BIM技术在建筑工程全生命周期的运用

摘 要：随着社会的发展和科技的进步，越来越多的先进技术被应用到建筑施工领域。BIM技术作为一种经典的现代三维模拟技术，能够在建筑工程全生命周期展现作用，有效提升生产效率。BIM技术在建筑工程管理运用的过程中，可帮助建筑工程的参建单位根据需求实现有效沟通，并利用其可视化功能，实现技术共享与数据分析。因此，在工程项目的发展过程中，无论是决策阶段还是设计、施工和运营阶段，都需要借助BIM技术的应用优势，促进建筑行业发展，提升技术的应用价值。

关键词：BIM技术;建筑工程;全生命周期

中图分类号：TU17     文献标志码：A     文章编号：1003-5168（2022）1-0105-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.01.023

The Application of BIM Technology in the Whole Life Cycle of Construction Engineering

QI Haichun

（Lanzhou Polytechnical College， Lanzhou 73005，China）

Abstract： With the development of society and the progress of science and technology， more and more advanced technology has been applied to the field of construction. BIM technology， as a classical modern three-dimensional simulation technology， can show the application role in the whole life cycle of construction engineering， and effectively improve production efficiency. In the process of the application of building management， BIM technology can help participating units of construction projects to realize effective communication according to their own needs， and make use of the visual function of BIM technology to share technology and data analysis. In the development process of engineering projects， whether in the decision-making stage， design stage or even construction and operation stage， it is necessary to realize the effective application of BIM technology， promote the development of the construction industry ， and improve the application value of technology.

Keywords： BIM technology; construction engineering; full life cycle

1 BIM技术在建筑工程中的运用现状

我国传统的工程造价管理流程煩琐、工作重复，不仅对社会资源造成严重浪费，也使预期风险大大增加。当前，建筑工程项目中所谓全生命周期的造价成本管理活动，其实就是在项目资金确定的情况下用各种合理的方式进行高效的成本造价控制活动。这一管控活动主要包括前期规划阶段、勘察设计阶段、施工阶段、运行维护阶段四个基本环节。BIM技术被开发出来后，具有整合数据信息的优点，减轻了工程造价管理人员的负担，也为企业节省了成本，其优势是应用先进的三维测量建立模型，对施工场地、施工时间、施工过程进行模拟，让管理人员更直接地发现问题，同时也可以运用到其他领域。

目前，由于二维技术已经逐渐无法在工程管理领域内适用，研究BIM技术和全生命周期造价管理是现阶段最紧迫的任务，但在研究过程中遇到了诸多困难。一方面，是因为BIM技术在我国发展起步较晚，技术型人才严重不足，需要通过引进国外人才进行BIM技术管理和研发，但这种方法治标不治本，还会花费大量财力，在以后的建设中也可能会受到国外的诸多限制。另一方面，我国目前仍然处于BIM技术的发展阶段，人才出现断层，相关法律法规对这一方面也没有规定，甚至其行业标准规范也是一片空白。仅从没有行业标准这一点来看，不同公司对这一技术的研发就可能会出现矛盾，严重影响BIM技术发展。

2 BIM技术在前期规划阶段的应用

BIM技术可以应用在整体施工过程中，进行各方面的质量控制和施工系统管理，提升信息模型的应用效率，丰富数据采集工作，使各个阶段的管理工作平稳进行，并能及时发现问题，方便进行质量分析，为后续的数据管理工作提供有效保障。尤其是在建设工程项目前期规划阶段，利用BIM技术可以进行概念设计、规划设计和场地的整体分析，选择基本建筑方案，并将BIM技术作为项目决策的辅助性工具，利用BIM技术和GIS技术进行合理的项目规划，充分实现施工场地项目资源周边设施、管道线路的三维模型设计，确定具体的标高、走向等设计要素，避免在施工设计或建设过程中产生矛盾问题。该环节是决定投资问题走向的关键环节，所以在此环节中施工方和投资方必须认真磋商、仔细研究并做出合理的决策，在这个环节里施工方要拿出可行的有效方案，才能打动投资方，并且给投资方有一个评估计划的空间，而且投资估算也是投资方做出决策的关键性影响因素[1]。方案的设计要基于项目的具体情况，基于国家标准以及特殊需求等一系列的指标和要素，设计一个切实可行的预估方案。方案内容要涉及工程的各个细节，其中包括了土地征用与征用后的善后成本费用、基础施工设备和材料成本、基础设施使用的维护修缮成本以及后期管理和交付流程所需的费用等。

3 BIM在勘察设计阶段的应用

在工程勘察设计阶段，可利用BIM技术的碰撞检查功能和三维管道综合分析功能，减少设计与施工矛盾，提升设计图纸的准确性，为后续决策工作提供更有说服力的指导文件，方便设立未来阶段的工作原则和管理标准。在勘察设计阶段，由于任务处在工程的前期准备工作中，需要规划工程建设方案，而这也是整个工程的命脉与核心，设计的合理性对于整个过程的各个部分都发挥着重要的作用。工程的建设规模、施工期限、成本报价、质量保证、施工难度、人文因素都涉及其中，牵一发动全身。正是由于设计工作如此重要，所以设计策略的选择将对整个工程的建设产生重要的作用。施工方要坚持实事求是、仔细考察、统筹考虑原则，尽可能拿出最优方案，最大限度地满足投资方对于工程建设情况的预期。设计方必须要在研究的基础上不断进行设计方案的优化，解决出现的问题并对潜在的隐患加以防范，在此基础上进行高效的施工计划设计，把建设成本控制在合理范围之内。

3.1 实现多方面分析设计

勘测单位需要到计划施工地带进行数据搜集，快速得到三维地质模型，并根据地质模型的三维展示效果设计项目图纸，开展各方面的分析工作，包括视觉效果分析、日照模拟分析、节能模拟分析、紧急疏散分析、碳排放分析。在BIM技术的协同应用过程中，将所有分析系统融入同一模型中，实现各个系统的协同交流，促进业主和施工单位多方沟通和交流发展，避免产生摩擦导致设计效率降低。

3.2 建筑可视化

在BIM技术的三维立体实物设计过程中，可以看到项目设计和施工乃至运营的各个方面。根据项目发展和决策沟通，选择合适的交流形式，制定合理的决策性管理方式，应用BIM技术能够体现有效的交流过程和管理结果。BIM技术最有效的特点是三维可视化，能够体现在不同阶段，也能减少施工返工的可能性，尽可能提升施工方案的技术效率，解决施工设计和各个施工过程中的管理问题[2]。

3.3 设计校审

利用BIM技术进行二维模式的技术分析会发现许多技术问题。在传统工作模式下进行二维技术图纸的审查工作，难以发现三维空间建设问题。利用BIM技术可以实现三维空间角度的技术分析，不同建筑结构之间的关系能够利用BIM技术的碰撞检测功能进行有效查看，及时发现图纸中存在的问题。另外，利用BIM技术可进行校核，也可以在三维模型中实现漫游审查，以第三视角来进行内部审查，能够发现真空状态下设备管道和各种配件的安装操作和预留空间设置，观察是否缺乏合理的管理之处，避免因技术问题出现施工返工现象，找准合适的BIM技术处理方式。

4 BIM在工程施工階段的应用

施工阶段涉及内容烦琐，关系到整体施工进展。BIM技术能够为施工过程提供精准数据和有效检查，实现各方面的综合管理，结合各个阶段的工作需求，融合现代材料管理发展要求，实现施工全过程的动态管理，培养施工团队的技术应用能力和整体发展能力，为未来施工发展奠定基础。如果说设计是工程前期准备的灵魂，那么施工过程就是灵魂的载体。设计是理想的施工状态，而施工的实际意义就是尽可能实现设计的理想化。施工工程要践行计划的要求，国家专业的标准限制和施工实际的管理工作将设计计划变成现实[3]。而受到众多现实因素的影响和限制，实际施工中往往会面临巨大的挑战，甚至是能够动摇设计根基的问题。现场施工活动也可能会受到很多不确定性因素的影响，还包括一些不可逆的突发现象，如暴雨、暴雪等诸多自然现象，这时施工活动就会停滞，更有甚者还会对工程的建设造成巨大的负面影响。成本预算将难以把握，整个工程中成本消耗量最大的阶段也就是这个阶段，其不确定性会给整个施工工程造成较大的影响。所以做好应急后备计划设计是十分有必要的，这样可以在出现问题时，尽量减少对工程建设的影响。

4.1 工程量精确统计

在应用BIM技术的过程中，可以及时进行工程量的精准测算，并且提取工程净量作为后续建筑的参考依据。在计算工程量的过程中，需要BIM技术提供任意部位的工程量数据与材料消耗进行分析比对，实现质量材料应用的整体控制，根据成本预算进行造价方面的有效管理，避免出现超出预算的问题。在原材料使用过程中，可针对成本的分析管理问题进行合规情况分析和技术分析，避免出现大规模的材料亏损问题。

4.2 技术管理和变更管理

利用BIM技术可以实现模拟化施工管理，通过专业的技术管理，将技术施工转变为动态的视频动画，让技术人员和施工人员同时观看，实现有效的技术交底。此过程中可以展现整个施工过程中的变化，避免因施工细节不清晰导致技术交底不完善造成后续的施工管理问题，也可以将技术图纸与BIM技术模型进行有效关联，将某一细节充分结合起来，若图纸发生技术变更，要在BIM技术中及时更改记录，将更改的数据信息储存起来，方便为后续竣工模型提供电子数据，也方便管理人员进行未来阶段的技术管理。对施工来说，技术变更会对施工进度和施工质量产生影响。

4.3 进度管理和质量管理

利用BIM技术实现协同管理，将不同的管理内容拆分成不同任务，以进度管理计划为动力，促进相关工作的有效进行，建成三维模型实现动态变化的实时处理。在BIM技术中，可以应用的技术很多，包括可视化技术、施工模拟技术、施工漫游技术。能够提升材料管理者和施工者的沟通效率，比如在施工过程中，要进行建筑主体的钢筋结构的安装控制，要及时做好施工区域的定点排查，将检查数据反馈给工程部门和安全管理部门，进行钢筋绑扎施工，做好有效纠正，避免出现安全问题。

4.4 安全管理和验收管理

在项目施工过程中进行安全管理和实现可视化的有效管理，可利用BIM技术促进安全管理与三维模型的有效结合。将现场应用问题直接对接BIM技术模型检查危险来源，降低危险系数及时辨别风险问题，技术工作人员可以进行技术分析和技术引导，促进相关工作的有效进行。解决可视化管理过程中出现的问题，实现“防患于未然”，促进BIM技术的应用。

在工程的竣工验收阶段，利用BIM技术模型进行模型验收，将施工管理的整体数据应用到系统中，形成数字化资产以便进行后续的运营管理，也可以及时检测到有效数据，方便进行后续运营保障[4]。

5 BIM在运营维护阶段的应用

在运营维护阶段，可利用BIM技术进行多方面的系统化管理，转变数字化模型，要求BIM技术模型能够承担建筑产品的运营管理，满足运营管理需求，提供安全有效的运营管理服务。这是整个工程的收尾阶段，这个阶段涉及工程完成后的验收、检查、结算、善后等工作，牵涉多方的经济利益。竣工结算也是整个工程最终造价成本最直观的体现。许多大型项目施工的周期长，涉及机关单位和人员众多，所以这个环节的处理难度相当大，稍不注意就会造成计算失误，影响到整个工程的验收工作。并且，该环节涉及额外费用，许多资金问题可能比较复杂，所以在此阶段必须要认真核查，特别是在工程量与施工单价的对比问题上不得马虎，要切实保护自身利益。

5.1 隐蔽工程管理

可利用BIM技术开展隐蔽工程的有效管理，隐蔽工程是难以体现具体建设结构和建设进度的工程，可以通过BIM技术展现可视化三维模型，及时调查相关信息，比如在装修过程中可以及时获取管道路线图，明确承重墙质量承载的具体性质。

5.2 空间管理

空间管理主要是进行建筑内部各方面子系统的协调管理，包括照明系统、消防系统。利用BIM技术，实现空间系统的整体化管理，可以将原有的信息编号形成三维信号或三维模型，方便进行查询。如果出现消防报警信号，能够及时进行有效定位，还能查看疏散通道和急救设施，也可在日常管理过程中体现内部设施的可视化管理作用。将传统建筑信息应用在二维图纸的管理过程中，并且结合机电设备的操作手册，经过专业维修人员的考察与核实，进行维修策略的有效决策。

5.3 安防管理

在开展安防管理师或利用BIM技术展现真实的安防系统管理模式显示监控设备中的每个流程，要针对三维模型的内部监控区域，尤其是隐蔽区域和监控死角进行有效管理。及时体现视频的实时信息，体现视频设备的应用优势并做好视频设备的跟踪记录。要展现门禁管理应用，在建筑物内的各个角度，利用点击门禁模型，能够及时展现门禁的数据信息，支持查看当天通过记录和历史通过记录，也支持工作人员进行反向查询，观察模型建筑内部人员的行动轨迹。

5.4 应急管理

利用BIM技术可以实现应急预案管理和应急指挥，引导建设管理部门做好应急预案，并且融入到BIM技术平台中。在三维模型中实现应急演示，协助管理人员共同展开应急管理流程，在总控平台采用多屏联动，实现应急管理机制的联动响应作用[5]。应用BIM技术可以展现不同形式的报警系统，如集成感应系统、防爆警察系统，及时进行沟通调整问题。针对BIM技术的三维模型，模拟疏散应急救援过程，针对应急方案的各项内容落实与模拟演变，促进工作的真实情境创设。

5.5 能耗管理

利用BIM模型平台进行节能技术的模拟演示，展现应用设备的状态和消耗能源的预警，体现采用设备的节能环保数据，充分实现在建筑工程中的节能管理功能。模拟到BIM技术模型上，充分实现直观化体验，搜集有效数据，并了解能源消耗的具体状态，在具体收集数据的过程中发现异常问题，自动发出预警信号即可触发应急模式，方便管理人员找到问题发生区域，提升解决问题的效率，针对能耗数据进行更全面的有效分析。

6 结语

BIM技术在我国建筑行业有广泛的应用，但和其他国家相比依旧有很大的发展差距。在现代信息技术的发展过程中，BIM技术在工程的全过程应用管理中，要呈现更加重要的发展作用，就需要将BIM技术的应用价值充分体现出来，在此背景下加强国内的工程管理工作。

參考文献：

[1] 李鹏.BIM技术在房建工程施工中的研究及应用核心探索[J].中国住宅设施，2021（8）：113-114.

[2] 黄张萍.基于工程全生命周期的项目管理过程创新研究[J].经济研究导刊，2019（9）：186-187，199.

[3] 夏洪伟.房屋建筑现场施工技术质量管理的分析思路[J].四川水泥，2021（4）：232-233.

[4] 刘萍.基于BIM的综合管廊全生命周期智慧管控分析[J].低碳世界，2021，11（2）：173-174.

[5] 白佳敏.全寿命周期视角下商业地产项目运营维护阶段成本管理研究[D].兰州：兰州理工大学，2017.

收稿日期：2021-12-02

作者简介：戚海春（1984—），男，本科，讲师，研究方向：建筑节能技术。

3299500338214