BIM技术在高校基建项目管理中的应用研究

尤 元 宝

(江苏师范大学基建处，江苏 徐州 221116)

0 引言

当前高校基建由规模扩张向高质量发展转变，为高水平大学建设和内涵建设提供基础保障。高校基建管理与投资开发商项目管理不同，具有非营利性、部门协调多，专业人员少，决策程序复杂等特点。然而当前高校基建普遍存在投资控制难、工期不可控、管理效率低、结算周期长和后期维保扯皮事项多等现状。同时设计市场竞争非常激烈，任务非常重。受控于甲方的工期催促，各专业按照本行业规范独立设计完成后，基本没有时间再认真核对专业图纸间的问题。这样就会给后期施工带来大量的变更。结合高校内控制度建设、工程项目管理审计及廉洁要求，高校推广应用BIM信息技术管理，对应对复杂的高校基建工作起着非常重要的作用，特别是对大体量群体工程，效果更加明显，比如新校区建设等，同时也为高校基建建立新型技术管理模式。当前高校基建应用BIM技术主要意义在于其具有可视化沟通的界面、能够加强设计协同管理，减少工程变更，优化工期进度，设备资产的管理、精准计算工程量及工程造价等现实意义。应用BIM使项目全寿命期内的参与方能够信息共享。协同工作，解决行业内的信息孤岛问题，提高建设工程质量与效率。同时，当前新技术、新工艺、新材料的不断涌现，新规范标准的不断提高及使用方的个性化需求，让建筑本身集中了更丰富的信息点，BIM就因时而生。

1 BIM相关概念及国内外研究现状、水平和发展趋势

1.1 BIM相关概念

关于建筑信息模型，相关部门及组织有几种定义：

住建部GB/T 51212—2016建筑信息模型应用统一标准中术语建筑信息模型定义表述为：建筑信息模型(Building Information Modeling，Building Information Model，BIM)：在建设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，并以此设计、施工、运营的过程和结果的总称，简称模型。

教育部出台的《建筑信息模型(BIM)职业技能等级标准》中术语建筑信息模型定义表述为：建筑信息模型(Building Information Model,Building Information Modeling,Building Information Management,BIM)：是指在建设工程及设施的规划、设计、施工及运营维护阶段全寿命周期创建和管理建筑信息的过程，全过程应用三维、实时、动态的模型涵盖了几何信息、空间信息、地理信息、各种建筑组件的性质信息及工料信息。

国际智慧建造组织(building SMART Internation,bSI)也是从三个层次对BIM进行了定义即Building Information Model(建筑信息模型)，Building Information Modeling(建筑信息模型应用)和Building Information Management(建筑信息管理)。以上三个层次是逐渐递进的关系，有了模型和应用，建筑信息化管理才会真正落到实处。

1.2 国内外研究现状、水平和发展趋势

1.2.1 国外BIM发展

美国的BIM研究与应用都走在世界前列，其中美国总务署、美国陆军工程兵团和智慧建造联盟(bSa)等三大机构对BIM的发展推广起到较大的作用[1]。2004年，美国就开始基于IFC编制国家BIM标准，2007年，美国第一部具有指导性和规范性的BIM标准问世——NBIMS(VER1)[2,3]。2009年英国发布了《AEC(UK)BIM Standard》这一推荐性行业标准，由项目执行标准、协同工作标准、模型标准、出图标准等五部分组成。信息技术产业是韩国的传统强项，2010年1月由韩国国土海洋部发布BIM应用指南——《Architectural BIM Guideline of Korea》,该指南分为业务指南、技术指南、管理指南和应用指南。系统说明了BIM的业务步骤、业务标准、BIM软件、BIM数据、交付物管理、责任和权限、应用案例和方法等。2007年芬兰Senate Properties公布BIM Requirements2007标准，该标准阐述了BIM架构，共9卷，明确了各阶段的建模要求[4,5]。

1.2.2 国内BIM发展

BIM技术的发展，首先政策先行，从国家层面、部分省市及相关学者三个方面阐述：

1)国家层面:

2011年，住建部在发布的《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》中明确指出，在“十二五”期间加快建筑信息模型(BIM)、基于网络的协同工作等新技术在工程中的应用。2015年6月住房和城乡建设部发布了《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》，明确提出了BIM在建筑业的发展目标和各参与方的重要工作。2017年7月1日实施的GB/T 51212—2016建筑统一模型应用标准,是我国第一部建筑信息模型应用的工程建设标准，提出了建筑信息模型应用的基本要求，是建筑信息模型应用的基础标准，可作为我国建筑信息模型应用及相关标准研究和编制的依据。2018年1月1日起实施的GB/T 51235—2017建筑信息模型施工应用标准，《标准》是我国第一部建筑工程施工领域的BIM应用标准，填补了我国BIM技术应用标准的空白，与行业BIM技术政策(《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》(建质函[2015]159号)和《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》(建质函[2016]183号)等)相呼应。2019年1月24日国务院发布关于印发《国家职业教育改革实施方案》的通知，方案中提到从2019年开始，在职业院校、应用型本科高校启动“学历证书+若干职业技能等级证书”制度试点(以下称1+X证书制度试点)工作。3月25日教育部职业技术教育中心研究所发布《关于参与1+X证书制度试点的首批职业教育培训评价组织及职业技能等级证书公示公告》，确定了首批参与1+X证书制度试点工作的5家职业 教育培训评价组织及其开发的职业技能等级证书和标准，其中包含建筑信息模型(BIM)职业技能等级证书。

2)部分代表省市出台建筑信息模型规范性文件：

北京市：2014年9月1日实施的北京市地方标准DB 11/1063—2014民用建筑信息模型设计标准是我国第一部BIM应用标准。

湖南省：2018年11月19日湖南省住建厅发布《关于进一步推动我省装配式建筑发展有关工作的通知》，明确高校基建项目应采用装配式建筑，强调工程设计应集建筑、结构、机电、装修于一体化的集成设计，并推广应用BIM正向软件，提高设计质量和效率。2019年2月27日，该厅组织了湖南省BIM报建审批平台建设方案技术论证会，有利于推动BIM技术在工程建设项目全生命周期的集成应用，而且还可为全国工程建设项目行政审批制度改革提供有益探索。

3)学者研究：

国内学者对BIM的研究在实践中的应用主要有：刘占省等将BIM技术应用在徐州奥体中心体育场施工项目，为大跨度预应力结构建模、模拟提供了参考价值[6]；张建平等在邢汾高速公路工程应用BIM技术，开发了基于BIM的邢汾高速公路4D建设管理系统[7]；龙腾研究了BIM在武汉某高架桥工程施工中的应用[8]；钟炜等研究BIM在高校工程管理教学中的应用[9]；张德海等研究了在BIM环境下如何实现高效的建筑协同设计，指出了参数化设计出图与传统出图效率、视觉协同和碰撞协调比传统协同方式的效率都有极大的提高[10]。同时在轨道交通、装配式、综合管网、建筑节能、绿色建筑、施工模拟、工程造价、建筑设备可视化管理、建筑性能分析、全寿命周期管理等方面都有研究。截至2020年10月初通过知网平台，查询了目前国内对BIM研究的相关论文成果已达44 000余篇。而高校涉及BIM的研究仅有900余篇。主要在课程教学中，在工程项目中应用研究的较少。

综合上述，BIM的发展目前也基本在各个领域都有所涉及，但其推广应用还有很长一段路要走。这里面涉及政府、设计院、建设单位、施工方及材料供应商等单位，但是回归项目建设的目的是使建设项目增值，应用BIM最大的受益者是建设单位。学者李恒等就提出建设单位驱动的BIM应用模式的建议。但是目前高校建设单位自主应用BIM技术在工程实践中案例较少，基于此，本文对高校基本建设管理中应用BIM进行深入研究，以期为高校基建管理创新提供新的模式，并为高校基建同行提供参考。

2 BIM技术在高校基建工程中的应用价值

2.1 方案优化，工作汇报，科学决策

可视化的三维模型及前期施工模拟，给高校基建管理者汇报工作提出了一个全新的思路。从主体结构到装饰装修，再到后期运营的设备家具等。都通过色彩渲染，实务虚拟等提前感受效果。对房地产开发者宣传来说，也是非常好的途径。需要多方案比选时，将各种方案分别建立模型，增强可视性，便于汇报并尽早做出决策，弥补高校基建管理团队专业技术人员不足的缺陷。

2.2 过程管理

项目的施工组织是项目成败的关键，主要是依据现场情况，进行施工部署、拟定施工总进度计划、施工准备与主要资源配置计划、确定主要施工方法及施工方案与现场总平面图布置。应用BIM技术，就是提前对施工平面布置、施工方案等进行模拟，提前预判项目实施过程中可能存在的问题，做好可视化施工交底，达到优化工程工序、合理调配资源及优化工期的目的。

1)采用BIM技术的施工总平面布置。

施工总平面布置的好坏，对项目后期实施意义深远。依据现场地形状况布置总平面图时，应坚持以下原则：平面布置科学合理，场地占用少；合理组织运输，减少二次搬运；施工区域的划分应减少相互干扰；临时设施应方便生产生活，办公区、生活区和生产区宜分离设置；满足节能、环保和消防等要求。BIM技术为现场平面布置提供了较好的平台，通过建立场地模型、建筑模型后，添加现场机械设备、结合工程周边环境实际情况对现场进行布置模拟，极大地减少因布置不合理造成后期施工困难及成本增加。

2)结合project软件，形成4D模型，进行施工模拟，优化施工。

建设工程工序较多且复杂，如何通过最优布置，达到优化施工的目的。同时对加强施工现场安全管理也起到重要的作用，通过危险因素识别、危险区域划分、施工空间冲突管理，制定安全措施，实时安全监控及基于BIM安全培训。建设单位可以进行有效的进度管理，改变传统以施工方进度管理带来的信息闭塞、滞后及不合理问题。

2.3 固定资产管理及后期维保

通过信息模型，进行国有资产管理工作。将设备型号、厂家、采购时间、价格、设备存放位置、使用单位及使用人录用信息系统，进行国产资产统计与管理工作。利用竣工的BIM模型，物业可以更加直观地查看室内外综合管网的布置情况，便于维修处理。

2.4 工程结算

在目前工程量清单计价模式下，运用BIM技术可快速准确计算工程量，能够输出工程量清单,减少清单工程量偏差与漏项。与咨询单位编制结果进行对比分析，进一步保证清单的准确性与完整性，这大大提高了建设单位在招标投标阶段甲方项目管理的效率与成本。

通过前期的深化设计与复核，尽可能将问题解决在施工前。施工过程中，如遇功能变更或项目增减，建设单位将依据设计变更图纸或工程联系单补充完善模型，做到时刻更新模型。目前建筑行业，普遍存在结算周期长，扯皮多等事项。原因不外乎在于对于工程量，隐蔽工程等存在争议，而算量工作一般耗费时间长，投入精力大，造成拖欠工程款问题突出，进而引发群体事件及社会稳定。通过BIM的5D模型，可以有效地解决上述问题，给建筑业的健康发展带来了生机。

2.5 廉政风险

高校基建工程管理是高校廉政风险排查与防控的重点领域。项目决策不够深入、设计深度不足，导致过程变更频繁、信息不对称、过程难追溯等是高校基建领域廉政风险防控的主要方面。2015年教育部发布的《教育部直属高校和直属单位基本建设廉政风险防控手册》中，按照基本建设工作流程，列出142个廉政风险点，并提出105条防控措施，促进高校基本建设高效、安全、廉洁运行。应用BIM使其信息透明化，决策有痕，可追溯。更加规范权力运行，按照“投资，建设，监管，使用”四权分离的原则，加强腐败源头治理。

3 BIM技术如何在高校基建项目中发挥效能

3.1 充分发挥建设单位的主导及驱动应用

应用BIM最大受益者是建设单位。受益于BIM使得项目决策，招标，施工，验收，结算，运维等各个阶段都清清楚楚。要充分重视前期设计，给予设计合理的工期时间；在设计费用方面给予考虑；同时要同行业协会及政府主管部门的联动作用，在项目评优过程中给予考虑。

3.2 BIM技术过程中三大控制

通过Autodesk revit系列软件进行三维建模；结合microsoft project软件编制的进度计划甘特图，利用navisworks软件，形成4D模型，并进行施工模拟及漫游；再增加费用维度，通过鲁班或广联达软件，形成5D模型。与建筑工程的实际应用相结合，以工程的建设过程为线索，分为事前控制、事中控制、事后控制三大模块(如图1所示)。

1)事前控制。

相关资料表明：设计阶段的费用只占工程全部费用不到1%，但在项目决策正确的前提下，它对工程造价影响程度高达75%以上[11]。设计过程中，利用Autodesk revit软件和navisworks软件，将建筑、结构、给排水、电气、暖通、智能化等各专业图纸进行整合，建立3D模型，检查管线等碰撞问题，优化设计，避免在施工过程中出现不必要的变更；清单编制过程中，在3D模型的基础上，通过广联达软件，增加费用维度，将工程量清单与施工图纸对比，检查清单漏项或与图纸不符的内容，便于后期施工管理。

2)事中控制。

利用project软件，进行施工模拟，提前计算各种材料用量与尺寸，优化资源配置，节省造价；通过Autodesk revit系列软件三维建模；结合microsoft project软件编制的进度计划甘特图，对施工进度进行实时控制，对进度计划及时修正，保证工期；实时监控施工现场，对于现场出现的质量问题及时解决，保证施工质量；精准计算已完成工程量，为工程款支付提供依据，控制造价；工程资料数字化，解决纸质版资料易损毁的缺陷。

3)事后控制。

工程竣工后，由于各种管线已经隐蔽，在后期维修过程中容易损坏管线，为防止类似事件发生，将各专业竣工图，利用Autodesk revit系列软件建立模型，各种管线位置及走向一目了然，防止在维修过程中损坏管线。

4 结语

BIM为建筑信息化发展提供必要的数据支撑。通过其可视化的沟通界面、设计协同为项目方案优化和科学决策提供依据，促进建筑业提质增效；通过三维碰撞检查、施工模拟，减少过程中的签证变更，优化了工序及工期；同时在固定资产管理、工程造价及后期运维等方面也有较大的应用价值。为使高校建设项目的高质量发展，基建工程精细化管理更近一步，切实做到将“三控、三管，一协调”落到实处，推广应用BIM技术是当前的必然选择。