BIM技術在工程建設中應用

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［摘要］bim作為一種全新的理念和技術，在工程建設中得到了廣泛應用，主要應用于工程規劃設計、施工和運維中，但在應用和推廣中也存在一些難點，本文通過對BIM技術應用于工程建設全生命周期進行分析，并分析BIM技術應用于工程建設中的難點，提出促進BIM技術發展的建議，為推動BIM技術更廣泛深入的應用于我國工程建設提供參考。

［關鍵詞］BIM技術；工程建設；難點；建議

隨著我國社會經濟的快速發展，各類工程建設取得了巨大的成就，但同時也存在著許多問題，如對工作質量缺乏嚴格的控制，安全事故頻發，嚴重威脅到施工技術的運用，甚至威脅人的生命安全[1]。由于工程建設中各參與方較多，需要考慮的因素多，而項目建設各階段是相對獨立的，很容易造成信息不對稱，難以協同管理。而BIM技術的應用將有效提高工程建設的信息化管理水平，實現工程項目更精細化的管理，為項目目標的實現和項目建設的增值服務提供技術支持。

1BIM的內涵及其發展現狀

BIM（BuildingInformationModeling）是數字技術在工程建設中的直接表達，集成了工程項目各種信息的工程數據模型，在工程建設的不同階段，不同的參與方從BIM技術模型中提取、更新和修改信息，以支持和反映各自職責的協同工作[2]。目前，BIM技術在一些發達國家得到了推廣，許多西方國家對BIM技術進行了專門的研究，KhalesiH，BalaliA，ValipourA將分步體重評估比率分析方法和BIM技術相結合，以識別和減少建筑項目返工造成的時間延遲[3]。隨著我國改革開放的實施，各類工程項目的建設得到了快速發展，但BIM技術應用于工程建設中較晚，從2001年中華人民共和國建設部（現更名為中華人民共和國住房和城鄉建設部）制定了《建設事業信息化“十五”計劃》，提出建筑業的總體目標為“完善建設領域信息化標準體系”，為我國BIM技術的應用奠定了政策基礎[4]。至今，BIM技術被越來越廣泛和深入地應用于我國工程建設的各領域，但是，經工程實踐證明和調研表明，如同任何一種新興技術一樣，BIM技術作為一個新生的技術，其應用和推廣過程，是一個曲折的過程，需要各方的共同努力，克服阻礙，推進BIM技術的更廣泛和深入的應用。

2BIM技術的應用特征

2.1可視化特征

相較于傳統的二維圖形，BIM三維模型則更為直觀，可以從任何角度查看，便于各參與方人員的學習和參考。BIM模型還能夠同各構件之間形成互動性和反饋性，直接反映建筑構件之間的層次關系，避免了傳統建筑設計中復雜的圖形規則。

2.2智能化特征

BIM技術智能化特征主要體現在可以利用BIM數據庫中的建筑信息自動模擬工程項目的整體狀態，對工程項目建設過程中規劃設計、施工和運維方案進行測試和比較，從而發現方案中的不足，并進行優化。還可以通過模擬，對工程的各項設計細節展開碰撞檢查，找出設計錯誤、遺漏等問題，并對各專業參數進行分析與整合，減少項目實施過程中的重復浪費。

2.3協同工作特征

目前，我國的工程建設在建設過程中各相關單位相對獨立，缺乏有效的溝通，不同的單位會出現各種各樣的問題，很難進行協調，容易影響后續工作，造成工期延誤。而BIM技術具有協調性特點，在工作中可以及時發現問題并反饋，并將其傳遞給相關單位解決，從而提高工作效率，保障工程質量。

3BIM技術應用于工程建設各階段的應用分析

BIM技術可以應用于工程項目建設的全生命周期（如圖1），包括前期的規劃設計，實施過程中的施工以及后期的運行維護，均可以發揮出更加形象化、智能化和協同工作的特點。

3.1BIM技術在工程建設規劃設計階段的應用

BIM技術應用到工程規劃設計管理中，可以開展主要內容為：三維模型的建立、設計校核、碰撞檢驗等。通過三維模型的建立，可以更直觀可視化地呈現項目的概況，還可以作為對設計成果提供設計檢驗，及時發現設計缺陷，并通過可視化的呈現表達出問題所在并提出解決建議，從而減少設計缺陷，BIM技術還可以通過對項目的成本進行優化，節省項目投資，從而為業主的前期立項以及項目建設過程中的管理提供更科學的決策。張雷[5]通過對重慶高科希爾頓項目應用BIM技術進行設計管理的研究發現，經過設計校核發現土建類設計錯誤有90處，設計遺漏48處，通過模擬碰撞，發現建筑結構多處節點碰撞，因此應用BIM技術可以提前暴露設計中可能出現的設計問題。還通過對該項目成本進行優化，可以節省土建成本約210萬元。通過對該項目綜合分析，能縮短工期5%~10%，成本投入節省10%~15%，減少返工50%~60%，業主人員配置減少并提升40%管理效率。

3.2BIM技術在工程建設施工階段的應用

施工階段應用BIM技術，主要應用功能包括：質量、進度、成本、安全和組織協調控制。3.2.1質量控制。施工階段質量控制的主要影響因素是人、材料、機械和施工環境，其中人的因素起主導作用，因此保證人、材、機的合格和制定環境因素的控制措施是質量控制的主要目標。通過BIM模型數據庫，建立一個BIM數據集成平臺，各參建方可以通過該平臺迅速便捷地查到相關人員資質、建筑材料材質、施工設備型號、尺寸和施工環境等信息，實現對現場的實時監控，以及對施工質量的動態追蹤和分析，保證施工質量。3.2.2進度控制。施工進度控制主要在對項目進度進行整體規劃、實時管控和調整。施工過程中具有較強的復雜性和不確定性，對于工程量和工作強度無法精確把握，要做到合理的進度預測和管控難度較大。利用BIM信息模型，借助管理工具對項目進行全過程進度控制，充分考慮施工過程中的不確定性因素，分析預測工期與實際工期的關系，對實際進度情況進行實時管控和調整。3.2.3成本控制。當前我國建筑施工成本控制存在著管理難度大、組織混亂等諸多問題，要實現成本控制的目標，需要由傳統的粗放式管理模式逐步地向精細化管理模式邁進。BIM模型可以實現全項目周期的數據管理，快速精確地統計各工程量，得出分析報告，實現成本有效控制，還可以通過三維模型進行碰撞模擬檢查，排查施工過程中各施工方時序是否合理，避免由此帶來的額外成本。3.2.4安全控制。在施工工地現場，各施工方常常因為施工作業時間的不確定性，容易造成現場秩序混亂和各種材料堆積，影響施工效率和安全。利用BIM技術建立的虛擬模型提前規劃實際的施工現場，在BIM平臺上對施工設備與材料進場時間進行科學規劃，充分考慮現場安全死角，并適當配備安全設施，使施工現場作業有序進行，提高施工效率和安全[6]。3.2.5組織協調控制一個項目的建設需要各參建方共同參與和深入有效的溝通協作，傳統施工模式下難以做到這一點，常常會因為缺少溝通協調，造成現場秩序混亂。通過BIM數據庫建立的數據集成平臺，各參與方均可從該平臺中獲取需要的信息，使得各方的溝通更加便捷高效，還可以對各自所需工程量、人員、材料以及機械設備需求進行合理安排，對施工組織協調工作的展開帶來很大幫助。郭子琪[6]通過對云南省昆明市三十四中學宿舍樓進行實例分析，該項目沒有采用BIM技術進行施工，最終該項目超支了3.50%。通過對該項目使用BIM技術進行效益分析，則可以減少返工，為項目成本節約約60萬元，縮減工期約20天，提升計算速度誤差精度控制在2%以內，提高溝通效率。

3.3BIM技術在工程建設運行維護階段的應用

從工程項目傳統的運行維護成本考慮，整個工程項目全壽命周期中，設計及建造成本占約20%，而運行維護成本占到約17%，其中主要成本為人力成本，且容易出現資料存檔丟失與查找困難，因此，對于工程項目運行維護階段增效降本有著重要意義。BIM-FM利用BIM輕量化技術和可視化模型，結合物聯網技術，將建構筑物內的無線傳感器和攝像頭賦能物聯網，可以實現數據或信息的實時共享，管理人員可以隨時了解整個項目的運行情況，發現問題可以及時做出處理。將人力成本降低，效率提高，實現項目安全高效運維。

4現階段BIM技術應用于工程建設中的難點和建議

4.1缺乏較完善的BIM應用標準

目前國內BIM技術應用于工程建設起步較晚，缺乏較完善的BIM應用標準，導致BIM應用推廣不夠成熟[8]。例如，國家游泳中心（水立方）在建造過程中，采用BIM技術在施工過程中能有效利用項目信息，縮短建設工期，但也存在工作標準不統一，溝通受到障礙等問題。完善BIM技術應用標準，政府、企業和相關從業人員應積極參與BIM標準制定，完善建筑業行業體制、機制，同時在實施過程中鼓勵和引導相關企業和從業人員執行該標準。

4.2軟件技術不完善

現階段，BIM技術推進緩慢很重要的一個因素是產品的功能不夠精確，技術不夠完善。主要體現在：各軟件的計算規則和統計方式不同，比如對于同一個工程由不同軟件建立模型后算出來的量和價是不同的。對于軟件技術不完善的問題，主要的解決辦法是解決軟件技術層面的問題，逐步提高軟件的精確性和適應性，將軟件開發得更完善。主要可以從兩個方面入手：①從源頭上解決軟件精度和適應性問題，可以從國家政策入手，國家可以給予BIM軟件開發者創新產品獎勵政策的支持，激勵BIM軟件的開發與完善。②從使用者上，國家給予項目優惠，解決BIM軟件投入造價高的情況[9]。

4.3缺乏專業的技術人才

盡管BIM技術在工程建設應用中有著較大的優勢，但市場上有著熟練掌握BIM技術并應用于工程建設中的技術人員相對匱乏，使得BIM技術難以在工程建設中得到充分發揮。一個工程項目要想獲得較好的BIM使用效果，首先應加強對BIM團隊負責人的選擇和培養，BIM團隊的負責人能幫助和支持各項目實施、應用BIM技術，為項目提供BIM應用解決方案，同時還應加強對各高校土木相關人才的培養模式的接軌：①融入BIM技術的專業人才培養方案，調整人才培養目標，形成“核心能力+BIM”的培養目標；②實施1+X證書制度，體現對學生的社會用人評價；③教學內容的轉變，采取新增課程或者采取強化某些相關課程內容的方式融入BIM內容的教學[10]。

5結語

BIM技術是當前工程建設過程中最為重要的信息化技術，可以提高生產效率、減低資源浪費。當前我國建筑業的黃金期和高峰期已過去，將面臨著經濟結構調整帶來的建筑市場持續下行的壓力，在此背景下只有加強對工程建設的信息化管理，實現工程建設管理精細化，對業主來說可以節省投資，對設計單位來說可以提高競爭力，對施工單位來說可以提高利潤，但目前對于BIM技術的推廣應用還比較緩慢，需要政府、企業以及個人三方的共同努力，有階段性地、有針對性地應對所面臨的問題，奠定我國工程建設BIM技術引進和應用的基礎。

作者:袁東東 孟海燕 鄧　斌 單位:南昌航空大學科技學院