到位、施工单位对新技术的运用产生抵触情绪等。第二，在本项目的实施过程中，已基本搭建了 BIM 在装饰装修施工管理过程中的框架。但由于装饰材料供应商尚未具备 BIM 技术的应用能力，故没有开展装饰材料预加工，现场进行装配式安装的相关工作。第三，由于业主方及施工方现场管理团队中造价专业人员并未掌握使用 BIM 成果进行造价管理的能力，故在本项目中也并未开展装饰装修工程的造价管理工作。

5 结 论

BIM 在装饰装修工程中的应用为提升效率降低成本提供了有效的途径。然而 BIM 的应用对工程人员的信息技术能力和专业水平以及企业的信息化水平都提出了更高的要求。同时，在宏观层面又缺乏成熟的规范及标准的约束。因此，在广泛开展 BIM 应用之前，相关企业应当在人才培养、硬件配置、组织架构、BIM 数字资源库、管理制度等方面做好准备工作。

本文通过对装饰装修工程施工管理信息传递需求进行分析，探索了装饰装修工程的实施流程，以及其中各个任务的信息交换需求，搭建了信息交互的框架。通过分析引入 BIM 对装饰装修实施组织架构及流程带来的影响，构建了基于 C/S 架构的装饰装修工程施工管理实施框架。通过在中铁大桥局桥梁科技大厦项目中的实际应用，对该框架的适用性进行了验证，为装饰装修工程中的 BIM 应用提供了实施依据与参照标准。在研究过程中仅对装饰装修工程的主要参与方进行了研究，对于装饰装修施工方中的各个细分专业之间的信息传递机制尚未进行深入探索。为了给装饰装修企业，尤其是施工企业构建更为适应中国行业实践环境的基于 BIM 的管理实施框架，在后续研究中，将着重对各细分专业的信息需求、交互环境进行更为详细的研究，更全面地提升 BIM 为企业带来的价值。