BIM在工程项目中的精细化控制管理研究

唐国顺　覃川　靳俊龙

摘要：近些年来，基于BIM的信息技术的在建筑工程项目的控制管理应用得到一定的拓展，在建筑产业占有着愈加重要的地位。然而，BIM技术在实际复杂工程项目管理中的全面实施不够成熟和完善。本文先研究了BIM技术在工程中的应用特点与优势，再通过确定建立BIM控制管理体系模型的步骤，构建了基于BIM技术的从技术架构到造价、设计、施工全方面的项目精细化控制管理体系，从而实现常态化的精细化工程管理模式。

关键词：项目管理;BIM技术;模型建立;精细化控制

中图分类号：TU17  文献标识码：A     文章编号：2096-6903（2021）02-0000-00

0 引言

随着我国城市化的不断推进和社会经济的持续发展，复杂的大型高层工程项目逐渐出现在城市当中。由于传统的工程项目中存在着大量的不同工程阶段以及不同专业间的碰撞与矛盾，会使整个项目的顺利面临许多困难。在现代化建筑科学技术中，BIM技术作为先进的技术理念为我国建筑行业的飞速发展提供了良好的契机，不仅优化了决策流程和成本控制，而且改变了传统的项目管理模式、管理人员的管理观念。随着基于BIM技术的管理技术在我国建筑业的不断发展，控制管理的流程化、规范化和精细化将会是大势所趋。在信息社会的潮流中，BIM技术在建筑工程中的应用必将引领行业的再一次重大变革。

1 BIM技术

1.1 BIM的概念

BIM英文全称为Building Information Modeling，称作建筑信息模型。BIM技术集合了工程项目的完整生命周期内所有的相关信息，将整个工程项目的全部结构模型信息、建筑功能要求以及各个构件性能要求综合到一个独立的工程建筑模型中。此外，BIM也涵盖了项目的施工过程、成本控制、运维管理等相关的过程信息。BIM技术能将建筑工程的几何特性和功能特性进行数字信息表达，进而在建筑全生命周期中提供值得信赖的建筑信息资源共享的平台。BIM技术在复杂的大型建筑工程项目中发挥着重要的实用性和经济价值。

1.2 BIM技术的特点

BIM技术的实施体现出建筑信息集成和联动的特点。BIM技术是以三维数字模型和参数化关联技为基础进行模型的创建。建筑工程的墙、柱、梁、门、窗等构件以及其他各个部分的相关数据信息都集中在统一的关联数据库，并且各个数据之间都存在内部参数关系。因此，在修改部分构件时，其他数据信息会随之关联性修改。此外，基于数字信息技术的BIM软件系统在实施建模过程中也表现出极强的协调性、统一性。在BIM模型建立后，软件可以即时导出平面图、立面图、剖面图等各种建筑二维图纸。BIM软件系统构建了各种建筑工程项目数据之间实时的关联，并且使用多模式的信息表达和数据传输途径，进而为信息的实时同步提供了高效、快捷的共享环境。因此BIM的协调一致性能避免因时间和空间差异造成数据共享的偏差，使建设项目的設计与图纸保持同步更新。

运用BIM技术能够服务工程项目的整个生命周期的数据交换和共享。BIM可以将建设项目不同阶段、不同专业类别的工作信息集成到一个单一的信息模型中。由于各种信息被全部保存并建立参数关联，因此能一定程度上消除传统设计中跨行业、跨阶段的信息缺失，也减少行业隔离产生的资源浪费现象以及有效避免不同专业之间的碰撞和误差。

2 BIM模型建立

2.1 MEP项目创建

工程项目的设计工作应作为一个整体看待，建筑、结构、给排水、暖通、以及机电等专业设计工作应当及时进行信息传递和共享。一般来说，给排水、暖通、机电等专业BIM模型的创建是以建筑模型与结构模型为基础进行的。在建立管线系统BIM模型之前，首先应创建一个MEP项目，通过选定所需的样板文件，实现建筑工程的每个度量单位等重要信息的设置。在进行构建工程项目的给排水、暖通、机电等专业管线系统BIM模型的同时，模型信息通过接口转入到MEP项目的文件中，从而初步构建起该工程的管线系统BIM模型。与此同时，在工程出现项目变更设计要求时，MEP项目的文件能准确、快速地为暖通、给排水等专业设计师提供相关设计调整信息，大大提高项目设计管理工作的执行效率和设计质量。

2.2 管线系统BIM模型的创建

由于给排水、暖通、机电等专业中的管道数量多、排布复杂，因此建立准确可视的三维立体模型就显得十分重要。运用BIM技术形成的三维空间模型能准确、直观可视地满足给排水、暖通、机电等专业的设计需求。构建的管线系统BIM模型能精确地展现管线的空间布局位置，以便工程师及时发现不合理的管线空间布局，进而提高了工程施工效率、保障了建筑的施工质量。

机电设备为给排水、暖通专业设备的工作提供动力。因此在构建管线系统BIM模型时，应在熟悉建筑不同区域功能以及建筑和结构BIM模型的前提下，将机电专业同给排水、暖通专业的三维模型进行全面校对，建立给排水、暖通等专业需要机电动力支撑的建筑位置处的机电设备间和管线排布的模型，同时为保障机电专业设备的顺利安装提供足够的空间位置，为管线的铺设预留孔洞。在完成各个专业管线系统BIM模型的构建工作后，这时首先需要对管线系统模型和建筑、结构BIM模型进行检验与校核，确保工程项目的管线空间位置与建筑和结构BIM三维模型之间不存在任何冲突。然后开展对给排水、暖通、机电等专业BIM模型的管线走向碰撞检测工作，如果遇到冲突发生，应结合各个专业的设计要求进行分析调整，最终应满足整个建筑的区域功能。

3 基于BIM的精细化控制管理体系

3.1 基于BIM技术的可视化应用的技术架构

基于BIM的可视化的技术在建筑工程项目的全生命周期中得到充分的应用，主要体现在建筑设计阶段的可视化应用、设备管线检测中的可视化应用、施工现场BIM技术的可视化应用等几个方面，进而形成BIM的可视化应用的技术架构。BIM技术通过搭建三维协同管理平台以及各方协同流程，实现为工程项目中各阶段以及其参与方数字信息的集成与共享提供统一交流平台。BIM的可视化应用技术很好地解决复杂大型工程管理存在的信息传递慢、资料共享效率低、沟通不及时等问题，提高了项目各参与方之间的工作效率。通过深化设计，优化管线排布，为项目后期实施做好了技术铺垫，切实可行将BIM技术得可视化成果运用于实际的大型超高层工程项目中。

3.2 基于BIM技术的规划设计管理

项目的规划设计工作在传统建筑规划设计中表现出较强的专业性，不能形象直观的展现设计信息。相比之下，基于BIM技术的相关软件系统通过建立三维模型，将传统的设计方案中的文字信息、指标内容以及平面图等二维图形立体化，给业主直观地展示了项目的设计效果。同时，也为后期开展研讨工作、快速高效地形成最优的项目规划设计方案提供了极大便利。

初步设计、投资准备、技术设计、施工图设计等是工程建设项目规划设计阶段中最主要的设计工作内容。BIM技术在工程项目中的规划设计阶段发挥巨大作用，充分利用BIM软件系统的模型信息数据和综合数据库的相关信息，实现对各个设计工作管理的有效控制。基于BIM的规划设计阶段相比传统建筑规划具有以下优势：（1）进行多专业协调工作、有利于提高施工图质量;（2）在参数化设计的模型中，进行异形构件变更设计时，实现一处修改、处处同步更新，使设计变更的工作量大大减少;（3）利用建立的三维模型进行火灾、地震等灾害下的逃生模拟预演工作;（4）直观可视地进行设备管线的设计查错，开展各专业的碰撞检测。

3.3 基于BIM技术的造价管理

采用手工计算工程量的传统的造价管理方式具有不可避免的缺点：工作量大、计算枯燥繁琐、很难按时完成统计任务、容易遗漏工程量等。由此可见，对于复杂的超高层大型建筑工程，传统的造价管理方式已经不再适用。然而BIM技术的数字信息化造价管理方式凭借其准确性、协调性、一致性在大体量的工程项目中发挥出巨大的优势。通过建立BIM三维模型，建筑工程项目各个阶段的建筑材料性质、材料价格及工程量等数据信息都被记录到数据库中，根据本地工程量计算规则，基于BIM技术的软件利用相关数据能准确处理工程量等信息。BIM模型是建立在参数联动的基础上的，并结合空间拓扑关系和布尔运算规则等算法，从而实现构件自动扣除工作。由此可见，在BIM信息技术时代，造价计量工作将会更加精确迅速，预算工作人员将不再沉浸于繁重的手算统计工作，而是关注询价采购、风险分析、精确预算编制等其他更有价值的工作，并且使因各种人为因素而产生的预算错误大幅减少。

3.4 基于BIM技术的施工管理

在体型庞大、结构复杂、功能众多的大型综合工程项目中，基于BIM技术的施工管理在施工单位之间的协调管理具有重要作用。传统的网络技术图存在自身的缺点和局限性：编制困难、表达形式抽象，不易进行工程项目进度的跟踪，已不能更好地满足日益复杂的建筑施工进度管理要求。运用基于BIM技术的软件进行在施工前施工过程的虚拟仿真模拟，能够有效地发现设计过程的错误、预知施工过程中潜在的冲突和风险。此外，还能通过不同施工技术方案可行性模拟分析确定最优方案，同时可视化地确定工程项目的施工周期。

利用BIM模型的仿真施工模拟和现场实际施工管理的有机结合来指导现场生产工作，解决目前建筑工程施工过程中面临的一些难题。主要表现为以下内容：（1）根据BIM数据联合库，实现利用BIM三维模型和3D施工图精确、可视地对现场的施工指导;（2）在施工阶段，BIM技术与其他科学设备相结合，实现施工全过程跟踪。比如，利用GPS测量仪、射频识别技术、激光扫描仪器、互联网等现代化技术联合指导施工，以保证施工按时完工，同时避免在施工过程中出现重大事故;（3））基于BIM的施工管理技术在工程施工前能够协调总承包商和分包商间的分工，减少施工过程的分歧，有效地进行工程的质量控制和进度控制。

3.5 基于BIM技术的运维管理

对于建筑功能多样、规模大、体型复杂的工程项目，传统的项目后期运维管理表现出管理协调性差、效率低下、信息封闭等特点。运用BIM技术制作竣工模型，便于后期运维管理。竣工模型是利用施工阶段的建筑信息对BIM设计模型进行更新而形成的全专业模型，涵盖了施工记录、材料设备等相关信息。同时，项目所记录的资料同样会保存在服务器中，便于日后对该项目的查找和追溯，可以快速、准确地对工程各种资料进行定位。此外，竣工模型与互联网进行搭接，方便运营维护管理者实现运行、管理、维护计划的合理制定，并能够快速了解日常维护过程中建筑设备的运行状态，以便及时排除建筑设备问题，很好地降低了由于传统运维信息传递不及时带来的运维成本，提高了管理水平与管理效率。

4 结语

综上所述，BIM技术是建筑行业领域现代信息化管理的一个突破性工具，能够实现建设工程整个生命周期所有相关信息的集成、协同和共享。BIM技术在工程全生命周期的成熟应用将使设计、施工、运维等管理水平和管理质量得到极大提高。利用BIM技术与工程项目管理的结合使各方拥有对称的信息，可以及时、准确的传达指令，减少沟通的成本，实现项目精细化管理。基于BIM的精细化控制管理体系建立更高效的管理模式，能够缩短建筑的设计周期，提升设计质量，实现项目全程管控、项目设計、BIM模型管理及与现场施工方有机协调。

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Research on the Fine Control Management of BIM in Engineering Project

TANG Guoshun，QIN Chuan，JIN Junlong

（1.3rd Construction Co.， Ltd of China Construction 5th Engineering Bureau，  Changsha  Hunan  410116;2.Chongqing University，  Chongqing400044）

Abstract： In recent years， the application of information technology based on BIM in the control and management of construction projects has been expanded and occupies an increasingly important position in the construction industry. However， the comprehensive implementation of BIM technology in practical complex project management is not mature and perfect.Firstly， this paper studies the application characteristics and advantages of Bim in engineering. Then through determining the steps of establishing BIM control management system model， the project fine control management system based on BIM Technology from technical architecture to cost， design and construction is constructed， so as to realize the normalized fine project management mode

Keywords： Project management;BIM Technology;Model building;Fine control