李季儒 丁海山 張華新

（中部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院運(yùn)輸營(yíng)房科，湖北 武漢 430000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化進(jìn)程不斷加深，越來(lái)越多的先進(jìn)技術(shù)手段應(yīng)用于建筑行業(yè)，BIM 作為一種能夠從多維度方向表現(xiàn)建筑項(xiàng)目的信息集成模型技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目全過(guò)程、全專(zhuān)業(yè)、精細(xì)化控制[1]。工程建設(shè)活動(dòng)作為大型系統(tǒng)性工程涵蓋專(zhuān)業(yè)較多，時(shí)間跨度較大，資金投入較多，尤其資金投入直接關(guān)系到企業(yè)效益，工程精細(xì)化控制也是建筑領(lǐng)域永恒的話(huà)題，在工程建設(shè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)工程的精細(xì)化控制能夠起到節(jié)約成本、提前工期的作用[2]。BIM技術(shù)具有可視化和模擬的作用，能夠提高工程精細(xì)化控制程度，為明確BIM 技術(shù)對(duì)工程精細(xì)化控制的作用，該文對(duì)BIM技術(shù)在建筑工程精細(xì)化管理中的應(yīng)用情況進(jìn)行深入分析。

1 BIM 在建筑工程精細(xì)化控制中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在工程計(jì)算中的應(yīng)用解決了傳統(tǒng)計(jì)算的問(wèn)題，提高計(jì)算效率和質(zhì)量，為成本控制提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，是工程成本、進(jìn)度以及施工技術(shù)等方面管理工作的最佳方法之一。BIM 作為一種新的管理理念，通過(guò)構(gòu)建信息系統(tǒng)整合和應(yīng)用項(xiàng)目信息，為項(xiàng)目參與者提供信息交流平臺(tái)，提高項(xiàng)目參與者的管理、決策和服務(wù)水平，進(jìn)一步促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展。國(guó)內(nèi)BIM 計(jì)算系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)和研究同時(shí)也促進(jìn)BIM計(jì)算的推廣應(yīng)用。BIM 在建筑工程精細(xì)化控制中的應(yīng)用要點(diǎn)如圖1 所示，從圖1 中可知，采用BIM 技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建筑過(guò)程模擬的重要手段，其能夠在建筑工程建設(shè)全過(guò)程進(jìn)行模擬作業(yè)，且在建筑工程精細(xì)化控制中BIM 技術(shù)也能夠在不同的工程建設(shè)階段發(fā)揮不同的作用，基于此，該文就設(shè)計(jì)階段、招投標(biāo)階段、施工階段以及竣工驗(yàn)收階段4 個(gè)部分建筑工程精細(xì)化控制中BIM 的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析。

圖1 BIM 在建筑工程精細(xì)化控制中的應(yīng)用

1.1 設(shè)計(jì)階段

BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是模型自身所包括的工程信息較為完善，且能夠保存歷史工程數(shù)據(jù)，具有可視化和模擬功能，能夠直觀地將建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行三維展示。因此，在設(shè)計(jì)階段BIM 技術(shù)能夠提高方案比選和優(yōu)化等工作的效率，能夠全方位地對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行比選[3]，尤其能夠直觀地對(duì)各施工方案的實(shí)施細(xì)節(jié)、重點(diǎn)內(nèi)容以及注意事項(xiàng)等內(nèi)容進(jìn)行比較。

1.2 招投標(biāo)階段

在招投標(biāo)階段的招標(biāo)控制價(jià)以及投標(biāo)報(bào)價(jià)工作的核心內(nèi)容是有關(guān)工程量的計(jì)算，BIM 技術(shù)的應(yīng)用將工程量計(jì)算過(guò)程變得準(zhǔn)確、快速和簡(jiǎn)單，在節(jié)約了人力、物力以及時(shí)間資源的同時(shí)減少計(jì)算紕漏[4]。BIM 技術(shù)在招投標(biāo)階段最大的優(yōu)勢(shì)是提高工程量計(jì)算的準(zhǔn)確度和速度，對(duì)工程量進(jìn)行精確控制，避免在招投標(biāo)階段產(chǎn)生錯(cuò)漏問(wèn)題，對(duì)后續(xù)工程建設(shè)過(guò)程產(chǎn)生影響。

1.3 施工階段

BIM 技術(shù)的三維建模以及模擬工程可以將施工過(guò)程進(jìn)行分析，并將施工過(guò)程科學(xué)地劃分為若干階段，制定詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)與施工步驟，在施工過(guò)程中可以實(shí)時(shí)掌握工程投入、工程進(jìn)度等信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并糾正，此外，BIM技術(shù)在材料控制、成本控制和物料管理等方面也有極大的優(yōu)勢(shì)。

2 模糊綜合評(píng)價(jià)方法

2.1 模糊綜合評(píng)價(jià)方法

模糊綜合評(píng)價(jià)（Fuzzy Comprehension Evaluation Method）由美國(guó)自動(dòng)控制專(zhuān)家查德（L.A.Zadeh）教授于1965 年提出，用來(lái)表達(dá)事物的不確定性，模糊綜合評(píng)價(jià)是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法，該方法能夠在模糊環(huán)境下考慮許多因素進(jìn)行綜合決策和評(píng)價(jià)[5]。模糊綜合評(píng)價(jià)方法主要是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)中的隸屬度理論，通過(guò)計(jì)算將定性分析轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，可將很多因素共同控制的某一事務(wù)進(jìn)行整體性決策，具有系統(tǒng)性強(qiáng)、關(guān)聯(lián)度高且清晰的特點(diǎn)，能夠解決難以量化的問(wèn)題[6]。模糊綜合評(píng)價(jià)計(jì)算步驟如下。

假設(shè)共有n件事物待評(píng)價(jià)，那么評(píng)價(jià)對(duì)象集X、因素集U以及評(píng)價(jià)集V分別如公式（1）～公式（4）所示。

假設(shè)針對(duì)評(píng)價(jià)因素的權(quán)重分配為評(píng)價(jià)集V內(nèi)的一個(gè)模糊子集，如公式（4）所示。

式中：an為第n個(gè)因素un 對(duì)應(yīng)的權(quán)重。

針對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)方法在BIM 建筑工程精細(xì)化管理中的控制判斷矩陣如公式（5）所示。

對(duì)權(quán)重矩陣進(jìn)行正規(guī)化處理，如公式（6）所示。

式中：bij為判斷矩陣A第i行j列數(shù)據(jù)；為正規(guī)化矩陣后判斷矩陣A第i行j列數(shù)據(jù)。

將矩陣中元素相加并進(jìn)行正規(guī)化處理，如公式（7）所示。

矩陣B的級(jí)別變量的特征值，如公式（8）所示。

此時(shí)，針對(duì)判別矩陣的一致性檢驗(yàn)計(jì)算方法，如公式（9）～公式（10）所示。

式中：CI為一致性指數(shù)；RI為矩陣平均值隨機(jī)一致性指數(shù)。經(jīng)計(jì)算，如果CR＜0.1，就說(shuō)明通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

針對(duì)單因素條件下，第i個(gè)因素的模糊評(píng)價(jià)為評(píng)價(jià)集V中的某一子集，如公式（11）所示。

此時(shí)，單因素評(píng)價(jià)矩陣R，如公式（12）所示。

由此可得，將權(quán)重向量A與評(píng)價(jià)對(duì)象一一對(duì)應(yīng)組合，即可獲得模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表達(dá)式，如公式（13）所示。

2.2 選取評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)BIM 特點(diǎn)以及相關(guān)研究?jī)?nèi)容[7]，同時(shí)按照評(píng)價(jià)目標(biāo)一致、評(píng)價(jià)參數(shù)相互獨(dú)立、指標(biāo)的選取具有可靠性等原則，研究有關(guān)BIM 技術(shù)在建筑工程精細(xì)化管理中的評(píng)價(jià)因素。評(píng)價(jià)因素按照工程建設(shè)階段不同分為設(shè)計(jì)階段（A）、招投標(biāo)階段（B）、施工階段（C）及竣工驗(yàn)收階段（D）4 個(gè)一級(jí)指標(biāo)，各階段所涵蓋的詳細(xì)內(nèi)容被稱(chēng)為二級(jí)指標(biāo)，具體指標(biāo)體系如下。設(shè)計(jì)階段（A）：A1 為設(shè)計(jì)人員技術(shù)水平高低；A2為建筑工程精細(xì)化管理意識(shí)強(qiáng)弱；A3 為設(shè)計(jì)文件信息量大??；A4 為設(shè)計(jì)方案修改次數(shù)；A5 為溝通效率及反饋；A6：設(shè)計(jì)審批時(shí)效性。

招投標(biāo)階段（B）：B1 為招投標(biāo)效率；B2 為概預(yù)算應(yīng)用情況；B3 為專(zhuān)家評(píng)審質(zhì)量及意見(jiàn)實(shí)施；B4 為招標(biāo)單位情況；B5 為招標(biāo)方案及文件水平。

施工階段（C）：C1 為施工人員技術(shù)水平高低；C2 為業(yè)主對(duì)BIM 技術(shù)的認(rèn)可程度和管理水平；C3 為BIM 現(xiàn)場(chǎng)布置是否合理；C4 為BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)建立情況；C5 為BIM 資源配置情況；C6 為BIM 組織設(shè)計(jì)；C7 為BIM 在建筑工程管理中的應(yīng)用情況。

竣工驗(yàn)收階段（D）：D1 為工程資料完善程度；D2 為工程資料管理情況；D3 為工程款結(jié)算情況；D4 為工程竣工結(jié)算情況；D5 為工程量統(tǒng)計(jì)情況；D6 為工程款支付偏差。

3 案例分析

3.1 工程簡(jiǎn)介

某建筑物總高為89.6m，建筑面積90102.64m2，地下3層，地上20 層。地下3 層中南側(cè)為車(chē)庫(kù)，北側(cè)分別配置配電房、換熱站以及水泵房等設(shè)備房間，地上1 層為住院大廳、大型醫(yī)療設(shè)備機(jī)房，2 層為藥房，3 層為層流病房，4 層為檢驗(yàn)科，其余樓層為病房，此外，屋頂設(shè)置空調(diào)冷卻塔、電梯機(jī)房、消防高位水箱以及穩(wěn)壓設(shè)備等。建筑屬于一類(lèi)高層建筑，耐火等級(jí)為一級(jí)，抗震設(shè)防烈度為6 度。該工程施工過(guò)程模擬示意圖及典型樓層內(nèi)部布置圖如圖2、圖3 所示。

圖2 施工過(guò)程模擬

圖3 典型樓層內(nèi)部布置圖

3.2 BIM 技術(shù)應(yīng)用效果

根據(jù)該文所述的模糊綜合評(píng)價(jià)方法，對(duì)該工程中BIM 技術(shù)在各階段中的建筑工程精細(xì)化控制效果進(jìn)行計(jì)算，得出BIM技術(shù)對(duì)該工程精細(xì)化控制效果的模糊評(píng)價(jià)矩陣，如公式（14）所示。

由公式（14）可知，BIM 技術(shù)在該建筑工程精細(xì)化控制的效果的得分為81.6272，可認(rèn)為BIM 技術(shù)在該工程的精細(xì)化應(yīng)用中效果顯著。

3.3 BIM 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

將該工程采用BIM 技術(shù)所產(chǎn)生的平均成本及工期控制情況與其他未采用BIM 技術(shù)的項(xiàng)目進(jìn)行對(duì)比，各部分費(fèi)用對(duì)比信息見(jiàn)表1。當(dāng)采用BIM 技術(shù)時(shí)，工程投資比未采用BIM 技術(shù)時(shí)成本略高，其原因在于BIM 技術(shù)的使用需要人才、設(shè)備及專(zhuān)業(yè)知識(shí)支持。因此，在建設(shè)過(guò)程中需要購(gòu)置設(shè)備、人員培訓(xùn)等，導(dǎo)致各階段成本均有增加。其中增加量最大的為規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)階段，其原因在于項(xiàng)目開(kāi)始階段BIM 技術(shù)及其平臺(tái)搭建耗費(fèi)了大量的人力和精密儀器。表中的工期部分是在施工完成后按照實(shí)際施工過(guò)程，由施工單位相關(guān)人員根據(jù)自身以往工程經(jīng)驗(yàn)結(jié)合建設(shè)過(guò)程實(shí)際情況，對(duì)每個(gè)分項(xiàng)工程所用工期進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后對(duì)整體工期進(jìn)行計(jì)算，最終得到該工程未采用BIM 技術(shù)時(shí)的預(yù)測(cè)工期。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用BIM 技術(shù)節(jié)約的工期約為39 天，由此可見(jiàn)，其效果十分顯著。

表1 施工階段費(fèi)用對(duì)比表

4 結(jié)論

該文首先分析了BIM 在建筑工程精細(xì)化管理中的應(yīng)用，然后通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)方法，建立針對(duì)BIM 技術(shù)在建筑工程精細(xì)化管理中應(yīng)用情況的評(píng)價(jià)模型，最后對(duì)工程實(shí)例進(jìn)行分析。主要結(jié)論如下：1）闡述了BIM 技術(shù)在建筑工程精細(xì)化管理的應(yīng)用要點(diǎn)及應(yīng)用流程。2）根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)方法建立針對(duì)BIM技術(shù)在建筑工程精細(xì)化管理中應(yīng)用情況的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。該文研究?jī)?nèi)容對(duì)今后BIM 技術(shù)在建筑工程精細(xì)化管理中的應(yīng)用及評(píng)價(jià)工作的開(kāi)展有一定的借鑒意義。