趙高仲

云南建工第二建設(shè)有限公司

摘要：隨著建設(shè)項(xiàng)目復(fù)雜性的不斷加大、智能化程度的不斷提升，建筑業(yè)對綠色環(huán)保、高效生產(chǎn)組織模式、精益化管理需求的日益增加，建筑行業(yè)需要用新的管理模式和新技術(shù)來提升設(shè)計建造水平，需要在城市建設(shè)服務(wù)模式和支撐技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，以改變行業(yè)勞動生產(chǎn)率低、利潤低，規(guī)劃設(shè)計施工等建設(shè)過程各階段孤立存在，只關(guān)注施工階段的成本，不關(guān)注系統(tǒng)成本（設(shè)計階段、運(yùn)營維護(hù)成本）等的現(xiàn)狀，而通過BIM技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目全壽命周期的價值管理，推動各參與方由單一（階段性）工作模式向協(xié)同工作模式的發(fā)展，即可以實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)目標(biāo)。筆者通過公司正在推行的某科研辦公樓BIM技術(shù)的應(yīng)用結(jié)合自身對BIM技術(shù)的思考，分別從現(xiàn)狀分析、基本應(yīng)用（3D動畫模擬技術(shù)）、項(xiàng)目協(xié)調(diào)綜合管控、項(xiàng)目系統(tǒng)綜合集成管控、優(yōu)秀項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)打造、施工現(xiàn)場整合管理、通過BIM技術(shù)追推建筑工業(yè)化和自動化、通過BIM技術(shù)打通建筑產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)等方面來逐層描述BIM技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；建筑工程；應(yīng)用；探索

一、建筑業(yè)建造特點(diǎn)現(xiàn)狀分析

由于受建筑業(yè)的個體差異性和建造特殊性、一次性等特點(diǎn)的限制，建筑建造規(guī)劃設(shè)計施工等建設(shè)過程各階段銜接不緊密、各參與方工作聯(lián)動協(xié)同差、只關(guān)注階段（環(huán)節(jié)）成本而不關(guān)注系統(tǒng)成本（運(yùn)營維護(hù)成本）等現(xiàn)象普遍，行業(yè)技術(shù)管理水平不高、勞動生產(chǎn)率低、利潤率低、工業(yè)化進(jìn)程緩慢。為解決上述主要問題，必須構(gòu)建高效的生產(chǎn)組織模式，用全新的管理模式和新技術(shù)來提升建筑建造水平，強(qiáng)化全過程系統(tǒng)、協(xié)同管理。為此，工程建設(shè)行業(yè)的專家們開始研究包括工程建造管理、設(shè)計、工程總承包、一體化項(xiàng)目實(shí)施、精益建造等系統(tǒng)管控模式及技術(shù)，這些技術(shù)和方法中的BIM（建筑信息模型）即是可以提供系統(tǒng)解決方案的路徑之一。

二、BIM技術(shù)的定義

BIM指建筑信息模型（Building Information Molding），主要源于制造行業(yè)集CAD、CAM于一體的計算機(jī)集成制造系統(tǒng) 理念和基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM與STEP標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品信息模型。它是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑、項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體和功能特性的數(shù)字化表達(dá)，實(shí)體模型內(nèi)不僅有三維幾何形狀信息，還包括如建筑構(gòu)件的材料、重量、價格和進(jìn)度等信息，因而可以模擬真實(shí)建造的行為活動的過程。

三、建筑業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用總體思路

筆者通過BIM技術(shù)在某科研綜合樓項(xiàng)目上的應(yīng)用，來全面提煉、總結(jié)BIM技術(shù)在應(yīng)用的解決方案，歸納起來，BIM技術(shù)的應(yīng)用包括如下幾方面：

一是面向業(yè)主的BIM管理模式：業(yè)主是項(xiàng)目建設(shè)的主導(dǎo)者，其必須關(guān)注全生命周期的管理，在項(xiàng)目建設(shè)初期即應(yīng)建立項(xiàng)目協(xié)同管理體系，確保各參與方在其統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下推進(jìn)；

二是面向施工企業(yè)的BIM管理模式：該階段重點(diǎn)關(guān)注施工工序及工藝模擬操作、進(jìn)度模擬管控、現(xiàn)場質(zhì)量安全文明施工模擬管控及造價管理等；

三是面向運(yùn)維階段：包括建筑物及設(shè)備設(shè)施、構(gòu)建的空間管理、消防系統(tǒng)管理、智能門禁系統(tǒng)管理、車庫系統(tǒng)管理等。

基于上述幾個階段的管理，BIM系統(tǒng)其實(shí)是通過計算機(jī)硬件配置及項(xiàng)目設(shè)計軟件、質(zhì)量安全進(jìn)度成本管理軟件等的開發(fā)及現(xiàn)場視頻監(jiān)控、視頻會議系統(tǒng)等的集成及綜合應(yīng)用的過程，但這個過程必須建立在建設(shè)各階段、參與各方任務(wù)目標(biāo)明晰、權(quán)責(zé)清晰、流程暢通、標(biāo)準(zhǔn)明確的基礎(chǔ)之上。

四、建筑業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用各階段（層次）的主要內(nèi)容

BIM技術(shù)的應(yīng)用不是一次到位，而是必須根據(jù)各方需要分步實(shí)施，以價值最大化為核心追求，選擇項(xiàng)目建設(shè)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)首先應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

（一）第一階段：通過BIM進(jìn)行基本3D技術(shù)轉(zhuǎn)換及應(yīng)用

1、BIM技術(shù)在設(shè)計階段的應(yīng)用：

當(dāng)前，施工圖紙只能以平、立、剖、大樣等形式反應(yīng)，其只能通過以線條、圓弧、文字等形式表述，并通過人的空間想象把不同元素的空間關(guān)系想象出來，電腦無法自動識別，這給專業(yè)之間的協(xié)同造成了極大障礙，專業(yè)之間在設(shè)計階段無法進(jìn)行準(zhǔn)確有效的協(xié)同，管理、技術(shù)及施工操作人員之間只能通過龐大復(fù)雜的圖紙、規(guī)范進(jìn)行解讀，很多問題往往要到施工時才能發(fā)現(xiàn)，給設(shè)計、施工帶來大量過程修改設(shè)計、窩工等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響項(xiàng)目進(jìn)度的同時極大地增加了工程造價及施工成本。而通過BIM技術(shù)提供的是建筑物精確的空間關(guān)系和數(shù)據(jù)模型，從而能夠真實(shí)表達(dá)設(shè)計意圖并能有效地指導(dǎo)施工。BIM技術(shù)在設(shè)計方面的應(yīng)用包括如下工作步驟及內(nèi)容：BIM數(shù)據(jù)管理平臺、BIM建模標(biāo)準(zhǔn)制訂、可視化設(shè)計、協(xié)同設(shè)計、綠色設(shè)計（節(jié)能）、三維管線綜合設(shè)計、投資估算等；

圖1 某項(xiàng)目三維管線可視化、協(xié)同綜合設(shè)計圖

圖2 某項(xiàng)目綠色設(shè)計（陽光照射圖）

圖3 某建筑綜合管線設(shè)計圖

圖4 某項(xiàng)目防火卷簾與結(jié)構(gòu)梁碰撞檢查圖

圖5 某項(xiàng)目梁和墻體錯位檢查圖

2、施工階段的應(yīng)用：招投標(biāo)方案設(shè)計、技術(shù)交底、施工現(xiàn)場管理、碰撞檢查、管線綜合、數(shù)字化構(gòu)建加工、重點(diǎn)工藝工序模擬、工程量計算統(tǒng)計、施工方案驗(yàn)證、4D施工模擬等。還包括知識庫的建立：即可以利用BIM技術(shù)進(jìn)行工藝模塊施工模擬動畫建立，并儲存于知識庫內(nèi)進(jìn)行固化，以便施工班組技術(shù)交底時選用。

圖6 某項(xiàng)目現(xiàn)場布置及管理圖

圖7 某項(xiàng)目計劃進(jìn)度與模型模擬圖

3、運(yùn)營維護(hù)階段的應(yīng)用：設(shè)施管理、空間及資產(chǎn)管理、建筑能耗監(jiān)測分析、應(yīng)急預(yù)案優(yōu)化、資料管理等。

（二）第二階段：通過BIM進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)期的綜合協(xié)調(diào)及管控

綜合協(xié)調(diào)及管控就是將基于模型的工作融入到項(xiàng)目各參與方、管理工作流程本身，讓各方通過事先的BIM動畫模擬進(jìn)行工作銜接及協(xié)調(diào)，將設(shè)計問題、管理協(xié)作及協(xié)調(diào)問題、施工工序問題等進(jìn)行事先統(tǒng)籌策劃及部署，既可以減少設(shè)計變更，也可以進(jìn)行施工方案優(yōu)化，并能夠較為充分展現(xiàn)各工序、各施工環(huán)節(jié)的工作交接點(diǎn)，提高項(xiàng)目管控效率和效益。

（三）第三階段：通過BIM系統(tǒng)對項(xiàng)目進(jìn)行綜合集成管控

項(xiàng)目施工管理的所有活動都和時間、空間相關(guān)聯(lián)，其包括設(shè)備、材料進(jìn)場的搬運(yùn)行進(jìn)路線、塔吊等設(shè)備的操作空間、施工流程及操作工藝流程、材料的現(xiàn)場堆放、人員的主要集中活動及操作空間等等，這些都是隨著項(xiàng)目進(jìn)度而變化的，需要通過BIM技術(shù)以項(xiàng)目進(jìn)度為主線進(jìn)行自動的資源配置。同時，現(xiàn)場所有的施工動線分析、建筑結(jié)構(gòu)及管線的碰撞檢查、施工方案設(shè)計也都和時間有關(guān)，這就要求利用BIM技術(shù)來進(jìn)行時間、空間的集成，從宏觀模擬集成管控方面：把BIM模型和進(jìn)度計劃軟件的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，使管理者利用三維的直觀優(yōu)勢，可以按月、旬、周、天對比項(xiàng)目計劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度的差異，并根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行實(shí)時調(diào)整，同時可以通過多方案比較出最佳施工方案；從微觀模擬管控方面：把BIM模型和施工方案利用虛擬環(huán)境作數(shù)據(jù)集成，便可以在虛擬環(huán)境中作施工模擬，對項(xiàng)目的重點(diǎn)或難點(diǎn)部分進(jìn)行全面的可施工性模擬以及安全、施工空間、對環(huán)境影響等等分析，以優(yōu)化施工方案；同時，將BIM模型、施工計劃和工程量造價管理集成于一體，可以實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的庫存及限額領(lǐng)料管控，還可以將現(xiàn)場施工管理及操作人員均通過出入門禁卡讀取進(jìn)出場人員信息，對現(xiàn)場人員考勤等進(jìn)行統(tǒng)計管理，可以通過識別現(xiàn)場重大危險源及其控制情況，進(jìn)行危險源建檔、排查管理等。

（四）第四階段：通過BIM技術(shù)構(gòu)建高績效項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)

隨著建筑項(xiàng)目規(guī)模及功能的復(fù)雜程度越來越高，一個項(xiàng)目往往要通過多個專業(yè)承包商和分包商才能完成，要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各項(xiàng)任務(wù)目標(biāo)，這就必須通過建立并打造高績效管理團(tuán)隊(duì)來實(shí)現(xiàn)，這就需要通過建立BIM團(tuán)隊(duì)來構(gòu)建協(xié)同型工作團(tuán)隊(duì)，BIM團(tuán)隊(duì)、BIM技術(shù)必須為項(xiàng)目所有參與方服務(wù)，為項(xiàng)目建設(shè)各參與方均實(shí)現(xiàn)價值最大化，這就需要將優(yōu)秀的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和優(yōu)秀的BIM團(tuán)隊(duì)高度融合在一起，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理的高績效。

（五）第五階段：通過BIM技術(shù)整合施工現(xiàn)場管理

BIM應(yīng)用的整合施工現(xiàn)場管理實(shí)際上就是整合虛和實(shí)，用BIM模型的虛擬建筑與實(shí)際的施工現(xiàn)場或運(yùn)營管理現(xiàn)場相整合，讓現(xiàn)場人員按照實(shí)際建筑物模樣的BIM模型去理解現(xiàn)場并實(shí)施操作，而不是根據(jù)抽象的圖紙，經(jīng)過現(xiàn)場人員理解翻譯以后的腦袋里的三維空間去處理。BIM技術(shù)對施工現(xiàn)場的整合管理應(yīng)用主要包括現(xiàn)場管理及操作指導(dǎo)、現(xiàn)場存在問題校驗(yàn)和現(xiàn)場管理及操作跟蹤幾方面。現(xiàn)場管理及操作指導(dǎo)是以BIM模型和3D施工圖代替?zhèn)鹘y(tǒng)施工圖紙指導(dǎo)現(xiàn)場施工，避免現(xiàn)場人員由于誤解圖紙導(dǎo)致施工環(huán)節(jié)出錯；通過BIM模型對施工現(xiàn)場進(jìn)行校驗(yàn)，可以將存在問題通過校驗(yàn)提前在錯誤剛發(fā)生的時即發(fā)現(xiàn)并改正，避免造成更大的損失；現(xiàn)場管控跟蹤是利用移動通訊、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、GPS、激光掃描、RFID、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)與BIM模型進(jìn)行集成整合，以指導(dǎo)、記錄、跟蹤、分析作業(yè)現(xiàn)場的各類活動，保證施工不出現(xiàn)重大失誤以外，同時也為項(xiàng)目運(yùn)營維護(hù)采集了準(zhǔn)確、直觀的BIM數(shù)據(jù)庫。把BIM模型和施工或運(yùn)營管理現(xiàn)場的需求整合起來，再結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、移動通訊、RFID等技術(shù)，形成BIM對現(xiàn)場活動的最大支持。

（六）第六階段：通過BIM技術(shù)助推建筑工業(yè)化和自動化

工程建設(shè)項(xiàng)目本身就是工業(yè)化制造和現(xiàn)場施工組裝相結(jié)合的產(chǎn)物，提高建筑工業(yè)化水平在建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用是建筑業(yè)工業(yè)化的發(fā)展方向和目標(biāo)，建筑工業(yè)化建造雖然有很多現(xiàn)場建造部具備的好處，但是對技術(shù)和管理的要求也要高得多，其工藝及工作流程、工作環(huán)節(jié)也比現(xiàn)場施工要復(fù)雜得多，工業(yè)化建造一般要經(jīng)過設(shè)計、工廠制作、運(yùn)輸、現(xiàn)場吊裝、裝配等主要環(huán)節(jié)，對構(gòu)建的要求較高，只要其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致工期延誤和成本上升，因此，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行能夠?qū)⒐I(yè)化與自動化結(jié)合起來。但是，缺少類似制造業(yè)PDM系統(tǒng)這樣的信息創(chuàng)建、管理、共享系統(tǒng)在整體由營運(yùn)到施工、設(shè)計簽發(fā)生產(chǎn)計劃上提供全面信息管理是其中的一個最關(guān)鍵因素，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，就必須由BIM信息技術(shù)主導(dǎo)才能把市場的需求快速轉(zhuǎn)變成能讓工廠生產(chǎn)的數(shù)據(jù)。但工業(yè)化建造的設(shè)計和現(xiàn)場施工的設(shè)計是有區(qū)別的，傳統(tǒng)CAD設(shè)計工具和施工圖設(shè)計方法的精度和詳細(xì)程度很難滿足要求，再加上設(shè)計、制造、物流、安裝之間信息和實(shí)物流轉(zhuǎn)的需要，出錯的概率就更大。利用BIM應(yīng)用為建筑業(yè)工業(yè)化不但解決了信息創(chuàng)建、管理、傳遞的問題，而且BIM模型、三維圖紙、裝配模擬、采購制造運(yùn)輸存放安裝的全程跟蹤等手段為工業(yè)化建造方法的普及也奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。與此同時，工業(yè)化還為自動化生產(chǎn)加工奠定了基礎(chǔ)，自動化不但能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率，而且對于復(fù)雜形體，利用BIM模型數(shù)據(jù)和數(shù)控機(jī)床的自動集成，還能完成通過傳統(tǒng)流程很難完成的工作。

（七）第七階段：BIM技術(shù)將建筑產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)有機(jī)聯(lián)系起來

建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)鏈包括業(yè)主、監(jiān)理、勘察、設(shè)計、施工、勞務(wù)、材料、機(jī)械、輔料等眾多參與方，通過產(chǎn)業(yè)鏈的聯(lián)通，可以實(shí)現(xiàn)各合作方的信息共享，從而達(dá)到各方易于快速準(zhǔn)確理解、不會產(chǎn)生歧義、易于協(xié)調(diào)一致和易于自動統(tǒng)計分析模擬、不用重復(fù)輸入信息數(shù)據(jù)等。建筑物的各系統(tǒng)有機(jī)電設(shè)備，其安裝除了需要適當(dāng)?shù)目臻g、溫度、濕度、荷載等，還有大量的安裝、交接、操作、維修保養(yǎng)、故障處理等手冊和記錄需要保存供隨時查用，要建立運(yùn)營BIM模型，必須有設(shè)備材料供應(yīng)商提供設(shè)備的BIM模型，并通過設(shè)備二維碼進(jìn)行身份信息采集儲存及運(yùn)維管理識別，可以及時、準(zhǔn)確及發(fā)現(xiàn)并排除設(shè)備設(shè)施故障。

總之，BIM技術(shù)的應(yīng)用需要通過各方在夯實(shí)前期基礎(chǔ)管理的前提下逐步去實(shí)現(xiàn)各階段所需的功能，這就要求企業(yè)必須實(shí)現(xiàn)選定一個項(xiàng)目，通過構(gòu)建以BIM咨詢專家主導(dǎo)、有設(shè)計、計算機(jī)及信息技術(shù)、施工技術(shù)、項(xiàng)目管理、采購、造價等各類專業(yè)技術(shù)人員參加的團(tuán)隊(duì)，從建立數(shù)據(jù)平臺、建模、建標(biāo)準(zhǔn)、模擬施工、過程管控等全面策劃、指導(dǎo)實(shí)施，才能將BIM技術(shù)有效應(yīng)用于工程建設(shè)中。