基于BIM技术的建筑工程精细化管理研究

李季儒 丁海山 张华新

（中部战区总医院运输营房科，湖北 武汉 430000）

随着社会经济的飞速发展和城市化进程不断加深，越来越多的先进技术手段应用于建筑行业，BIM 作为一种能够从多维度方向表现建筑项目的信息集成模型技术，能够实现工程建设项目全过程、全专业、精细化控制[1]。工程建设活动作为大型系统性工程涵盖专业较多，时间跨度较大，资金投入较多，尤其资金投入直接关系到企业效益，工程精细化控制也是建筑领域永恒的话题，在工程建设过程中实现工程的精细化控制能够起到节约成本、提前工期的作用[2]。BIM技术具有可视化和模拟的作用，能够提高工程精细化控制程度，为明确BIM 技术对工程精细化控制的作用，该文对BIM技术在建筑工程精细化管理中的应用情况进行深入分析。

1 BIM 在建筑工程精细化控制中的应用

BIM 技术在工程计算中的应用解决了传统计算的问题，提高计算效率和质量，为成本控制提供了可靠的数据支持，是工程成本、进度以及施工技术等方面管理工作的最佳方法之一。BIM 作为一种新的管理理念，通过构建信息系统整合和应用项目信息，为项目参与者提供信息交流平台，提高项目参与者的管理、决策和服务水平，进一步促进建筑行业的发展。国内BIM 计算系统的综合评价和研究同时也促进BIM计算的推广应用。BIM 在建筑工程精细化控制中的应用要点如图1 所示，从图1 中可知，采用BIM 技术是利用计算机进行建筑过程模拟的重要手段，其能够在建筑工程建设全过程进行模拟作业，且在建筑工程精细化控制中BIM 技术也能够在不同的工程建设阶段发挥不同的作用，基于此，该文就设计阶段、招投标阶段、施工阶段以及竣工验收阶段4 个部分建筑工程精细化控制中BIM 的应用优势进行分析。

图1 BIM 在建筑工程精细化控制中的应用

1.1 设计阶段

BIM 技术的优势是模型自身所包括的工程信息较为完善，且能够保存历史工程数据，具有可视化和模拟功能，能够直观地将建筑设计方案进行三维展示。因此，在设计阶段BIM 技术能够提高方案比选和优化等工作的效率，能够全方位地对设计内容进行比选[3]，尤其能够直观地对各施工方案的实施细节、重点内容以及注意事项等内容进行比较。

1.2 招投标阶段

在招投标阶段的招标控制价以及投标报价工作的核心内容是有关工程量的计算，BIM 技术的应用将工程量计算过程变得准确、快速和简单，在节约了人力、物力以及时间资源的同时减少计算纰漏[4]。BIM 技术在招投标阶段最大的优势是提高工程量计算的准确度和速度，对工程量进行精确控制，避免在招投标阶段产生错漏问题，对后续工程建设过程产生影响。

1.3 施工阶段

BIM 技术的三维建模以及模拟工程可以将施工过程进行分析，并将施工过程科学地划分为若干阶段，制定详细的施工组织设计与施工步骤，在施工过程中可以实时掌握工程投入、工程进度等信息，及时发现问题并纠正，此外，BIM技术在材料控制、成本控制和物料管理等方面也有极大的优势。

2 模糊综合评价方法

2.1 模糊综合评价方法

模糊综合评价（Fuzzy Comprehension Evaluation Method）由美国自动控制专家查德（L.A.Zadeh）教授于1965 年提出，用来表达事物的不确定性，模糊综合评价是一种基于模糊数学的综合评价方法，该方法能够在模糊环境下考虑许多因素进行综合决策和评价[5]。模糊综合评价方法主要是根据模糊数学中的隶属度理论，通过计算将定性分析转化为定量评价，可将很多因素共同控制的某一事务进行整体性决策，具有系统性强、关联度高且清晰的特点，能够解决难以量化的问题[6]。模糊综合评价计算步骤如下。

假设共有n件事物待评价，那么评价对象集X、因素集U以及评价集V分别如公式（1）～公式（4）所示。

假设针对评价因素的权重分配为评价集V内的一个模糊子集，如公式（4）所示。

式中：an为第n个因素un 对应的权重。

针对模糊综合评价方法在BIM 建筑工程精细化管理中的控制判断矩阵如公式（5）所示。

对权重矩阵进行正规化处理，如公式（6）所示。

式中：bij为判断矩阵A第i行j列数据；为正规化矩阵后判断矩阵A第i行j列数据。

将矩阵中元素相加并进行正规化处理，如公式（7）所示。

矩阵B的级别变量的特征值，如公式（8）所示。

此时，针对判别矩阵的一致性检验计算方法，如公式（9）～公式（10）所示。

式中：CI为一致性指数；RI为矩阵平均值随机一致性指数。经计算，如果CR＜0.1，就说明通过一致性检验。

针对单因素条件下，第i个因素的模糊评价为评价集V中的某一子集，如公式（11）所示。

此时，单因素评价矩阵R，如公式（12）所示。

由此可得，将权重向量A与评价对象一一对应组合，即可获得模糊综合评价结果表达式，如公式（13）所示。

2.2 选取评价指标

根据BIM 特点以及相关研究内容[7]，同时按照评价目标一致、评价参数相互独立、指标的选取具有可靠性等原则，研究有关BIM 技术在建筑工程精细化管理中的评价因素。评价因素按照工程建设阶段不同分为设计阶段（A）、招投标阶段（B）、施工阶段（C）及竣工验收阶段（D）4 个一级指标，各阶段所涵盖的详细内容被称为二级指标，具体指标体系如下。设计阶段（A）：A1 为设计人员技术水平高低；A2为建筑工程精细化管理意识强弱；A3 为设计文件信息量大小；A4 为设计方案修改次数；A5 为沟通效率及反馈；A6：设计审批时效性。

招投标阶段（B）：B1 为招投标效率；B2 为概预算应用情况；B3 为专家评审质量及意见实施；B4 为招标单位情况；B5 为招标方案及文件水平。

施工阶段（C）：C1 为施工人员技术水平高低；C2 为业主对BIM 技术的认可程度和管理水平；C3 为BIM 现场布置是否合理；C4 为BIM 数据库建立情况；C5 为BIM 资源配置情况；C6 为BIM 组织设计；C7 为BIM 在建筑工程管理中的应用情况。

竣工验收阶段（D）：D1 为工程资料完善程度；D2 为工程资料管理情况；D3 为工程款结算情况；D4 为工程竣工结算情况；D5 为工程量统计情况；D6 为工程款支付偏差。

3 案例分析

3.1 工程简介

某建筑物总高为89.6m，建筑面积90102.64m2，地下3层，地上20 层。地下3 层中南侧为车库，北侧分别配置配电房、换热站以及水泵房等设备房间，地上1 层为住院大厅、大型医疗设备机房，2 层为药房，3 层为层流病房，4 层为检验科，其余楼层为病房，此外，屋顶设置空调冷却塔、电梯机房、消防高位水箱以及稳压设备等。建筑属于一类高层建筑，耐火等级为一级，抗震设防烈度为6 度。该工程施工过程模拟示意图及典型楼层内部布置图如图2、图3 所示。

图2 施工过程模拟

图3 典型楼层内部布置图

3.2 BIM 技术应用效果

根据该文所述的模糊综合评价方法，对该工程中BIM 技术在各阶段中的建筑工程精细化控制效果进行计算，得出BIM技术对该工程精细化控制效果的模糊评价矩阵，如公式（14）所示。

由公式（14）可知，BIM 技术在该建筑工程精细化控制的效果的得分为81.6272，可认为BIM 技术在该工程的精细化应用中效果显著。

3.3 BIM 技术应用优势

将该工程采用BIM 技术所产生的平均成本及工期控制情况与其他未采用BIM 技术的项目进行对比，各部分费用对比信息见表1。当采用BIM 技术时，工程投资比未采用BIM 技术时成本略高，其原因在于BIM 技术的使用需要人才、设备及专业知识支持。因此，在建设过程中需要购置设备、人员培训等，导致各阶段成本均有增加。其中增加量最大的为规划勘察设计阶段，其原因在于项目开始阶段BIM 技术及其平台搭建耗费了大量的人力和精密仪器。表中的工期部分是在施工完成后按照实际施工过程，由施工单位相关人员根据自身以往工程经验结合建设过程实际情况，对每个分项工程所用工期进行预测，然后对整体工期进行计算，最终得到该工程未采用BIM 技术时的预测工期。对比发现，采用BIM 技术节约的工期约为39 天，由此可见，其效果十分显著。

表1 施工阶段费用对比表

4 结论

该文首先分析了BIM 在建筑工程精细化管理中的应用，然后通过模糊综合评价方法，建立针对BIM 技术在建筑工程精细化管理中应用情况的评价模型，最后对工程实例进行分析。主要结论如下：1）阐述了BIM 技术在建筑工程精细化管理的应用要点及应用流程。2）根据模糊综合评价方法建立针对BIM技术在建筑工程精细化管理中应用情况的评价标准。该文研究内容对今后BIM 技术在建筑工程精细化管理中的应用及评价工作的开展有一定的借鉴意义。