范偉亞（亳州市重點(diǎn)工程建設(shè)管理服務(wù)中心，安徽 亳州 236800）

近年來我國涌現(xiàn)出一大批高水準(zhǔn)的工程項(xiàng)目，為城市發(fā)展帶來新活力，也刺激了建筑行業(yè)的發(fā)展。與此同時(shí)，這些新興建筑工程項(xiàng)目持續(xù)沖擊著既有的技術(shù)規(guī)范、管理手段和建設(shè)方法，給建筑業(yè)帶來巨大挑戰(zhàn)。建筑信息化是解決建筑行業(yè)所面臨挑戰(zhàn)的鑰匙[1]。

作為建筑信息化的載體，BIM 技術(shù)受到了高度重視，甚至政府多次出文推動(dòng)其普及應(yīng)用。但目前BIM技術(shù)介入工程項(xiàng)目尚處于初級(jí)階段，局限于工程設(shè)計(jì)階段，而非項(xiàng)目全生命周期。因此，作為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維多專業(yè)信息集成平臺(tái)的BIM，其技術(shù)所帶來的行業(yè)發(fā)展紅利還沒有得到充分開發(fā)。

基于此，本文從分析項(xiàng)目全生命周期管理及BIM技術(shù)特點(diǎn)入手，闡述BIM 技術(shù)給工程全方面帶來的革命性改變，并根據(jù)一項(xiàng)工程案例直觀展示BIM 技術(shù)的優(yōu)勢。

1 項(xiàng)目全生命周期及BIM技術(shù)

1.1 項(xiàng)目全生命周期

全生命周期的概念是在項(xiàng)目管理策略層面提出的，包括項(xiàng)目的決策階段、實(shí)施階段和使用階段（運(yùn)營階段）。項(xiàng)目管理的本質(zhì)即為一種增值服務(wù)。因此，BIM 技術(shù)介入項(xiàng)目全生命周期，獲得各方單位認(rèn)可，有利于各方單位達(dá)成目標(biāo)，為各方單位增值。整個(gè)項(xiàng)目周期至少涉及八方單位，如表1所示。

雖然項(xiàng)目總體目標(biāo)一致，但就單一參建方來說，其目標(biāo)存在差異，如表2所示。

表2 相關(guān)方項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)

這些目標(biāo)既是分散也是統(tǒng)一的，要使這些目標(biāo)都能實(shí)現(xiàn)增值，需要高度集成的信息化技術(shù)對(duì)項(xiàng)目全生命周期進(jìn)行管控，并且信息共享。

1.2 BIM技術(shù)

BIM 技術(shù)的研究早在20 世紀(jì)70 年代就開始了，但BIM這一正式名稱的出現(xiàn)是在2002年，全稱為Building Information Modeling，意為使用三維數(shù)字技術(shù)呈現(xiàn)建筑工程項(xiàng)目所有相關(guān)信息的工程模型，顧名思義，該項(xiàng)技術(shù)的目的就是要搭建建筑工程項(xiàng)目所有關(guān)聯(lián)方信息匯總、交互的數(shù)字化平臺(tái)，其自然適用于項(xiàng)目全生命周期管理[2]。

近年來，隨著國家政策的導(dǎo)向，綠色建造和智能建造是建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。由于BIM技術(shù)在建設(shè)過程中與綠色施工、信息化施工、裝配化施工相關(guān)聯(lián)，因此能夠發(fā)揮其極大的優(yōu)勢，進(jìn)而關(guān)系到資源節(jié)約，發(fā)揮資源的精細(xì)化調(diào)配，同時(shí)又能夠滿足建筑的高質(zhì)量發(fā)展。BIM技術(shù)在發(fā)展理念上與國家提出的可持續(xù)發(fā)展，既要金山銀山又要綠水青山的理念是相符合的。因此，BIM技術(shù)在現(xiàn)實(shí)工程中能夠極大地推動(dòng)建筑業(yè)的良性發(fā)展，做到高質(zhì)量、環(huán)境友好、人工智能等，實(shí)現(xiàn)建筑工程項(xiàng)目全生命周期的信息共享。

1.3 全生命周期管理中的BIM技術(shù)

BIM 技術(shù)是建筑業(yè)信息化的衍生品，信息創(chuàng)建、管理、共享是核心。基于BIM 技術(shù)進(jìn)行建筑工程項(xiàng)目全生命周期管理，集成了項(xiàng)目決策階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段和運(yùn)營階段不同相關(guān)方的信息，使之成為隨項(xiàng)目進(jìn)度同步變化的動(dòng)態(tài)信息鏈，從而避免了傳統(tǒng)分散的階段性項(xiàng)目管理產(chǎn)生的信息缺失[3]。

全生命周期各個(gè)階段任務(wù)不同，所需要的信息承載體亦存在差別。BIM技術(shù)作為信息集成可視化平臺(tái)，在各階段可以承擔(dān)的主要管理任務(wù)見圖1。

由圖1可以看出，目前BIM技術(shù)更多地被應(yīng)用于設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營階段，即項(xiàng)目實(shí)施階段的管理工作。但可以預(yù)見的是，隨著BIM技術(shù)的完善，信息化技術(shù)在決策工作中的重要性將大大凸顯。

圖1 項(xiàng)目全生命周期的BIM解決方案

（1）決策階段：決策階段的主要目的是為了滿足項(xiàng)目的建設(shè)時(shí)序、進(jìn)度安排以及質(zhì)量和資金控制，具體包括：確定項(xiàng)目地點(diǎn)、確定實(shí)施組織、確定和落實(shí)建設(shè)資金、確定項(xiàng)目投資、進(jìn)度及質(zhì)量目標(biāo)。所包含的信息管理有：市場信息、資源信息、環(huán)境信息、公共信息、投資信息、推廣信息。

（2）設(shè)計(jì)階段：設(shè)計(jì)工作需要多專業(yè)協(xié)同配合才能完成。不同于國外專業(yè)性設(shè)計(jì)所，我國設(shè)計(jì)院屬于集成型設(shè)計(jì)院，但即便這樣也無法確保圖紙萬無一失。該階段包含的信息有：勘察設(shè)計(jì)信息、造價(jià)信息、合同信息、同類工程信息、公共信息、材料信息、經(jīng)濟(jì)信息。

2 BIM技術(shù)在工程全生命周期中的應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目決策階段

決策階段的主要目的是為了滿足項(xiàng)目的建設(shè)時(shí)序、進(jìn)度安排以及質(zhì)量和資金控制。無數(shù)工程實(shí)踐證明，好的工程往往在決策階段投入了大量精力，謀定而后動(dòng)。在這一階段，決策者需要綜合考慮項(xiàng)目收益、技術(shù)可靠性、可使用性及安全性，傳統(tǒng)方法所提供的決策支撐材料往往是分散的，需要經(jīng)過多方會(huì)談才能確定，成本高昂[4]。

BIM 技術(shù)可通過概要模型（Macro or Schematic model）對(duì)擬建項(xiàng)目進(jìn)行分析和模擬，降低論證成本，提高決策效率。此外，BIM 技術(shù)提供的信息溝通平臺(tái)，可以解決不同專業(yè)間的信息割裂，匯總各方數(shù)據(jù)以提供決策支持。在決策階段，需完成：

（1）BIM技術(shù)目標(biāo)：明確各單位、各階段的BIM技術(shù)工作內(nèi)容、目標(biāo)及責(zé)任劃分，確定工作流程等。

（2）組建BIM團(tuán)隊(duì)及搭建應(yīng)用環(huán)境：通過競賽或招標(biāo)確立BIM管理團(tuán)隊(duì)及BIM專業(yè)小組并在各參與方駐場辦公，完成各參與方BIM使用環(huán)境構(gòu)建，保障應(yīng)用流暢使用。業(yè)主作為項(xiàng)目管理核心，應(yīng)組織搭建BIM 工作平臺(tái)。

2.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段

BIM 技術(shù)最先應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)階段。建筑工程設(shè)計(jì)工作涉及建筑、結(jié)構(gòu)、管線、園林等多專業(yè)配合，集成協(xié)同設(shè)計(jì)一直是設(shè)計(jì)人員的目標(biāo)，這也是BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到最快推廣的原因[5]。

（1）BIM概念設(shè)計(jì)：在BIM平臺(tái)完成項(xiàng)目選址、外形定型、結(jié)構(gòu)分析，提高信息交互水平。

（2）建立3D 模型：通過BIM 軟件繪制擬建建筑3D模型，并會(huì)同各專業(yè)進(jìn)行技術(shù)交底。

（3）協(xié)同設(shè)計(jì)：根據(jù)各專業(yè)分解BIM 設(shè)計(jì)內(nèi)容，并進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)?；贐IM 平臺(tái)進(jìn)行合圖和圖紙會(huì)審，排除碰撞點(diǎn)。

（4）設(shè)計(jì)變更：BIM技術(shù)可以自動(dòng)更新模型參數(shù)，提高方案設(shè)計(jì)靈活度。單一專業(yè)的變更可以實(shí)時(shí)反映到3D總圖中，確保各專業(yè)同步更正。

（5）施工變更：由于前期勘察、外部環(huán)境等問題，施工單位往往在建設(shè)過程中提出變更要求。通過BIM平臺(tái)進(jìn)行四方會(huì)簽將大大提高效率，保證變更合理性。

（6）成本控制：設(shè)計(jì)完成后，可通過BIM 軟件自身的構(gòu)件庫統(tǒng)計(jì)工程量，并基于預(yù)設(shè)定額計(jì)算工程造價(jià)，避免因后期深化設(shè)計(jì)出現(xiàn)超預(yù)算，便于業(yè)主方控制項(xiàng)目投資。

2.3 項(xiàng)目建設(shè)階段

BIM技術(shù)不僅僅是信息交互的平臺(tái)，也是項(xiàng)目實(shí)施工程動(dòng)態(tài)模擬及管理的工具。場地布置、進(jìn)度控制、質(zhì)量控制、安全方案、施工成本控制及物資管理等均可通過BIM 技術(shù)的動(dòng)態(tài)模擬實(shí)現(xiàn)，為業(yè)主方直觀反映現(xiàn)場質(zhì)量、安全及環(huán)境方面的信息，便于垂直化、穿透化管理。

（1）設(shè)計(jì)方案可行性研究：工程圖紙落地是一個(gè)不斷磨合的過程。施工單位可以借用BIM模型對(duì)比現(xiàn)場情況，及時(shí)與設(shè)計(jì)溝通調(diào)整方案。

（2）施工場地布置：施工場地布置是BIM技術(shù)運(yùn)用在施工階段的重要一環(huán)。施工場地布置需要確定各臨時(shí)設(shè)施、臨電、臨水、物料儲(chǔ)存間、加工間等。施工場地布置方案通過BIM進(jìn)行優(yōu)化，降低后期拆改次數(shù)，提高場地利用率[6]。

（3）機(jī)械運(yùn)行分析：機(jī)械運(yùn)行路線與施工場地布置方案相輔相成，在使用BIM技術(shù)確定場地布置方案時(shí)，可以通過BIM 運(yùn)行模擬優(yōu)化機(jī)械路徑，防止施工過程中機(jī)械間的相互干擾。

（4）施工過程模擬：4D施工模擬是BIM技術(shù)的一大亮點(diǎn)。其對(duì)于施工過程的模擬不僅限于形象進(jìn)度展示，還有質(zhì)量、材料及安全方面的信息。因而，深化BIM技術(shù)在施工過程管理中的應(yīng)用，可從時(shí)間、資金、人員、機(jī)械、材料上節(jié)約成本，優(yōu)化施工整體過程。

（5）風(fēng)險(xiǎn)管控：隨著項(xiàng)目進(jìn)度的推進(jìn)，各專業(yè)需不斷進(jìn)行深化設(shè)計(jì)工作。業(yè)主代表、設(shè)計(jì)人員、施工人員將頻繁對(duì)接，確認(rèn)深化設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)。BIM技術(shù)提供的信息交互平臺(tái)可以有效減少大量深化設(shè)計(jì)帶來的碰撞，從源頭上控制風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 項(xiàng)目運(yùn)營階段

BIM 參數(shù)模型的完善是完成竣工模型（As-built model）的前提。在運(yùn)營方面，BIM技術(shù)需將客戶管理信息、企業(yè)成本管理信息、租賃成本信息、設(shè)施設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控信息等進(jìn)行整合[7]。主要應(yīng)用于以下方面：

（1）空間管理：主要服務(wù)業(yè)主方及物業(yè)方的管理，包括空間改造、建筑翻新、拆改搬遷、公共維護(hù)。

（2）設(shè)施運(yùn)行維護(hù)：主要服務(wù)于物業(yè)管理，包括日常維護(hù)信息、應(yīng)急維修處理、優(yōu)化運(yùn)行方案、人員培訓(xùn)安排、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、備品備件物資管理。

（3）運(yùn)營管理戰(zhàn)略規(guī)劃：服務(wù)于業(yè)主方管理，主要為空間、時(shí)間、隊(duì)伍、成本綜合戰(zhàn)略管理。

（4）建筑物優(yōu)化管理：服務(wù)于業(yè)主方及物業(yè)方管理，包括能耗分析、空間環(huán)境優(yōu)化、照明優(yōu)化、負(fù)荷預(yù)測、結(jié)構(gòu)性能安全性評(píng)估等[8]。

（5）建筑物綜合指揮及管理：服務(wù)于業(yè)主方及物業(yè)方管理，包括公共安全監(jiān)控、設(shè)施設(shè)備安全監(jiān)控、應(yīng)急預(yù)案優(yōu)化、消防疏散模擬、應(yīng)急綜合指揮等。

3 案例分析

3.1 工程概況

安徽某地科研綜合樓項(xiàng)目在決策階段即被定位為國家三星綠色建筑，項(xiàng)目業(yè)主在招標(biāo)文件中明確需采用BIM 技術(shù)，并提交相關(guān)的數(shù)字化成果。該項(xiàng)目分兩棟一中心，北側(cè)停車樓，南側(cè)“L”型科研樓及中心綠地，總建筑面積31600m2，整體效果圖如圖2所示。

圖2 項(xiàng)目整體效果圖

3.2 決策期規(guī)劃布局

在BIM 軟件中建立擬建項(xiàng)目外觀模型，進(jìn)行風(fēng)環(huán)境及日照模擬，對(duì)場地風(fēng)環(huán)境及輻射環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，如圖3 所示。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，對(duì)規(guī)劃布局進(jìn)行必選，并為后續(xù)設(shè)計(jì)方案提出優(yōu)化要求。

圖3 日照輻射模擬和風(fēng)環(huán)境模擬

3.3 初步設(shè)計(jì)階段

項(xiàng)目應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)建筑內(nèi)部空間進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并優(yōu)化建筑風(fēng)格。在該階段中，充分運(yùn)用BIM 的信息模型對(duì)內(nèi)部空間進(jìn)行分配，由于模型和數(shù)據(jù)同步生成，并且可以交互調(diào)整，大大縮短了方案制作時(shí)間。同樣的，在該階段需要對(duì)建筑進(jìn)行多方面模擬評(píng)估，比對(duì)選出最優(yōu)方案。

此外，在初步設(shè)計(jì)階段，可以借助BIM軟件強(qiáng)大的外接口功能，引入地形圖和地質(zhì)圖，對(duì)場區(qū)的工程地質(zhì)條件和周邊環(huán)境進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，合理布置場地以及安排施工流程，對(duì)場地的道路、水電、材料堆放以及設(shè)備進(jìn)度進(jìn)行安排，為后續(xù)的方案設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)做好基礎(chǔ)工作。

3.4 方案深化階段

在該階段除了傳統(tǒng)的深化設(shè)計(jì)、定期會(huì)審、排除碰撞之外，還根據(jù)項(xiàng)目綠色建筑節(jié)能減排的定位，確定可再生能源利用方案包括太陽能集熱器布置、自然通風(fēng)系統(tǒng)等。隨著BIM 軟件的推廣，其自帶的構(gòu)件族庫越來越齊全，確保了深化設(shè)計(jì)的便利。避免了建筑工程施工圖紙審查過程中，審查人員細(xì)節(jié)審閱不到位，審查程序不規(guī)范、審查人員素質(zhì)良莠不齊等缺點(diǎn)。

項(xiàng)目結(jié)合現(xiàn)行的圖紙規(guī)范制定了適合項(xiàng)目自身情況的BIM企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使用三維數(shù)字模型打印二維圖紙，實(shí)現(xiàn)了100%BIM出圖。

3.5 項(xiàng)目實(shí)施階段

項(xiàng)目實(shí)施階段充分利用了前期的BIM 模型，對(duì)模型進(jìn)行分解、梳理及安排，從而編制施工組織計(jì)劃，確定具體施工方案。往往項(xiàng)目的深化設(shè)計(jì)是隨著施工進(jìn)度的推進(jìn)而開展的，以管線綜合為例，房建工程涉及的管線復(fù)雜，種類眾多，數(shù)量巨大，材質(zhì)不一，包含給排水管線、暖通管線、網(wǎng)絡(luò)通信管線等，各個(gè)管線之間相互穿插，存在交叉碰撞的可能。本項(xiàng)目中基于BIM 施工技術(shù)對(duì)管線復(fù)雜部位的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化，如圖4所示。

圖4 基于施工工法的管線優(yōu)化

4 結(jié)語

本文分析了項(xiàng)目全生命周期及BIM技術(shù)的特點(diǎn)及適應(yīng)性，詳述了BIM 技術(shù)在建筑工程全生命周期的應(yīng)用細(xì)節(jié)，并通過高水準(zhǔn)的工程案例展示了BIM 技術(shù)的優(yōu)勢，BIM 技術(shù)的實(shí)施使得項(xiàng)目達(dá)到了節(jié)約成本的目的，減少了過多的成本消耗，同時(shí)基于BIM技術(shù)對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了工程質(zhì)量的控制，保障了施工安全，使項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)和參與各方的信息交流更加暢通，達(dá)到了命令的方便快捷傳遞，促進(jìn)了整個(gè)項(xiàng)目的管理提升。信息化技術(shù)的普及和深化所帶來的影響絕不會(huì)限制于建筑項(xiàng)目的全生命周期管理，可以預(yù)見它將會(huì)在方方面面提升我們對(duì)工程的認(rèn)識(shí)。