BIM技术在建筑工程管理中的运用策略研究

曾莹 ，黄新

(1.华蓝集团股份公司，广西 南宁 530029；2.华蓝设计(集团)有限公司，广西 南宁 530011)

建筑工程管理是一个复杂而庞大的系统工程，需要涉及到多个专业和环节，传统的管理方法已经无法满足快速变化的需求。BIM技术作为一种集成的信息化平台，可以有效解决建筑工程管理中的协作、沟通和信息共享等问题。本文旨在研究BIM技术在建筑工程管理中的运用策略，以期为行业提供指导和参考，推动建筑工程管理的现代化和智能化。

1 BIM技术的发展背景和基本概念

BIM(Building Information Modeling)是一种基于数字化技术和信息管理的建筑信息模型技术。它以三维建模为核心，集成了建筑设计、施工、运营等全过程的各种信息，并通过共享和协同工作的方式，提供了一个统一的数据环境，使得建筑项目的设计、施工和运维各方能够更高效地进行合作[1]。BIM技术的发展背景可以追溯到上世纪80年代，在计算机辅助设计(CAD)技术的基础上逐步发展而来。传统的建筑设计过程中，各专业之间的信息交流通常是以纸质或电子文档的形式进行，这导致了信息传递不准确、重复工作多、协同效率低下等问题[2]。BIM技术的出现，通过将各种信息整合到一个三维建模环境中，并提供强大的数据管理和协同功能，显著改善了传统建筑设计的局限性。BIM技术的基本概念包括以下几个方面：1)三维建模(如图1所示)：BIM技术的核心是建立建筑物的三维数字模型，包括各个构件、系统和设备等。这种三维模型不仅具备几何形状的信息，还包含了与之相关的属性和参数；2)数据整合：BIM技术将各种信息整合到一个共享的数据环境中，包括建筑结构、材料、设备规格、施工进度等。通过统一的数据格式和标准，实现了各专业之间的信息共享和协同工作；3)多学科协同：BIM技术实现了各专业之间的协同设计和协同工作。不同专业的设计师可以在同一个模型中进行设计，实时查看和修改模型，避免了传统设计过程中的信息孤岛和重复工作；4)可视化和仿真：通过BIM技术，可以对建筑物进行可视化展示和仿真分析。可以实时查看建筑物的外观、结构、系统等，以及进行能耗、照明、通风等方面的仿真分析，帮助设计师更好地理解和评估设计方案。BIM技术的发展背景可以追溯到计算机辅助设计技术的发展，并通过三维建模、数据整合、多学科协同和可视化仿真等方式，提供了一种全新的建筑设计和管理方法，以提高建筑项目的效率和质量。

图1 BIM技术建模

2 BIM在建筑工程管理各个阶段的应用策略

BIM在建筑工程管理各个阶段(如图2所示)的应用策略可以根据具体需求和项目情况进行灵活调整，但总体上可包括以下方面：1)前期规划阶段：利用BIM技术进行场地勘测和数据收集，获取准确的地形、地貌、地质等信息。建立基础设施模型，包括道路、排水系统、电力供应等，以帮助规划决策和评估设计方案的可行性；2)设计阶段：使用BIM软件进行三维建模和设计，实现多学科协同设计，例如结构、机电、给排水等。在BIM模型中添加属性和参数信息，如材料规格、设备参数等，以帮助物料清单和成本估算。进行可视化和仿真分析，例如能耗分析、照明仿真、室内空气流动分析等，以优化设计方案[3]；3)施工阶段：基于BIM模型生成施工图纸和工程量清单，减少传统二维图纸的制作工作量，提高施工效率。利用BIM模型进行施工进度管理和资源调配，实现可视化的施工模拟，帮助规划施工流程。进行冲突检测和碰撞分析，避免不同系统之间的冲突，减少施工过程中的错误和重复工作；4)运营与维护阶段：将BIM模型作为建筑物的数字孪生体，用于设备管理、预防性维护和能源监测等方面。将设计和施工的信息纳入BIM模型，提供后续维护的参考，便于保养和更新。利用BIM模型进行楼宇管理和空间利用优化，提供更好的用户体验和运营效率[4]。需要注意的是，不同项目的具体应用策略可能会有所不同，根据项目需求和实际情况进行调整。同时，相关各方应密切合作，确保BIM技术在建筑工程管理的各个阶段得到有效的应用，并充分发挥其协同、可视化和信息管理的优势。

图2 BIM技术建模

3 BIM技术在建筑工程管理中的运用策略

3.1 建立全生命周期的数字化模型

利用BIM技术，创建一个综合的数字化建模，包括设计、施工和维护等各个阶段。通过整合各种信息，实现信息共享和协同工作。具体来说，建立全生命周期的数字化模型可以通过以下方式实现：1)设计阶段：在设计阶段，利用BIM技术创建建筑物的数字化模型。该模型应包含建筑的几何形状、材料、结构、设备等信息。设计团队可以共享模型，进行协同设计和冲突检测，确保设计的一致性和可行性；2)施工阶段：在施工阶段，将设计阶段的数字化模型作为基础，进一步完善并集成施工相关的信息。例如，可以加入施工序列、工程量清单、进度计划、施工工艺等。这样可以帮助施工团队进行施工协调、资源调配和施工过程的可视化管理；3)维护阶段：在建筑物投入使用后，可以将BIM模型与设备管理系统或维护管理系统相连接，实现设备和维护信息的关联。这样可以实现设备的智能化管理、故障维修和预防性维护，提高建筑物的可靠性和维护效率[5]。此外，为了实现全生命周期的数字化模型，还需要做到以下几点：① 数据标准化：建立统一的数据标准和分类体系，确保各个阶段的数据能够相互衔接和交流；②信息共享与协同工作：建立信息共享平台或使用云端技术，使得设计人员、施工人员和维护人员可以随时随地访问和共享BIM模型和相关信息，实现协同工作；③ 整合其他系统：将BIM模型与其他建筑管理系统(如ERP、设备管理系统等)进行整合，实现数据的无缝对接和信息的一体化管理；④ 模型更新与维护：随着工程的变化和迭代，需要及时更新和维护BIM模型，确保模型的准确性和实用性。通过建立全生命周期的数字化模型，可以实现设计、施工和维护各个阶段的信息集成和协同工作。这将提高建筑工程管理的效率，降低成本，并确保项目的质量和可持续发展。

3.2 3D可视化与冲突检测

BIM技术可以生成建筑物的三维模型，可以帮助项目团队更好地可视化设计方案，并进行冲突检测。可以通过以下具体步骤实现：1)建立3D模型：利用BIM软件，将建筑设计转化为三维数字化模型。该模型包括建筑物的几何形状、构件、设备、管线等信息；2)可视化设计方案：通过在三维模型中渲染材料、光照和景观等元素，可视化地呈现设计方案。这有助于团队成员更好地理解设计意图，并提供给业主和相关利益方参考；3)冲突检测：利用BIM软件进行冲突检测，即在模型中自动或手动检测各个组成部分之间的冲突。例如，管道与结构构件的冲突、设备与管线的冲突等。系统会自动标记出冲突点并生成冲突报告；4)解决冲突：一旦冲突被检测到，项目团队可以针对冲突进行讨论，并提出解决方案。这可能涉及重新设计、调整组件位置或改变施工顺序等。通过及时解决冲突，可以避免施工过程中的错误和重复工作，节省成本和时间；5)更新模型：在解决冲突后，更新BIM模型以反映最新的设计和解决方案。这可以确保所有团队成员获取到最新的信息，并减少不同版本之间的差异和误解。通过3D可视化和冲突检测，BIM技术提供了一种直观和高效的方式来检查和改善设计方案。它不仅可以帮助发现并解决潜在的冲突问题，还可以提前预测施工过程中可能出现的困难，从而提高项目质量、减少风险和成本。

3.3 工序协调与优化

BIM技术可以帮助工程管理人员规划和优化施工工序。可以通过以下具体方式实现：1)工序规划：利用BIM技术，将建筑模型转换成施工可视化模型。在模型中，可以标识出不同构件和设备的位置、尺寸、数量等信息，以及各个工序的执行次序和关联关系；2)工序时间安排：结合施工进度计划和构件安装顺序，利用BIM技术进行工序时间安排和时序分析。通过模拟施工过程，确定每个工序的开始和结束时间，以及资源的占用情况；3)工序冲突检测：利用BIM软件进行工序冲突检测，即在模型中自动或手动检测各个工序之间的冲突。例如，多个工序同时需要使用同一个空间或共享同一部分设备等。通过及时发现和解决冲突，避免了施工过程的延误和资源浪费；4)资源优化：基于BIM模型和工序时间安排，可以进行资源优化分析。通过模拟和评估不同资源配置方案，找到最优的资源利用方式。例如，确定最佳的施工人员配备、设备投入和材料供应策略，以提高施工效率和降低成本；5)工序可视化管理：利用BIM模型的动态展示功能，实时显示施工工序的进行情况和进度。通过可视化管理，工程管理人员可以更好地了解不同部分之间的关系和时间安排，及时发现问题并采取措施加以解决。通过工序协调与优化，BIM技术提供了一种系统化的方法来规划、管理和优化施工过程。它可以帮助工程管理人员更好地理解项目的施工需求和资源约束，从而制定合理的工序计划和资源配置策略，提高施工效率、减少浪费，并确保项目按时、按质完成。

3.4 工程量与成本控制

在建筑工程管理中，BIM技术在工程量与成本控制方面的应用可以通过以下具体方式实现：1)工程量自动生成：利用BIM模型，可以自动生成准确的工程量清单。BIM软件可以根据模型中的构件信息和属性，自动提取相关数量和规格参数，避免了传统手工编制工程量清单的繁琐和容易出错的问题；2)成本估算与控制：结合工程量清单和相应的价格数据库，可以进行成本估算和控制。BIM技术可以将构件的数量和规格与价格数据进行关联，快速计算出各个构件和整个项目的成本。工程管理人员可以随时监控项目的成本情况，并进行成本比较和分析；3)变更管理：BIM技术可以帮助追踪和管理设计变更对工程量和成本的影响。当设计变更发生时，BIM模型可以自动更新工程量清单和相关的成本信息，及时提供变更后的成本估算。这样，工程管理人员可以根据变更情况及时进行成本调整和控制；4)可视化成本展示：通过BIM模型的可视化功能，可以直观地展示每个构件和工序的成本信息。工程管理人员可以在模型中查看不同部位、设备或材料的成本分布情况，对比不同方案的成本，找出成本较高的部分，并进行优化和调整；5)实时协作与决策支持：BIM技术可以实现多方实时协作，有助于工程管理人员与设计师、承包商等各方共享和讨论成本信息。通过BIM模型的可视化展示和数据交互功能，可以进行成本分析和决策支持，制定合理的成本控制策略。通过工程量与成本控制的BIM应用，工程管理人员可以更准确地了解项目的成本情况，及时进行成本控制和调整。这有助于提高预算的精度和可靠性，降低项目的风险，确保项目按计划、按质、按预算完成。

3.5 协同设计与信息共享

BIM技术使设计团队能够协同工作，共享设计数据和信息。在建筑工程管理中，BIM技术在协同设计与信息共享方面的应用可以通过以下具体方式实现：1)统一设计平台：BIM技术提供了一个统一的设计平台，使设计团队可以在同一个模型上共同协作。设计团队成员可以同时进行设计工作，实时更新和查看设计变更，并进行碰撞检测和冲突解决。这样可以提高设计团队之间的沟通与协调效率，减少设计错误和冲突；2)设计数据共享：BIM模型可以存储和共享各种设计数据，如平面图、立面图、剖面图、构造图、设备布置图等。设计团队成员可以通过BIM软件访问和查看这些数据，轻松共享和交流设计意图和信息。这样可以避免信息传递中的错误和丢失，提高设计的准确性和一致性；3)参数化建模：BIM技术支持参数化建模，即在模型中设定和调整各种参数，如尺寸、材料、属性等。设计团队成员可以根据需要对参数进行修改，模型会自动更新相关的设计图纸和数据。这样可以快速响应设计变更，减少设计修订的时间和成本；4)冲突检测与解决：BIM技术可以进行碰撞检测和冲突解决，帮助设计团队发现并解决不同构件、设备或系统之间的冲突。设计团队成员可以利用BIM软件进行冲突检测，及早发现问题，并通过协同设计的方式共同解决冲突。这样可以减少施工阶段的错误和返工，提高施工效率和质量；5)文档管理与协作：BIM模型可以与项目文档进行集成，实现文档的统一管理和协作。设计团队成员可以将设计文档与BIM模型关联起来，例如技术规范、设计说明书、材料清单等。这样可以方便设计团队成员查找和访问相关文档，并进行实时的协作和更新。通过协同设计与信息共享的BIM应用，设计团队可以实现更紧密的合作，共享设计数据和信息，提高设计的质量和效率。这有助于减少传统设计过程中信息传递的障碍，降低错误和延误的风险，最终提供更优质的建筑设计。

3.6 设备管理与维护

BIM技术可以用于设备管理和维护。BIM技术在设备管理与维护方面的运用可以通过以下具体方式实现：1)设备建模与标记：使用BIM软件，可以将各种设备(如暖通空调系统、电气设备、消防设备等)建模并在建筑模型中进行标记。通过为设备添加详细的属性信息，如型号、品牌、安装日期、维修记录等，可以建立设备的数字化档案；2)设备定位与布局：将设备在建筑模型中的位置与实际位置相对应，可以更准确地定位和布置设备。这有助于预防冲突和碰撞，提前发现设备布局上的问题，并进行调整；3)设备信息管理：将设备相关信息与BIM模型相连，可以实现设备信息的集中管理。通过BIM软件，可以查看和更新设备的详细信息，包括维修记录、保养计划、操作手册等。这样可以方便管理人员快速获取设备信息，做出维修和保养决策；4)维护计划与预测：基于设备的历史数据和实时传感器信息，可以建立设备的维护计划和预测模型。通过分析设备的工作状态和性能指标，可以提前预测设备的故障和维修需求。这有助于制定科学合理的维护计划，减少设备停机时间，并提高设备的可靠性和使用寿命；5)故障检测与报警：结合BIM模型和传感器技术，可以实时监测设备的工作状态。一旦设备出现异常或故障，系统可以自动检测并发送报警信息给相关人员。这样可以快速响应故障情况，减少停机时间，并及时进行维修和处理。通过设备管理与维护的BIM应用，可以实现设备信息的集中管理、智能化维护计划和故障预测，提高设备的可靠性和维修效率。这有助于优化建筑设备运行状态，延长设备的使用寿命，降低维修成本。

4 建筑工程管理BIM技术发展趋势

建筑工程管理中的BIM技术正在不断发展和演进，未来的趋势可能包括以下几个方面：1)整合数字化技术：BIM技术将与其他数字化技术(如物联网、人工智能、大数据分析等)进行更深入的整合。通过结合这些技术，可以实现更高级别的自动化和智能化，提供更全面的建筑信息管理和决策支持；2)建模精度与可视化效果提升：随着计算能力的提高和软件工具的发展，BIM模型的建模精度和可视化效果将进一步提升。建筑师、设计师和项目利益相关者将能够更准确地预测和评估建筑项目的各个方面，包括外观、结构、材料选择、能源效率等；3)数据驱动决策：BIM技术将继续向数据驱动的决策过程迈进。通过收集、整理和分析各种数据(如生产成本、施工进度、能源使用情况等)，决策者可以基于事实和指标进行更明智的决策，提高项目的效率和质量；4)移动应用与云端协作：随着移动技术的普及和云计算的成熟，BIM应用将越来越多地向移动设备和云平台迁移。设计师、工程师和其他相关方可以通过移动设备实时访问和编辑BIM模型，并通过云端协作实现更高效的团队合作；5)可视化与虚拟现实(VR)技术：虚拟现实技术将与BIM技术结合，为设计师、建筑师和业主提供更直观、沉浸式的体验。通过使用VR头盔或其他交互设备，可以在虚拟环境中漫游、检查设计细节，并及早发现潜在问题；6)数据集成与分析：BIM技术不仅可以生成建筑模型，还可以收集和整合各种数据，如成本、进度、能源消耗等。未来的发展趋势是将BIM技术与大数据分析相结合，通过数据挖掘和预测分析来提供更全面的工程管理决策支持；7)可持续发展：在建筑行业越来越重视可持续发展的背景下，BIM技术也将应用于可持续设计和绿色建筑管理。通过BIM技术，可以进行能源模拟和评估，优化建筑设计以实现节能减排和环境保护。总的来说，BIM技术在建筑工程管理中的发展趋势是朝着数字化、智能化、协作化和可持续发展方向发展。

5 结语

本文通过对BIM技术在建筑工程管理中的运用策略进行研究，揭示了其在优化管理流程、提高工作效率以及降低成本风险等方面的重要作用。随着BIM技术在建筑行业的广泛应用，未来还将涌现更多的创新和发展。然而，BIM技术的推广和应用仍面临一些挑战，包括技术标准、人员培训和数据安全等问题。因此，需要政府、企业和学术界共同努力，形成合力，加强标准制定、人才培养和知识分享，进一步推动BIM技术在建筑工程管理中的广泛应用，实现行业的升级和转型。