戶元辰

（商丘工學(xué)院，河南 商丘 476000）

BIM 技術(shù)是最早起源于美國的一項(xiàng)三維數(shù)學(xué)建模技術(shù)，它是基于建模軟件，計算機(jī)技術(shù)和土木工程技術(shù)集合一體的一個現(xiàn)代化工程管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就是融入了智能化和數(shù)字化的管理理念，將各項(xiàng)建設(shè)工程的數(shù)據(jù)通過最直觀的三維形式表達(dá)出來，為建設(shè)工程的設(shè)計和后續(xù)的施工提供了可靠的管理參考材料。通過該模型可以推動一個建設(shè)工程在各階段信息的橫向和豎向傳播，各種數(shù)據(jù)和資源的有效對接，有利于整個土木工程建設(shè)工程質(zhì)量和進(jìn)度的控制效果。本文主要針對目前國內(nèi)BIM 技術(shù)應(yīng)用于土木工程管理中的質(zhì)量保障作用。

1 BIM 技術(shù)在建設(shè)行業(yè)的應(yīng)用

BIM 技術(shù)作為一個新時代的產(chǎn)物，其本身在應(yīng)用的土木工程管理中可以打破傳統(tǒng)管理模式下的一些局限性，最突出的一點(diǎn)就是通過BIM 技術(shù)能夠全方位地展示出整個項(xiàng)目控制過程中的這項(xiàng)數(shù)據(jù)信息和設(shè)計要求，畫面信息的一個集成，并將整個建設(shè)工程以三維模型的形式展現(xiàn)出來[1]。整個項(xiàng)目的各參與單位都可以基于三維模型對整個項(xiàng)目的設(shè)計和實(shí)施過程有一個全方位的了解，同時還可以基于 BIM 數(shù)據(jù)共享技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種信息的及時上傳了解，為項(xiàng)目的增管理增值提供基礎(chǔ)?；贐IM 技術(shù)在土木工程的施工中更是發(fā)揮著非常直接的作用。比如基于三維模型可以對一些施工流程進(jìn)行細(xì)化分解，尤其是裝配式建筑結(jié)構(gòu)，施工管理中可以對整個建設(shè)工程的構(gòu)配件組裝過程和流程進(jìn)行建模分析，從而制定出最優(yōu)的吊裝和安裝方案，保障施工的效率，盡可能地減少因設(shè)計不合理對整個項(xiàng)目質(zhì)量和進(jìn)度造成的影響，從而達(dá)到優(yōu)化項(xiàng)目管理的效果[2]。

在信息化時代市場也出現(xiàn)了很多應(yīng)用于土木工程施工管理的3D 建模軟件，與其他的一些軟件相比，BIM 技術(shù)還是存在著明顯的獨(dú)特之處的。因?yàn)閺募夹g(shù)特征上來看，BIM技術(shù)可以展現(xiàn)出項(xiàng)目的整個施工流程。在整個3D 模型中可以包含所有的設(shè)計和施工所需要的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，可以將整個建筑結(jié)構(gòu)按照設(shè)計和施工的需求進(jìn)行分解[3]。同樣與傳統(tǒng)的3D 軟件所建立的視覺效果也存在著差異，BIM 技術(shù)框架下所建立的3D 的圖像中都包含著相應(yīng)的結(jié)構(gòu)信息和數(shù)據(jù)，設(shè)計和施工人員可以結(jié)合3D 模型并根據(jù)業(yè)主的要求做出相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)。而且在設(shè)計階段設(shè)計人員還可以基于3D 模型對內(nèi)部的一些建筑構(gòu)件設(shè)計合理性和管線的設(shè)計合理性進(jìn)行分析，避免出現(xiàn)管線的重合和碰撞。盡可能地減少后期施工過程中的施工變更，減少建設(shè)過程中的各種資金和生產(chǎn)材料浪費(fèi)，提高項(xiàng)目管理的效率，優(yōu)化資源管理的目標(biāo)[4]。

2 BIM 技術(shù)應(yīng)用到土木工程施工管理中的優(yōu)勢分析

2.1 具有可視化的優(yōu)點(diǎn)

數(shù)據(jù)可視化是BIM 技術(shù)應(yīng)用到建設(shè)工程行業(yè)發(fā)展中一個最主要的推進(jìn)力量，尤其對于施工階段而言通過可視化的BIM 模型可以對施工方案的落實(shí)成果進(jìn)行提前的觀看，有助于管理人員對施工方案設(shè)計的合理性進(jìn)行評估，并結(jié)合具體的立體模型進(jìn)行合理的改進(jìn)和優(yōu)化，來滿足現(xiàn)場項(xiàng)目管理和施工的具體需要，避免在施工方案落實(shí)或者落實(shí)完成之后再進(jìn)行的變更。而隨著我國建設(shè)行業(yè)的快速發(fā)展，建筑的設(shè)計和施工變得越發(fā)復(fù)雜，公共管理的一些細(xì)節(jié)問題也變得越發(fā)重要，傳統(tǒng)模式下的方案設(shè)計效率過低，求高品質(zhì)建設(shè)工程的同時，也對一些細(xì)節(jié)控制的效果有了更高的要求。傳統(tǒng)模式下因管理人員個人主觀失誤而導(dǎo)致的各種問題，會給整個建設(shè)工程留下較為突出的質(zhì)量隱患。主觀經(jīng)驗(yàn)的管理模式已經(jīng)無法滿足工程質(zhì)量管理的需要，因此可視化也是BIM 技術(shù)在建設(shè)行業(yè)能夠進(jìn)一步發(fā)展的一個重要優(yōu)勢[5]。

2.2 施工的模擬

基于BIM 技術(shù)可以對所有的施工方案的落實(shí)情況進(jìn)行分析和模擬，通過特定的運(yùn)算規(guī)律和參數(shù)設(shè)置，可以快速地模擬出不同的施工方案會對整個建設(shè)工程項(xiàng)目落實(shí)中對于進(jìn)度、成本和質(zhì)量的管理影響。比如可以基于模擬方案分析出在施工方案落實(shí)過程中可能會出現(xiàn)一些質(zhì)量瑕疵的地方，針對施工過程中可能會出現(xiàn)的一些問題和出現(xiàn)的原因進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)測，在現(xiàn)場管理中針對問題出現(xiàn)的位置和原因落實(shí)相應(yīng)的控制方案，從而進(jìn)一步保障質(zhì)量[6]。分析施工過程中可能會導(dǎo)致成本分析和措施費(fèi)增加的原因，并提前落實(shí)相應(yīng)的措施被控制的策略，從而達(dá)到現(xiàn)場進(jìn)度和成本控制的目的。尤其對于一些相對復(fù)雜的現(xiàn)場問題，可以針對后期出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)測，來確保施工方案的合理性和可行性，最大限度地避免后期項(xiàng)目質(zhì)量問題。

2.3 有利于施工的協(xié)調(diào)

建設(shè)工程的建設(shè)過程本身就是一個相對復(fù)雜的過程，其中要涉及多個施工程序，幾十個勞務(wù)班組之間的相互配合，而且在施工過程中還要用到大量的施工材料和施工機(jī)械。建設(shè)工程的復(fù)雜的施工流程也在一定程度上延長了建設(shè)周期，尤其是隨著現(xiàn)階段施工周期的不斷加長，在施工管理中所需要面臨的問題越來越多，現(xiàn)場的管理難度越發(fā)增加，在施工現(xiàn)場管理中不乏存在著耗費(fèi)大量的人力物力的情況。基于BIM 技術(shù)可以對整個施工現(xiàn)場的流程進(jìn)行模擬，對下一步施工中所用到的各種資源、設(shè)備和人力提前都規(guī)劃好。通過優(yōu)化項(xiàng)目管理措施，盡可能地減少施工現(xiàn)場的人工和機(jī)械的浪費(fèi)，從而達(dá)到在規(guī)定內(nèi)快速完成相應(yīng)的施工。

3 土木工程施工管理中的BIM 技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 建設(shè)工程信息化模型的建設(shè)

將BIM 技術(shù)運(yùn)用到建設(shè)工程現(xiàn)場管理的第1 步就是根據(jù)建設(shè)工程的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行三維模型的建設(shè)。在建筑三維模型中，要盡可能地包含所有應(yīng)有的信息，包括整個建筑主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，電氣設(shè)備的設(shè)計和內(nèi)外裝飾系統(tǒng)，管道系統(tǒng)的設(shè)計等，為后期建設(shè)工程項(xiàng)目管理及施工管理提供必要的參考資料。基于BIM 技術(shù)框架下的三維模型，并不是一個純粹簡單意義上的三維模型，其中要包含著大量的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息以及與建筑結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)庫。

完善BIM 后臺數(shù)據(jù)庫的時候，不同的部門要根據(jù)自己的專業(yè)分類來建立不同的數(shù)據(jù)集，從而作為儲存本專業(yè)力的相關(guān)數(shù)據(jù)。一般會使用不同的顏色和符號來標(biāo)注不同專業(yè)的工作集，方便在后來項(xiàng)目管理中及時根據(jù)管理需要調(diào)出對應(yīng)的工作集數(shù)據(jù)，項(xiàng)目管理人員也可以根據(jù)管理的需要對不同的工作集進(jìn)行命名。同樣為了確保BIM 所建立的三維模型各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對應(yīng)專業(yè)的人還要定期地對數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行更新，當(dāng)出現(xiàn)施工變更或設(shè)計變更時要及時地對模型進(jìn)行更新，更改數(shù)據(jù)之后要及時地對模型進(jìn)行刷新，也可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際管理需要定期地對模型進(jìn)行刷新?；贐IM 技術(shù)建立的建筑三維模型可以根據(jù)需要進(jìn)行縮放或放大，準(zhǔn)確詳細(xì)地標(biāo)識出不同的建筑構(gòu)件的數(shù)量和尺寸，為不同部門之間的設(shè)計和后期的施工管理提供了很大的方便。

3.2 用于設(shè)計內(nèi)容的碰撞模擬檢查

在傳統(tǒng)模式下，設(shè)計階段的碰撞檢查需要設(shè)計人員進(jìn)行大量的圖紙會審工作，針對可能出現(xiàn)碰撞的地方進(jìn)行分析。但人工會審過程中有些數(shù)據(jù)和信息的記錄并不是很全面，因此不可避免地會遇到?jīng)]分析出來的地方，導(dǎo)致后來在施工中需要結(jié)合施工現(xiàn)場臨時更改施工方案，導(dǎo)致施工成本的增加，也不利于質(zhì)量的管理。而基于BIM 代替設(shè)計人員進(jìn)行人工圖紙會審，并通過虛擬圖的形式更直觀地去進(jìn)行碰撞模擬檢查。在基于BIM 技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場碰撞檢查的時候，可以將需要關(guān)聯(lián)的場景和位置數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)對比，并且可以形成虛擬的現(xiàn)場工程視頻，而且還可以基于內(nèi)部的運(yùn)算程序直接標(biāo)注出可能會出現(xiàn)碰撞的點(diǎn)，快速精確地定位所有的碰撞位置和臨界碰撞位置，便于施工人員更快地發(fā)現(xiàn)問題并做出調(diào)整。

還可以基于BIM 技術(shù)形成與施工進(jìn)度相對應(yīng)的動態(tài)視頻，結(jié)合具體的施工方案，對下一步施工中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行提前分析，可以更直觀地看出整個施工方案的合理性和可行性。尤其是針對不同專業(yè)的碰撞檢查更加高效，可以在分解建設(shè)工程結(jié)構(gòu)和不同專業(yè)之間的構(gòu)配件的位置關(guān)系。盡可能地避免因事故方案設(shè)計不合理，導(dǎo)致后期出現(xiàn)返工的情況，一旦返工必然會導(dǎo)致一些資源的浪費(fèi)。在碰撞檢查中不同的專業(yè)之間還可以共同探討碰撞之后的優(yōu)化解決方案，在解決沖突的前提之下，更加節(jié)省材料，方便施工方案的落實(shí)。避免優(yōu)化方案的落實(shí)難度高或者出現(xiàn)無法落實(shí)的問題。對于垂直面上的沖突，還可以通過三維視角合理地調(diào)整不同結(jié)構(gòu)件之間的標(biāo)高數(shù)據(jù)，達(dá)到規(guī)避碰撞的目的。

3.3 有助于質(zhì)量和造價的管理落實(shí)

在土木工程施工管理中，技術(shù)人員通過 BIM 技術(shù)可以有效地收集在不同環(huán)節(jié)的施工信息，為后期施工中可能出現(xiàn)的問題提前做出相應(yīng)的解決方案。而且現(xiàn)階段的BIM 軟件與其他的一些成本計算和控制軟件之間，還能實(shí)現(xiàn)API 接口的對接，基于ODBC 數(shù)據(jù)可以直接計算出不同施工方案所需要的時間、材料以及所消耗的成本。以最直觀的形式顯示出來不同施工方案對成本、進(jìn)度、質(zhì)量管理所造成的影響，所有的計算結(jié)果還可以直接導(dǎo)出為對應(yīng)的Excel 表格，基于計算表格有助于項(xiàng)目管理人員結(jié)合項(xiàng)目具體的管理需要選擇最合適的管理方案。

3.4 工程的虛擬展現(xiàn)

通過BIM 技術(shù)和VR 技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步提升BIM 系統(tǒng)的可視化特征。業(yè)主借助于VR 眼鏡可以對建筑內(nèi)部的一些結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行瀏覽，方便業(yè)主對整個建設(shè)工程的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征和空間分布有一個系統(tǒng)的了解，便于業(yè)主根據(jù)自己的需要提出相應(yīng)的改進(jìn)意見。同樣對于施工階段來說，通過該技術(shù)的相融合，可以幫助相關(guān)人員對不同的結(jié)構(gòu)教的信息進(jìn)行查看，方便現(xiàn)場施工管理人員的技術(shù)交底和質(zhì)量控制，對于一些相對復(fù)雜的施工結(jié)構(gòu)，可以借助這項(xiàng)技術(shù)論證不同的施工方案的可行性，從而進(jìn)一步提高現(xiàn)場的質(zhì)量管理效果和效率。無論是從業(yè)主的角度來講還是從施工管理的角度來講，該技術(shù)的出現(xiàn)都有助于推動整個建設(shè)項(xiàng)目的增值。

4 推動BIM 技術(shù)在施工管理中有效落實(shí)的措施研究

4.1 強(qiáng)化信息化平臺的建設(shè)

BIM 技術(shù)的有效落實(shí)是基于各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息化的基礎(chǔ)之上才能夠?qū)崿F(xiàn)橫向和縱向的傳播，優(yōu)化整個項(xiàng)目的管理效率，因此相關(guān)部門要先從硬件方面入手，對于BIM 技術(shù)落實(shí)所需要的各種硬件結(jié)構(gòu)。管理層也要提高對于BIM 技術(shù)在建設(shè)工程項(xiàng)目管理行業(yè)的重視力度，根據(jù)發(fā)展的需要及時購進(jìn)一些先進(jìn)的傳感器、計算機(jī)等，同時也要根據(jù)實(shí)際的需要引進(jìn)一些符合項(xiàng)目管理要求的BIM 軟件，實(shí)現(xiàn)軟件平臺和硬件平臺的同步進(jìn)步。

4.2 專業(yè)的技術(shù)人才

目前，建設(shè)行業(yè)綜合性的BIM 人才整體還是比較欠缺的，為了進(jìn)一步地提高建設(shè)單位的BIM 技術(shù)的建設(shè)水平，需要積極地引進(jìn)一些高端性的人才?？梢酝ㄟ^校企聯(lián)合的方式向高校中指定培養(yǎng)一些具有一定專業(yè)能力的BIM 高才生，對企業(yè)現(xiàn)有的BIM 技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高其專業(yè)的技術(shù)水平。同時鼓勵單位現(xiàn)有的技術(shù)員，加大對相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，不斷地提高自己的理論和實(shí)踐知識，來滿足行業(yè)發(fā)展的需求。

4.3 管理工作制度的健全

管理工作制度的完善是相關(guān)人員合理利用BIM 技術(shù)調(diào)整工程施工進(jìn)度以及各個環(huán)節(jié)的重要基礎(chǔ)條件。施工企業(yè)需要結(jié)合傳統(tǒng)管理模式下的制度體系，綜合考慮BIM 技術(shù)的引入對管理工作流程和內(nèi)容方面帶來的變化，針對技術(shù)管理以及一線施工人員的工作職責(zé)內(nèi)容以制度的形式給出明確的規(guī)定，配合激勵獎懲和績效考核制度的實(shí)施，確保相關(guān)人員能夠自覺使用BIM 技術(shù)開展工程設(shè)計、施工以及調(diào)整等多項(xiàng)工作，全面發(fā)揮BIM 技術(shù)在保障工程施工進(jìn)度以及質(zhì)量方面的優(yōu)勢。

5 結(jié)語

總而言之，BIM 技術(shù)在土木工程建設(shè)中的應(yīng)用可以在工程模型建設(shè)、施工模擬、碰撞檢查以及施工階段的造價管理、質(zhì)量管理等方面發(fā)揮明顯的作用。施工企業(yè)需要通過軟硬件方面的優(yōu)化提供相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施支持，配合管理制度完善以及相關(guān)人員專業(yè)素質(zhì)的提高，深化BIM 技術(shù)在土木工程建設(shè)中的應(yīng)用。