基于BIM技术的施工技术、组织和管理

基于BIM技术的施工技术、组织和管理
叶建勋;谭潇
【摘要】BIM技术在建筑业界得到越来越多的重视和应用,BIM技术使得工程管理从静态到动态、一维到多维.BIM使用数字化3D模型,使得与工程进行交互的参与者都可以优化自己的行动.本文介绍了基于BIM技术的施工技术、组织和管理,运用BIM技术可精准掌握施工成本、施工进度、施工质量、施工信息等关键性要素.【期刊名称】《广东土木与建筑》
【年(卷),期】2018(025)007
【总页数】3页(P76-78)
【关键词】BIM技术;4D施工模拟;施工进度管理;施工成本管理;模拟施工
【作者】叶建勋;谭潇
【作者单位】河源市政府代建项目管理局广东河源517000;广州大学土木工程学院广州510006
【正文语种】中文
【中图分类】TU17
0 引言
随着信息技术的发展与CAD技术的推广和普及应用，工程师们的手工绘图方式进化为计算机绘图。

此进化极大地方便了制图中的修改与复制，有效地提升了工作效率与绘图进度。

但随着建筑产业的大力发展，巨型建筑体不断出现，CAD的使用
便利性不足及信息完整性不足也逐渐显露。

CAD仅能实现其“辅助制图”的功能
而难以表现复杂形体信息，不便于交流与协调。

由此，产生兴起了建筑业信息技术的新变革，即BIM技术的兴起。

建筑信息模型（Building Information Modeling）通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，这里的信息不仅是三维几何形状信息，还有大量的非几何信息，如建筑构件的材料、性能、价格、重量、位置、进度等。

进而提高对建筑物的掌控，关注性能、质量和效益。

并实现以模型为载体，多方数据集中存储在模型中，大幅度改善交流、协调与建筑管理。

1 BIM技术概述
BIM技术是近年来计算机辅助建筑设计、管理领域的新技术，该技术几乎贯穿工
程管理的全生命周期，包括设计、施工、运营、维保等各个阶段。

BIM技术主要
建立在各种数字技术的基础之上，其它各个建筑项目则以该数字信息模型为基准，去进行各种相关联工作。

建筑工程与之相关的工作都可以从这个建筑信息模型中拿出各自需要的信息，既可指导相应工作又能将相应工作的信息反馈到建筑模型中。

BIM技术包含的建筑信息模型应有尽有，它不仅包括建筑物本身的信息，如结构
类型、建筑尺寸、机电设备及暖通管道等重要信息，还包含了施工时的自然环境及作业环境，比如场地类型及平整度、材料及设备构配件、甚至到组织人员及天气变化等影响施工等关键要素。

应用BIM对场地进行施工模拟，可及时发现不合理的
施工组织设计，从而减少浪费，节约资金及资源。

利用BIM进行三维技术交底，
也有着普通技术交底的诸多好处。

国内已经将该技术应用于建筑设计阶段、施工过程及后期运营管理阶段，主要进行协同设计、效果图及动画展示和加强设计图的可施工性，以及三维碰撞检查、工程算量、虚拟施工及施工模拟等［1］。

但由于国家经济的不断发展，大型复杂建筑物及构筑物源源不断的建造，对于建设单位或施工方来说，无论是从设计角度、施
工技术和组织管理方面都是巨大的挑战，因此需要从各个参建方的不同角度对
BIM技术进行深入研究。

从而实现该技术的最大利益化。

2 BIM技术在施工中的应用
近年来，随着建筑技术的飞速发展，建筑业在国民经济中占有着越来越重要的地位，从广州塔、奥运鸟巢、上海中心大厦、广州国际金融中心到三峡大坝、杭州湾跨海大桥、粤港澳跨海大桥，这些巨型工程代表着建筑技术迈向了一个新的高度。

然而，这些瞩目的巨型工程基本都是用一种粗放的建造方式建成的。

研究表明，建筑业消耗着世界40%的能源和原材料［2］，且其生产效率普遍低下，30%的施工过程需返修，60%的劳动力被浪费，10%的损失来自材料浪费［3］。

产生该种现象的主要原因是施工信息管理、建造技术、流程有着严重缺陷和不足，甚至在施工过程中仅仅从投资成本出发而不考虑其它综合因素。

为了解决建筑业在此方面的短板，BIM技术模拟整个施工过程，并从资源分配、施工工期、投资成本等不同角度进
行分析，进而确定最佳施工方案。

2.1 BIM技术在施工进度管理中的应用
施工进度管理在工程项目管理中尤为重要，特别是在大型工程的建设中，进度控制变得极为困难，耗时耗力，且进度控制受自然状况、工程拨付款、技术条件等多种因素影响。

施工进度偏差会随着时间累进而不断扩大，如果冲突、问题不能得到及时处理和修正，矛盾、困难将被不断扩大，甚至影响工程质量和施工安全［4］。

在BIM中，可采用4D施工模拟以实现施工进度管理的微观和宏观控制。

其原理
是在设计阶段，在结构三维模型的基础上创建一条时间轴，并借助可视化设备对建立模型进行虚拟描述，通过建立施工进度计划与创建选择集，即可完成施工进度模拟。

通过BIM模型编制的进度计划，再导入信息并不断对比纠偏，可使得进度计
划不断优化。

其进度管理控制流程图如图1所示。

图1 基于BIM技术的施工进度管理流程图Fig.1 Flowchart of Construction
Schedule Management Based on BIM Technology
与传统施工阶段进度管理相比，BIM-4D施工模拟可使得项目各参与方都能在BIM信息平台上进行互动沟通、反馈，还可运用虚拟施工和AR技术对进度表、施工计划进行多次电脑模拟，在进度计划执行前发现可能存在的不利因素，并采取预防措施，优化施工进度计划，合理安排施工作业［5］。

而且利用BIM所做的计划书与参数模型可降低进度相关的风险和缩短工期。

2.2 BIM在施工成本管理中的应用
工程项目成本管理是一个复杂的过程，施工企业要想在市场竞争中立于不败之地，就必须强化成本管理。

但在传统的施工成本管理中，其管理效率低下，且在事前预测控制方面比较薄弱，基本只重视事后控制。

因此造成了材料资源与劳动资源的极度浪费，且传统施工成本管理具有计算数据量大，计算准确性不足，成本管理过程孤立，缺少计价依据支撑和信息化管理手段落后等缺陷［6］。

在创建BIM信息模型时，可以向不同组件添加调度数据，为项目生成准确的程序数据。

这就是所谓的四维BIM。

下一步是从信息模型的组件中产生精确的成本估算，这个过程称为BIM 5D。

BIM 5D模型包含了最基本的3D模型，除此之外还包括了4D这个维度，BIM的第五维度与3D和4D（时间）相关联，允许参与者随着时间的推移可视化其活动和相关成本的进展情况。

对BIM 5D技术的使用可以导致更高的精度和项目的估计预测、范围变更、材料、设备和人力资源的变化。

BIM 5D提供了提取和分析成本、评估方案和变化影响的方法。

BIM技术还可通过多维度多算对比控制成本管理缺陷，并为限额领材料提供数据支持，可最大化的避免材料的浪费。

其成本管理体系如图2所示。

图2 施工阶段成本控制体系Fig.2 System of Cost Control on Construction Phase
利用BIM进行成本管理为计算工程造价带来了极大的方便，该项功能不仅提高了
造价师的工作效率，使得计算简便，且修改方便。

由于BIM模型具有很强的可视化，且在成本管理过程中可以用其信息管理的优势，快速获得所需的数据，从而可以更好地安排资源调配。

BIM的强大可视化功能可配合施工进度安排，将实际成本与预算成本对比，判断其经济效益是否合理，并采取相应措施。

2.3 BIM在虚拟施工技术中的应用
虚拟施工（Virtual Construction)，是实际建造过程在计算机虚拟世界的高仿真在线。

VC是将虚拟现实技术应用于施工过程，并对内力分析进行仿真计算，结合两种技术的作用来优化施工方案的全过程。

一般的虚拟施工技术仅仅只能模拟施工单位的施工，而不能够很好的综合资源调配情况、施工进度等条件，故其模拟结果往往不能对实际施工起到很好的指导作用，从而导致了“中看不中用”的现象。

BIM的虚拟施工技术主要是模拟已制定出的施工方案，并制定具体的施工进度计划，从而发现施工方案中的缺陷与不足。

在制定出确定的施工方案前，可对发现的问题不断修改，直到得出最佳方案。

对于施工中的重点、难点、技术要点部位，可结合3D-MAX作为辅助，使得模拟施工过程更加可视化，从而大幅度提高施工质量，节约资源、资金及工期等。

BIM的虚拟施工技术可为实际施工带来诸多好处，传统的虚拟施工技术中，问题基本上都是在施工过程中或施工后才能逐渐凸显出来，而BIM技术可通过大数据的对比，在开工前即可及时发现问题所在从而提高安全，减少返工。

由于BIM的完全可视化，这就使得其模拟结果也非常直观，便于项目各参与方沟通与协作，且过程展示真实。

2.4 BIM在施工质量管理中的应用
建设工程质量不仅关系到建设工程的适用性、可靠性、耐久性和建设项目的投资效益，而且直接关系到人民群众生命和财产的安全。

由此可见，施工质量管理的重要性不言而喻，但目前国内的施工质量管理存在着大量问题，如施工人员专业技能普
遍低下、材料使用及施工过程的不规范、控制手段有限等。

基于BIM的施工质量管理主要包括产品质量管理与技术质量管理。

其中，BIM的三维碰撞检查技术已经比较成熟。

施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案，进行施工交底、施工模拟，提高施工质量，同时也提高了与业主沟通的能力［7］。

在BIM提供的管理平台下，施工单位可对数据信息进行处理分析，确保工程质量
合格。

而BIM管理可为业主与监理单位提供更清晰直观的建筑模型，为质量监管
预验收创造更好的条件。

3 结语与展望
随着信息技术快速发展，BIM技术在工程中的应用将会越来越广。

从施工方面讲，该技术可用于施工中的各个阶段与各个层次，从成本管理到质量控制，再到进度控制，BIM技术相比于传统的管理手段都可发挥其巨大的优势。

国内外建筑业界已
经意识到BIM技术将对建设领域带来的变革性作用，业内的研究人员对BIM技术开展了广泛且深入的研究，并已取得大量的研究成果。

此外，BIM还可从以下方
面继续开展应用和研究：
⑴施工职业健康安全与环境管理。

为了保证劳动生产者在劳动过程中的健康安全和保护生态环境，防止和减少生产安全事故发生，促进能源节约和避免资源浪费，使社会的经济发展与人类的生存环境相协调，必须加强职业健康安全与环境管理。

BIM技术可模拟建设施工的整个过程，可定性及定量的分析施工中的危险来源、
易发事故和影响环境的某些施工阶段，结合生产安全事故的应急预案及环境保护要求，必将能很好地严防事故的发生，做到安全施工与文明施工。

⑵施工合同管理。

合同管理是工程项目管理的重要内容之一，施工合同管理是对工程施工合同的签订、履行、变更和解除等进行筹划和控制的过程。

而一个完整的项目往往参建方繁多，尤其在发承包中合同数量庞大，且控制要素繁杂。

BIM 5D技术可精确的控制估计预测、范围变更、材料、设备和人力资源的变化，通过这些资
源掌控可方便的管理业主与项目各参与方的合同，即时了解工程变更及合同变更、索赔等情况。

如今，BIM技术在建设工程中的地位愈发重要，它不仅可用于施工阶段，还可用
于设计阶段。

同时，它不仅只适合施工方管理，同时还可应用于业主方项目管理、设计方项目管理、监理方项目管理，使得项目结构和造价更加透明化。

因此，未来对BIM的研究，可侧重于发现和完善其功能需求。

管理上，一方面应规范BIM技术的衔接标准和法律规范，另一方面应研究政策与市场，内因与外力对BIM应用的实际参与者的引导与激励，解决管理组织上的障碍，完成项目的集成化，推进建筑业向技术密集型的转型。

参考文献
【相关文献】
［1］刘照球，李云贵.建筑信息模型的发展及其在设计中的应用［J］. 建筑科学，2009，25（1）：96-99.
［2］丁士昭.建设工程信息化导论［M］.北京：中国建筑工业出版社，2005.
［3］傅筱.建筑信息模型带来的设计思维和方法的转型［J］.建筑学报，2009（1）：77-80. ［4］刘占省，李占仓，徐瑞龙.BIM技术在大型公用建筑结构施工及管理中的应用［J］. 施工技术，2012，41（S1）：177-181.
［5］许超，吴迪迪.BIM技术在施工阶段的应用研究［J］.四川建材，2016，42（4）：236-237. ［6］李波.基于BIM的施工项目成本管理研究［D］.武汉：华中科技大学，2015.
［7］刘占省，赵明，徐瑞龙.BIM技术在建筑设计、项目施工及管理中的应用［J］. 建筑技术开发，2013，40（3）：65-71.。