高 健

（北京建工京精大房工程建設(shè)監(jiān)理公司， 北京 100044）

工程監(jiān)理企業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用研究

高 健

（北京建工京精大房工程建設(shè)監(jiān)理公司， 北京 100044）

BIM技術(shù)作為當(dāng)前建筑業(yè)的一場革命，給建筑市場的各參與主體都帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。作為建筑市場中的重要參與主體，工程監(jiān)理行業(yè)如何應(yīng)對未來建筑業(yè)的BIM環(huán)境，主動轉(zhuǎn)變，制定適宜的應(yīng)用實(shí)施策略就顯得尤為重要。通過BIM技術(shù)在工程監(jiān)理中的應(yīng)用效果，探討了BIM技術(shù)對傳統(tǒng)監(jiān)理工作的影響以及在監(jiān)理行業(yè)的應(yīng)用前景。

BIM技術(shù)；工程監(jiān)理；應(yīng)用前景

1 BIM技術(shù)概況

1.1 BIM技術(shù)的產(chǎn)生背景

美國建筑科學(xué)研究院頒布的《美國國家 BIM 標(biāo)準(zhǔn)第一版》的研究報(bào)告中指出：工程建設(shè)行業(yè)的浪費(fèi)值較制造業(yè)高出 31%。研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致建設(shè)行業(yè)效率不高的原因是多方面的，只有通過應(yīng)用先進(jìn)的生產(chǎn)流程和管理技術(shù)才能整體提高行業(yè)水平，因此，BIM 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

美國斯坦福大學(xué)針對全球 BIM 應(yīng)用項(xiàng)目的調(diào)查研究表明，通過有效應(yīng)用 BIM 技術(shù)可降低 40% 的設(shè)計(jì)變更，并將施工現(xiàn)場的勞動生產(chǎn)效率提高 20%～30%，工程總造價(jià)下降約5%。因此，BIM 技術(shù)已被廣泛視為改變傳統(tǒng)建筑業(yè)低效生產(chǎn)模式的戰(zhàn)略手段及必然趨勢。

1.2 BIM的定義

BIM 的英文全稱是 Building Information Modeling，即：建筑信息模型。

BIM 的定義由三部分組成：BIM 是一個設(shè)施(建設(shè)項(xiàng)目)物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)；BIM 是一個共享的知識資源，是一個分享有關(guān)這個設(shè)施的信息，為該設(shè)施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程；在項(xiàng)目的不同階段，各建設(shè)方通過在 BIM 中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)。

1.3 BIM技術(shù)國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀

近 10 年來，BIM 技術(shù)在美國、歐洲、日本、香港、新加坡等國家和地區(qū)的建筑業(yè)中的應(yīng)用取得了較高的成就，其中美國的 BIM 技術(shù)發(fā)展較為成熟。為了推動和規(guī)范 BIM 技術(shù)在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用，2003 年美國總務(wù)管理局建立了著名的“國家 3D-4D-BIM 計(jì)劃”，并挑選實(shí)際項(xiàng)目作為試點(diǎn)，探索和驗(yàn)證 BIM 應(yīng)用的模式、規(guī)則、流程等一整套建筑全生命周期的解決方案。2006 年美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院開始制定BIM 標(biāo)準(zhǔn)，初步形成 BIM 國家標(biāo)準(zhǔn)體系；同時(shí)，政府機(jī)構(gòu)在大多數(shù)建筑活動中開始要求應(yīng)用 BIM 技術(shù)，并且根據(jù)應(yīng)用程度的不同給予一定的資金資助。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，美國項(xiàng)目的BIM 技術(shù)應(yīng)用比例已達(dá)到 49%。

2007 年中國勘察設(shè)計(jì)協(xié)會主辦了“全國勘察設(shè)計(jì)行業(yè)信息化發(fā)展技術(shù)交流論壇”，首次在全國性的行業(yè)會議上討論了 BIM 在建筑設(shè)計(jì)中的革新及運(yùn)用。此后，中國建筑學(xué)會、中國工程圖學(xué)學(xué)會等各大行業(yè)協(xié)會開始紛紛組織各類交流及研討會，討論 BIM 技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用及存在的問題。與這些行業(yè)系會和研究機(jī)構(gòu)積極推動 BIM 技術(shù)研究與應(yīng)用相對應(yīng)，北京奧運(yùn)會、上海世博會的舉辦涌現(xiàn)了一批世界矚目的大型建筑，如：水立方、天津國際郵輪碼頭、上海世博文化中心、國家電力館等。這些項(xiàng)目的出現(xiàn)也推動了 BIM 技術(shù)在中國的應(yīng)用及發(fā)展。但是，這些案例尚都局限于設(shè)計(jì)或施工階段的應(yīng)用，還沒有在建筑的全生命周期中得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)缺少相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的支持，致使中國的 BIM 應(yīng)用仍舊處于探索階段。表 1 反映了目前國內(nèi)外 BIM 技術(shù)的研究應(yīng)用現(xiàn)狀。

表1 BIM技術(shù)在國內(nèi)外研究應(yīng)用對比

2 BIM技術(shù)與傳統(tǒng)監(jiān)理方式的區(qū)別

有別于傳統(tǒng)的二維抽象方式，BIM 技術(shù)是以三維數(shù)字為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的“可視化”的數(shù)字建筑模型，并且可以擴(kuò)展為 4D、5D 等多維狀態(tài)。

2.1 應(yīng)用BIM技術(shù)對監(jiān)理工作的影響

工程監(jiān)理工作是根據(jù)建設(shè)單位的要求，依照工程建設(shè)文件、法律法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和圖紙，對整個項(xiàng)目進(jìn)行質(zhì)量、投資、進(jìn)度、安全等方面的管理。監(jiān)理企業(yè)運(yùn)用 BIM 技術(shù)的切入點(diǎn)是哪些監(jiān)理工作需要在 BIM 模型上得到體現(xiàn)，監(jiān)理人員需要在 BIM 模型中提取、插入、修改何種信息。監(jiān)理單位運(yùn)用 BIM 技術(shù)的工作內(nèi)容見表 2。

表2 運(yùn)用BIM技術(shù)的監(jiān)理工作內(nèi)容

2.2 傳統(tǒng)監(jiān)理模式下存在的不足及應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢

2.2.1 傳統(tǒng)監(jiān)理模式下的不足

(1)監(jiān)理工作方式單一。日常監(jiān)理工作一般采用現(xiàn)場巡視檢查的方式，對于施工過程監(jiān)督、控制、協(xié)調(diào)等方面中的難點(diǎn)重點(diǎn)的事前控制方式單一，因此迫切需要將信息技術(shù)應(yīng)用到監(jiān)理工作中。

(2)信息管理方式落后。工程信息一般采用手工填寫、人工傳遞的方式。由于參建各方缺乏溝通，容易造成大量的工程信息無法得到及時(shí)處理，且不能有效共享，致使工程管理決策所需的支持信息不充分。

2.2.2 BIM技術(shù)的優(yōu)勢

(1)可視化。傳統(tǒng)的 CAD 模式要求工作人員觀看二維的線條后，在大腦中翻譯成三維，不可避免地會產(chǎn)生錯漏碰缺等問題，導(dǎo)致設(shè)計(jì)變更變多。而在 BIM 技術(shù)的工作環(huán)境下，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營過程中的匯報(bào)、溝通、決策等工作都可以在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行，使其更為準(zhǔn)確、更為直觀。

(2)便捷化。通過在施工現(xiàn)場關(guān)鍵點(diǎn)的實(shí)時(shí)施工視覺信息(拍照、視頻)與 BIM 模型進(jìn)行對比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程中的問題，極大地減少了由于隱蔽工程出現(xiàn)質(zhì)量問題造成的返工情況，提高了施工效率。

(3)信息完備化。BIM 模型中涵蓋了工程建設(shè)中的事前約定所需要的信息，參建各方可以根據(jù)不同的需求隨時(shí)進(jìn)行查詢，通過 BIM 協(xié)作平臺，實(shí)現(xiàn)施工過程中所需信息的共享，較好地解決了由于處理或傳遞不及時(shí)所帶來的信息滯后問題。

3 BIM技術(shù)在監(jiān)理工作中的實(shí)際應(yīng)用

基于 BIM 技術(shù)所帶來的優(yōu)勢，并結(jié)合實(shí)際監(jiān)理工作過程中所遇到的問題及需求，筆者公司針對以下方面進(jìn)行了應(yīng)用探索。

3.1 進(jìn)度控制中的應(yīng)用

在工程建設(shè)過程中存在的各種來自不同部門、不同時(shí)期的影響因素，會對工程進(jìn)度產(chǎn)生復(fù)雜的影響，使得工程難以一直執(zhí)行原定的進(jìn)度計(jì)劃。因此，監(jiān)理人員要不斷了解掌握工程實(shí)際進(jìn)展情況，并與計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行對比，從中得出偏離計(jì)劃的原因并制定調(diào)整措施。

為此，針對計(jì)劃進(jìn)度及實(shí)際進(jìn)度分別建立了 3D 模型(見圖 1 和圖 2)，按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)將工程建設(shè)情況在模型中予以展示，通過對比，可以直觀準(zhǔn)確地顯示出實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度的偏差。

圖1 計(jì)劃進(jìn)度模型

圖2 實(shí)際進(jìn)度模型

3.2 質(zhì)量控制中的應(yīng)用

檢驗(yàn)批是施工現(xiàn)場監(jiān)理檢查驗(yàn)收的最小單元。在實(shí)際工作中，經(jīng)常會遇到某些檢驗(yàn)批不能一次驗(yàn)收通過，需要進(jìn)行多次驗(yàn)收的情況。當(dāng)此類情況繁多時(shí)，會使得監(jiān)理工程師不能及時(shí)掌握檢驗(yàn)批的整體情況，無法進(jìn)行有效的管理。

為此，在 3D 模型中根據(jù)實(shí)際情況用不同顏色劃分施工流水段，將各種監(jiān)理檢查及驗(yàn)收資料鏈接至模型中，并將檢查及驗(yàn)收結(jié)果在模型中予以展示，如：檢查不合格項(xiàng)用特殊顏色進(jìn)行區(qū)分(見圖 3)。同時(shí)可以通過查閱鏈接資料隨時(shí)了解某一檢查項(xiàng)的材料驗(yàn)收情況、過程施工情況，檢查驗(yàn)收情況，不合格原因以及整改后的情況等(見圖 4 和圖 5)。如此可以對施工過程中所有檢驗(yàn)批的情況一目了然，目前存在的資料拖拉及其檢驗(yàn)批的問題分析也可以借助此辦法促進(jìn)解決。

圖3 施工流水段劃分及檢驗(yàn)批檢查驗(yàn)收模型

圖4 鏈接資料查詢

圖5 監(jiān)理旁站查詢

3.3 造價(jià)控制中的應(yīng)用

在施工過程中，將材料構(gòu)配件的名稱、型號、所屬檢驗(yàn)批次、施工時(shí)間、工程量等信息添加到模型中后，可以根據(jù)不同的需求直接生成各類材料明細(xì)表，并計(jì)算出工程量(見圖6)，同時(shí)，點(diǎn)擊某一材料時(shí)，在模型中對應(yīng)的材料會高亮顯示(見圖 7)，便于監(jiān)理人員對工程量及造價(jià)進(jìn)行整體管控。

圖6 自動統(tǒng)計(jì)生成的明細(xì)表

圖7 明細(xì)表中所選材料對應(yīng)的模型中的部分

3.4 交底培訓(xùn)中的應(yīng)用

在施工過程中，監(jiān)理人員若是對于某些重點(diǎn)、難點(diǎn)或創(chuàng)新的施工工藝及監(jiān)理控制點(diǎn)不甚了解，則無法進(jìn)行有效的管控，為此，建立了基坑支護(hù)施工監(jiān)理方針管理系統(tǒng)(見圖 8)，包含土釘墻施工、灌注樁施工、土層錨桿施工三項(xiàng)施工工藝。針對此三項(xiàng)施工工藝分別制作了施工動畫模擬，將施工工藝重點(diǎn)及監(jiān)理檢查要點(diǎn)以文字及聲音的形式加入其中，并且在模擬過程中可以根據(jù)需求隨時(shí)切換施工步驟及角度進(jìn)行查看(見圖 9)。

應(yīng)用此系統(tǒng)，可以在施工前對施工及監(jiān)理人員進(jìn)行交底，也可以作為培訓(xùn)教材進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，通過動畫模擬、文字說明等直觀的展示，使相關(guān)人員可以對施工工藝及監(jiān)理控制要點(diǎn)有明確的認(rèn)知和了解，在施工過程中能夠更為有效地進(jìn)行管控。

圖8 基坑支護(hù)施工監(jiān)理仿真管理系統(tǒng)

圖9 土釘墻施工工藝模擬

3.5 應(yīng)用BIM技術(shù)存在的問題

雖然 BIM 技術(shù)具有強(qiáng)大的功能和優(yōu)勢，但由于國內(nèi)外建筑體制及市場情況的不同，在國內(nèi)實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用研究過程中，還是存在一些問題。

(1)應(yīng)用各方職責(zé)劃分不明確，沒有明確的規(guī)范、制度、職責(zé)要求等，導(dǎo)致在項(xiàng)目各參建方共同應(yīng)用 BIM 技術(shù)的過程中，有些工作劃分不明確。

(2)模型建立及交付驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。沒有明確統(tǒng)一的模型建立及交付驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致參建某一方建立的模型，其深度和精度無法滿足其他方的使用要求。

(3)施工及變更信息更新不及時(shí)。BIM 模型應(yīng)用的條件之一就是時(shí)效性，即要求及時(shí)將施工過程中的各種實(shí)際信息錄入至模型中，這樣才能起到?jīng)Q策時(shí)信息支持的作用。但由于參建方較多，其中一方的信息更新交付不及時(shí)，就會導(dǎo)致整個模型失去時(shí)效性。

(4)綜合技術(shù)人員缺乏。由于 BIM 技術(shù)的應(yīng)用還處于初級階段，因此目前既懂專業(yè)技術(shù)，又懂軟件操作的人員極度缺乏。

(5)軟件兼容性差，二次開發(fā)成本高?，F(xiàn)有的 BIM 軟件種類繁多，很多 BIM 軟件所產(chǎn)生的成果不能被其他軟件所兼容和通用，致使在使用過程中造成了很大的不便。

4 BIM技術(shù)在工程監(jiān)理行業(yè)的發(fā)展前景

4.1 建設(shè)行業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)的目的

一個工程項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)營，涉及多個參與方和利益相關(guān)方。目前合同規(guī)定的交付成果均以紙版文件或電子基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為主，因此，在項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)營過程中，項(xiàng)目信息被不斷地重復(fù)輸入、處理、輸出。根據(jù)美國建筑科學(xué)研究院的研究報(bào)告統(tǒng)計(jì)，每個數(shù)據(jù)在項(xiàng)目生命周期中平均被輸入 7 次，因此，在一個建設(shè)項(xiàng)目中，并不缺少數(shù)字信息，真正缺少的是對信息的結(jié)構(gòu)化組織管理和交換。由此看來，建設(shè)行業(yè)應(yīng)用 BIM 技術(shù)的根本目的是：解決好項(xiàng)目不同階段、不同參與方、不同應(yīng)用軟件之間的信息結(jié)構(gòu)化組織管理和信息交換共享，使得不同的參與人可以根據(jù)各自不同的需求得到相應(yīng)的信息，而且信息要全面、準(zhǔn)確、及時(shí)。

4.2 BIM技術(shù)在工程監(jiān)理行業(yè)的發(fā)展前景

目前很多監(jiān)理企業(yè)已不僅局限施工過程中的監(jiān)理，很多都開始嘗試提供項(xiàng)目全生命周期的監(jiān)理和咨詢服務(wù)，協(xié)助業(yè)主全面參與項(xiàng)目的各項(xiàng)工作，且提供的是智力型的服務(wù)。隨著建筑行業(yè)信息化的發(fā)展，監(jiān)理企業(yè)要應(yīng)對這種變化，需要制定適宜的轉(zhuǎn)變策略。不能僅依靠現(xiàn)有的手段，要尋求突破創(chuàng)新，要將日常工作與信息技術(shù)最大化結(jié)合。只有這樣才能提升企業(yè)自身的核心競爭力，適應(yīng)信息化發(fā)展的大環(huán)境。

監(jiān)理行業(yè)應(yīng)用 BIM 技術(shù)有著自身的優(yōu)勢。首先，很多監(jiān)理人員都是由規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、咨詢、物業(yè)管理等行業(yè)人才經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)轉(zhuǎn)行而來，而 BIM 團(tuán)隊(duì)正好需要了解各行業(yè)的人員共同參與，因此監(jiān)理企業(yè)組建 BIM 團(tuán)隊(duì)相對較為容易。其次，隨著全生命周期監(jiān)理服務(wù)的嘗試，監(jiān)理企業(yè)成為除了業(yè)主以外唯一全過程參與的一方，各階段所需的 BIM 模型的建立、修改、維護(hù)都可以由監(jiān)理企業(yè)獨(dú)立完成，避免了在不同階段，不同企業(yè)各自建立、維護(hù)模型所帶來的弊端。

因此，監(jiān)理行業(yè)迫切需要 BIM 技術(shù)的發(fā)展和推廣。

4.3 BIM技術(shù)對工程監(jiān)理行業(yè)提出的挑戰(zhàn)

BIM 技術(shù)屬于高技術(shù)含量的操作應(yīng)用，對于現(xiàn)階段運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行監(jiān)理工作的監(jiān)理人員提出了較高的要求，要求其不僅要熟悉監(jiān)理業(yè)務(wù)，還要逐步掌握以下三個層次的能力。

(1)了解什么是 BIM、BIM 能夠做什么，能夠響應(yīng)招標(biāo)文件中對監(jiān)理 BIM 工作的要求，制定對應(yīng)的工作措施。

(2)熟悉常用的 BIM 軟件，如：Revit，能夠?qū)υO(shè)計(jì)模型、施工模型的深度和質(zhì)量進(jìn)行審核。

(3)能夠應(yīng)用 BIM 軟件進(jìn)行一定的基礎(chǔ)操作，如：在模型上提取、插入、更新信息，將監(jiān)理工作的成果反映到 BIM模型中。

監(jiān)理企業(yè)要逐步累積 BIM 應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和 BIM 項(xiàng)目業(yè)績，在不同類型的項(xiàng)目上、在不同方面的應(yīng)用上都要有所探索并形成一套體系，最終能夠根據(jù)業(yè)主的需求，提供有特色的、有針對性的、標(biāo)準(zhǔn)化的 BIM 技術(shù)應(yīng)用服務(wù)。

5 結(jié) 語

盡管建筑信息模型的理念被提出了 10 多年，但在世界范圍內(nèi)都還處于推廣階段，還存在很多問題。然而 2D 向 3D 的過渡和升級已經(jīng)成為必然趨勢，且發(fā)展速度非常快，基于三維設(shè)計(jì)軟件的 BIM 技術(shù)正在給中國的建筑業(yè)帶來一場革命。雖然目前國內(nèi)的 BIM 發(fā)展還處于早期階段，但相信經(jīng)過若干年的發(fā)展，BIM 技術(shù)的應(yīng)用會越來越全面、越來越廣泛，最終形成一個基于 BIM 技術(shù)的工程建設(shè)和建筑運(yùn)營環(huán)境。

[1]王彥忠. 工程監(jiān)理企業(yè)建筑信息模型(BIM)應(yīng)用策略研究[J]. 上海建設(shè)科技，2013(3).

[2]程建華，王輝. 項(xiàng)目管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用與推廣[J] . 施工技術(shù)，2012(16).

[3]曲凡萍，楊忠龍. 建設(shè)監(jiān)理中的BIM技術(shù)[J] . 建設(shè)監(jiān)理，2013(11).

[4]清華大學(xué)BIM課題組.中國建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架研究[M] .北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

F407.9

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1007-4104(2015)10-0005-05

2015-08-14

高 健，供職于北京建工京精大房工程建設(shè)監(jiān)理公司。通信地址：北京市西城區(qū)展覽館路1號 北京建工京精大房工程建設(shè)監(jiān)理公司。