5D 技术在BIM 中的落地应用研究

楚英元，杨绍衡，陈宽，王璠，李青青，刘洪

CHU Ying-yuan1，YANG Shao-heng2，CHEN Kuan2，WANG Fan2，LI Qing-qing2，LIU Hong2

（1.八冶建设集团有限公司；2.中建四局贵州投资建设有限公司）

1 引言

随着建设行业的进一步发展，从传统的手绘一直到现在的BIM 模型，工程技术人员越来越重视工程信息的整合，我们都知道BIM 的目标之一就是完成设计、施工和运维的信息整合[1]。

而5D 现在是信息整合比较重要也是比较直接的一环。项目上的工程材料、进度可以说是项目每天必须考虑的问题，也是直接关注于项目生产产值，所以研究5D 技术的落地，是具有很重要的现实意义。

2 BIM 的应用历程研究

2.1 BIM 带来设计思维的转型

BIM 技术应用首先是设计阶段的应用，然后再考虑在施工、运维阶段的应用，所以在应用历程研究当中首先考虑的就是设计阶段，我们都知道BIM 技术是有八大特性的，特别是在BIM 设计和出图方面，BIM 技术具有很大的优势。

在设计时需要考虑的是把整体BIM模型，完全展示出来，这就要涉及多个专业协同。这样做的优点很明显，直观，展示效果好。但是缺点也是比较明显，空间设计不在是简单，便捷，造成模型体量过大，虽然现在一直在推进轻量化模型，不过在应用的过程中还是没有达到理想中的状态，还是需要进一步优化。

在以前的传统设计当中，考虑的比较少的精细化设计，但是BIM 技术的出现，就越来越注重精细化设计，而且现在BIM 出图可能没有二维图纸出图那么流畅，但是在精细化这一块还是做得比较好。

BIM 设计主要是在于完全的协同设计，每个设计师不再是一个单独的个体，而是一个设计整体。在以后的设计这一块BIM 协同设计将会越发重要，而软件应用也将会进一步适合国内设计行情。

2.2 基于BIM 的施工落地研究

从BIM 刚有萌芽到现在，大部分地区都停留在建模阶段，甚至有很多人士说“建模奴”，其实BIM 的方向是绿色信息，如何用这些信息，将会成为真正的挑战。物料信息，运货信息，造价信息，构件物理信息，化学信息，力学信息，动力信息，布置方位，周围建筑群等，都是我们需要提取的信息，所以建模还任重道远，不应该只是停留在单纯的 建模。

传统的项目管理模式，产生的数据往往存贮于项目管理人员的电脑或者手机当中，难汇总、易流失。真正能够保存下来的数据较少，且不便于分类归纳、分析总结，最终形成对项目管理有用的信息并不多。为提高公司的管理效率和管理质量，八冶建设集团第一建设公司建于2017 年正式引入BIM 技术、2018年8 月引进基于BIM 技术的项目级管理平台——BIM5D。BIM5D 平台的应用为项目管理过程中产生的大量数据找到了一个很好的归宿，并且这些数据可共享、可分析，为项目数字化打下了坚实的基础。工程项目质量、安全、进度管理及材料、机械、人工等管理过程中产生大量数据，经过归纳、分析后形成的项目管理信息，为项目精细化管理提供了支撑和依据。

3 基于BIM5D 应用管理

3.1 基于BIM 应用的目的

项目级BIM5D 平台经历试用、推广、普及三个阶段，目前应用BIM5D 平台的新开工项目普及率为100%。

①建立高效的企业与项目信息交流通道。通过BIM、物联网、云计算及互联网技术的多方面应用，实现公司对工程项目管理实时、动态的全面工程信息掌控。

②通过基于BIM 技术项目级管理平台的应用，实现项目工程信息数字化。实现项目管理过程数据的采集、实时上传、智能分析，并规范管理内容、管理流程及作业工序，加快项目管理标准化的进程，从而实现项目管理精细化。

③为企业决策、绩效评定提供依据支撑。通过对项目数据的分类处理和分析，提取对企业招投标阶段、施工阶段有价值的信息，为企业决策和服务项目打好基础[2]。

3.2 基于BIM 应用整体规划

1）实施步骤

项目管理数字化：建立项目级管理平台，完成项目管理数字化。引进的项目级管理平台必须基于BIM 技术、模块化，具备专业化、实用性和一定的兼容性。企业管理信息化：建立企业级管理平台并打通与项目级管理平台的信息通道，做到信息双向互通，形成企业管理信息化。企业级管理平台必须信息化、在线化，智能化。

2）实施架构

企业项目两级直营的管理模式：基于公司发展规模，暂未设立分、子公司，所有承建的工程项目均由公司直接管理，形成两级（企业级、项目级）直营管理模式；建立企业级BIM 中心，与公司其他职能管理部门平等设置，由公司副总经理分管。BIM 中心设土建专业负责人、安装专业负责人和商务专业负责人各1名，BIM 技术员多名；并根据项目管理需要设立流动BIM 工作站，对新开工工程项目进行BIM 技术指导、培训、协助建站等工作。

3）项目级管理架构

项目部成立项目BIM 工作站，设工作站长1 名和专业建模人员、商务应用人员多名；负责项目BIM 模型的创建、检查、维护和模型导入项目级管理平台及项目管理平台的维护工作。项目部其他管理人员按照项目级管理平台职能要求履行职责，完成项目管理数字化工作。

4 BIM 应用的成果落地

4.1 项目技术管理

项目招投标阶段施工组织设计应用；项目图纸深化、优化；施工方案编制，技术交底可视化、施工质量虚拟样板等；利用BIM 技术解决项目技术难题；项目创优策划等。

4.2 项目管理数字化的前提

1）实现工程实体数字化

众所周知工程项目管理过程就是按照与业主签订的合同要求，在保证施工安全的前提下，在规定的时间内，按照既定的质量标准，完成工程项目施工任务，并向业主交付成果、取得报酬的过程。其标的物就是工程本身，而要实现工程项目管理数字化就必须实现工程实体的数字化，BIM 技术则是实现工程实体数字化的首选途径，这是由BIM 定义来决定的：BIM 运用数字信息仿真技术模拟建筑物所具有的真实信息，是建设工程全寿命期或其组成阶段的物理特性、功能特性及管理要素的共享数字化表达。

2）项目管理过程数字化

在项目管理数字化过程中，仅实现工程实体数字化是不够的，还需要将完成工程实体时的质量、安全、工期、成本管理过程进行数字化。而实现管理过程数字化则需要明确管理程序、管理内容和作业工序，需要根据合同要求将这三个要素通过策划（P）、实施(D)、检查(C)、改进(A)的循环过程规范下来，就是实现项目管理标准化。项目管理标准化的内容一般包括管理程序标准化、管理内容标准化、作业工序操作标准化三个方面。实现管理标准化有利于将管理过程中产生的数据进行科学的采集、上传、分类归纳和分析，从而实现项目管理过程管理数字化打下基础。

3）实现项目管理的数字化

建立基于BIM 技术的项目级管理平台，将工程BIM 实体模型导入平台当中去，再将工程安全管理、质量管理、安全管理、成本管理过程信息与工程实体模型进行关联，从而实现项目管理的数字化。

4.3 项目管理数字化的过程

1）项目技术管理

项目招投标阶段施工组织设计应用；项目图纸深化、优化；施工方案编制，技术交底可视化、施工质量虚拟样板等；利用BIM 技术解决项目技术难题；项目创优策划等。

2）项目质量管理

通过事前、事中、事后加强管控。

3）项目安全管理

完善安全问题分类标准和常见安全问题字典，规范安全管理具体的内容，为项目辨识安全事故危险源打好基础。日常安全过程管理流程与质量过程管理流程基本相同（见图1）。从多个项目级平台应用效果来看，采用项目级管理平台后的安全管理效率得到显著提高，同时也为项目安全管理过程可追溯打下了基础。

4）项目进度管理

控制好工期，高效生产施工日志，高效实现PDCA。

4.4 基于BIM5D 的落地应用中出现的问题研究分析

1）影响工期进度的主要因素

图1 BIM 技术在其他安全管理方面的应用

影响工期进度的主要因素包括相关单位的影响（五大责任主体）、施工技术因素、环境因素、经济因素、工程管理水平高低及工程技术人员的个人素质。从生产要素方面来看，影响工期进度的因素还包括“人、机、料、法、环、测”等。它们是相互影响、相互制约的，单独的调整某一个因素都是不能达成加快进度的目的。先从生产要素方面来进行工期进度的管理，影响进度的“人、机、料、法、环、测”等生产要素中，工期、料（工程量）对一个工程来讲可以认为是两个定量。“人、机、法、环”被认为是变量，也就是可以调整或者去适应的量，其中最不可控的是因素“人”，所以解决“人”的问题是重点。

2）解决生产要素中“人”的问题

要考虑解决生产要素中“人”的问题就考虑以下几个问题：根据施工进度每栋楼每层投入各工种人员数量需要多少？每个工种、不同地域的工人的工效？例如，每个模板工每天能支设多少平方米模板？四川工人与河南本地工人哪个地方的工人效率高？施工工人安全文明施工素质、质量意识的差别；管理人员技术水平怎么样？管理人员执行力怎么样？管理人员各个分部工程管理能力怎样等。BIM5D 通过每日上传劳动力统计数据，最终与工程量进行挂钩并分析，形成企业自己的劳动定额。从而在一定程度上解决“人”的不可控问题。在人的管理方面用“数据支撑决策”的新模式来代替靠“经验估算决策”的传统模式。

3）解决工程费计算问题

通过BIM5D PC 端的高级工程量查询功能和物资查询功能可以轻松解决工程量计算的问题，从而解决材料用量的准确提报、验收及使用量控制的问题。

4）项目工序库的应用

项目工序库应用方面，首先、完成各分项工程的分项工序的标准化，再完成各工序的“人、材、机”的匹配。实现工期计划确定后的资源匹配参考数据，为劳务用工管理和限额领料打好基础；同样也可根据现场资源配置验证工期计划的合理性。

将工期计划、施工工艺与BIM 模型构件进行挂接，让作业人员知道：什么时间干、怎样干？从而解决施工工艺（法）问题。在BIM5D 平台上完成总工期计划、月进度计划的编制、导入，实现周计划的自动化分解，并将周计划任务派分到责任管理人员。系统会将实际进度与周计划进度进行对比。解决管理水平及人员素质不高的问题。

通过BIM5D 生产进度管理模块上传的施工进度照片及相应施工信息，结合网络天气平台的信息，一键生成施工日志。一方面为现场施工管理人员减负，另一方面也解决了交工前期资料员恶补施工日记，造成施工日记与施工技术其他资料“不交圈”的问题。

5 基于BIM5D 落地研究中存在的问题建议

结合企业情况进行BIM 技术的应用，可以采用分专业、分阶段、分职能模块、先试用再推广的递进方式，量力而行。BIM 技术应用能力、企业信息化应用能力、企业管理标准化能力是相辅相承的，很多施工企业项目BIM 技术应用和企业信息化应用推行不下去，多数是企业管理标准化的程度和企业管理水平较低造成的。打铁还需自身硬，选择BIM 技术应用软件或平台时必须考虑以下几个问题：确定BIM 技术应用目的是否为了撑场面、自己有没有资金投入、有没有人才进行管理等[3]。

6 结语

利用BIM 信息技术的研究，针对在建筑领域施工阶段的成本管理，质量管理，进度管理在BIM 中如何去管理和如何用BIM 技术去提高效益等方面的研究，为企业的增值和提高效率做共享。BIM 在2002 年提出，他是一个比较全新的概念，发展至今十几年，技术被不断地改革创新，研究的范围越来越广，但是，也存在很多的缺陷问题，甚至有些领域脱离了实际，研究脱轨，因此在传统模式和新模式的对比下，BIM 的优缺点也日渐明了，需要在今后长期的工作中继续深入研究和完善。