BIM技術在建筑施工中的應用

B I M（建筑信息模型）是近幾年在原有CA D技術基礎上發展起來的一種多維模型信息集成技術，可以使工程建設項目的所有參與方從項目概念方案產生到完全拆除的整個生命周期內，都能夠在模型中操作信息和在信息中操作模型，從根本上改變從業人員依靠圖紙進行項目建設和運營管理的工作方式，實現在建設項目全生命周期內提高工作效率和質量以及減少錯誤和風險的目標。

1 BIM技術在建筑施工企業中的應用價值

B I M是通過計算機三維模型所形成的數據庫，包含建筑施工周期中大量重要的信息數據，這些數據庫信息在建筑施工全過程中動態變化調整并可以及時準確地調用系統數據庫中包含的相關數據，加快決策進度、提高決策質量，從而提高項目質量，降低項目成本，增加項目利潤。

B I M是事前的模擬技術。B I M在施工之前能夠提供一種基于計算機進行工作成果、績效指標以及生產過程模擬的手段，使得工作之前就可以通過可視化方式知道過程或者成果中存在的問題，從而提前進行方案改進和優化，提高施工的質量，減少浪費，創造價值。

施工單位通過B I M的應用，可以實現項目的精細化管理。在施工階段B I M與設計階段不同，施工階段的工作目標是實際項目，而B I M成為實際項目的“計算機虛擬映像”而包含了實際項目所需的所有必要信息。這就是為何在施工階段，只有將B I M模型與實際項目虛實結合，才能對項目進行有效過程管控。建筑項目產品不像制造業產品，建造過程項目管理所需要的數據復雜且難以標準化，而B I M三維信息技術不但解決了海量數據管理難題，而且解決了信息孤島問題，數據能夠完全共享。當工程基礎數據信息在動態的建設過程中進行有效地創造、計算、管理、共享，使各管理崗位，各協作單位快速、準確獲得數據成為項目能夠成功的關鍵。

2 BIM技術在建筑施工企業中的應用方法

2.1 輔助投標及方案實施

在競爭的壓力下，施工單位為了贏得建設項目投標，采用B I M技術來展示自己施工方案的可行性及優勢，從而提高自身的競爭力。圖1展示了某辦公樓項目的可視化施工方案，包括施工工序、資源調配、進度安排等信息，用于項目投標，由此建設單位可以清楚地了解整個施工過程或方法。另外，在大型復雜建筑工程施工過程中，施工工序通常也比較復雜。為保證施工的順利進行、減少返工，施工單位采用B I M技術進行施工方案的模擬與分析，在真實施工開始之前找出合理的施工方案，同時便于與分包單位協作與溝通。

圖1 某辦公樓項目的可視化投標施工方案

施工單位基于建設單位的施工招標信息，采用B I M技術將初步制定的施工方案可視化，并制定投標方案、參與投標。中標后，施工單位通常會與分包單位協作將施工方案細化并采用B I M技術進行方案模擬優化分析，經過多次模擬后提出可行的施工方案進行指導實際施工。

2.2 碰撞檢查

某研究表明工程建設行業的浪費高達57%，而因圖紙錯誤導致的設計變更或者返工造成的進度與成本的浪費和損失也是司空見慣。

碰撞檢查是指在電腦中提前預警工程項目中各不同專業（結構、暖通、消防、給排水、電氣橋架等）在空間上的碰撞沖突。碰撞分硬碰撞和軟碰撞（間隙碰撞）兩種，硬碰撞指實體與實體之間交叉碰撞，軟碰撞指實體間實際并沒有碰撞，但間距和空間無法滿足相關施工要求。例如，空間中兩根管道并排架設時，因為要考慮到安裝、保溫等要求，兩者之間必須有一定的間距，如果這個間距不夠，即使兩者未直接碰撞，但其設計是不合理的。目前B I M的碰撞檢查應用主要集中在硬碰撞。通常碰撞問題出現最多的是安裝工程中各專業設備管線之間的碰撞、管線與建筑結構部分的碰撞以及建筑結構本身的碰撞。

應用B I M技術進行三維管線的碰撞檢查，不但能夠徹底消除硬碰撞、軟碰撞，優化施工設計，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤損失和返工的可能性，而且優化凈空，優化管線排布方案。最后施工人員可以利用碰撞優化后的三維管線方案，進行施工交底、施工模擬，提高施工質量、同時也提高了與業主的溝通能力。

進行碰撞檢查前，先應用B I M相關軟件創建各專業三維B I M模型并且各專業人員要對B I M模型的準確性、合理性進行審核，審核完畢后通過B I M集成應用平臺自動查找工程中結構與結構、結構與機電安裝、機電安裝各專業之間的碰撞點并提供相應的碰撞檢測報告。施工前根據碰撞檢查報告中的位置信息、標高信息，進一步深化施工圖紙，及時調整施工方案，可以避免因碰撞返工引起的質量問題，加快施工進度，減少不必要的人工、材料等成本支出。

2.3 為預制加工提供精確尺寸

傳統的構件制作是完全由人工根據施工圖紙和現場的實際情況進行測量、劃分、校核、制作、安裝的，在此過程中要受到工期、大量的計算統計過程、材料質量管理、施工人員制作水平等問題的困擾，圖紙僅起到了指導施工的作用，直接拿來指導預制加工則無法保證其準確度。B I M技術的使用則為解決上述技術難題提供了更有力的保證。傳統二維圖紙中的點和線不具備存儲信息的功能，而B I M技術則是還原建筑、結構、機電系統等專業于本色，以數字化的可視模型來包含實際物體的屬性參數、空間關系，每一個模型構件都是有意義的實體存在，準確的反映了實際情況。

構件預制加工是預先在建模的時候就將施工所需構件的材質、尺寸、類型等一些參數輸入到模型當中，然后將模型根據現場實際情況進行調整，待模型調整到與現場一致的時候再將構件的材質、尺寸、類型等信息導成一張完整的預制加工圖，將圖紙發給制作單位進行預制加工，等實際施工時將預制好的構件送到現場安裝。

石材、門窗、鋼結構、機電管道等進行工廠化預制后再到現場進行安裝，運用B I M導出的數據可以極大程度地減少預制構件的現場測繪工作量，同時還有效提高了構件預制加工的準確性和速度，使原本粗放性、分散性的施工模式變為集成化、模塊化的現場施工模式，從而很好地解決了現場加工場地狹小、垂直運輸困難、加工質量難以控制等問題，為提高工作效率、降低工作成本提高了關鍵作用。

預制加工將工作重心由安裝現場轉移到加工車間，由施工的手工操作為主，變為以繼續操作為主，使生產過程實現機械化，有利于提高生產效率；預制過程中的機械化程度的提高，可節省相當量的勞動力；工人工作的內容還可以進一步專業化，使工人的操作水平易于提高，同時可以啟用技術低的工人來完成難度較大、技術性較強的預制加工任務。

2.4 進度管理

B I M模型不是一個單一的圖形化模型，它包含著從構件材質到尺寸數量以及項目位置和周圍環境等完整的建筑信息。利用編制項目進度計劃的相關軟件產生施工進度計劃，首先將項目目標進行分解，判斷并輸入工期的估值，創建時間列表并按大綱的形式將其組織起來，給各個任務配置資源，決定這些任務之間的關系并指定日期。將B I M模型的構件與進度表聯系，形成4D模型以直觀展示施工進程。

利用4D模型模擬實際施工建造過程，通過虛擬建造，可以檢查進度計劃的工期估值是否合理，即各工作的持續時間是否合理，工作之間的邏輯關系是否準確等，從而對項目的進度計劃進行檢查和優化。將優化后的四維虛擬建造動畫展示給項目的施工人員，可以讓他們直觀了解項目的具體情況和整個施工過程，更深層次地理解設計意圖和施工方案要求，減少因信息傳達錯誤而給施工過程帶來不必要的問題，加快施工進度和提高項目建造的質量，保證項目決策盡快執行。

在工程施工中，利用4D模型可以使全體參建人員很快理解進度計劃的重要節點；同時收集項目進展信息資料，進度計劃通過實際進展與模型的對應表示，很容易發現施工差距，及時采取措施，進行糾偏調整；即使遇到設計變更、施工圖更改，也可以很快速的聯動修改進度計劃。

B I M技術讓進度控制有依可尋、有據可控，使我們能夠精確控制每項工作，為達到進度履約提供了可靠的保障。

2.5 安全管理

安全管理是企業的命脈，需要在施工管理中編寫相關安全管理措施，其主要目的是要抓住施工薄弱環節和關鍵部位。但傳統施工管理中，往往只能根據經驗和相關規范要求編寫相關安全措施，針對性不強。在B I M的作用下，這種情況將會有所改善。

傳統的施工中，施工場地的布置遵循總體規劃，但在施工現場還是可能會由于各專業作業時間的交錯、施工界面的交錯，使得物料堆放混亂，各專業物料交錯，使得工作效率降低，甚至還可能發生安全隱患。B I M的應用對現場起到了指導作用。B I M模型表現的是施工現場的實際情況，B I M根據進度安排和各專業工作的交錯關系，通過軟件平臺，合理規劃物料的進場時間、堆放空間并規劃取料路徑，有針對性地布置臨時用水、用電位置，在各個階段確保現場施工整齊有序，提高施工效率。即使臨時出現施工順序變動或各工種工作時間拖延，B I M仍可根據信息模型實時分析調整。通過對現場情況的模擬，還可以有針對性的編寫安全管理措施。

現場防火設備的布置多著眼于平面，以覆蓋直徑范圍為依據，對于實時動態的情況考慮并不完善，一方面因為圖紙表現的僅只有平面，另一方面立面的建造是由時間的推進逐步建設起來的，使得在制定方案的時候無法實時全面動態的考慮變化過程。結合施工進度規劃、現場進度情況和現場物料布置堆放，可較為完善地分析安全死角，具有針對性地對某些局部存在較大安全隱患的部位設置安全消防設施。如在臨時配電點，配置較為完善的消防措施。通過B I M的軟件平臺模擬，還可根據各階段的建筑模型模擬火災逃生情況，在火災逃生路徑上有針對性的布置臨時消防裝置，以使在火災發生時可保證人員安全撤離現場，減少人員和物料的損失。

2.6 施工組織協調管理

建設項目施工管理失敗的主要原因之一是缺乏足夠的信息溝通和共享。工程項目的成功建設依賴于項目各參與方的交流和協作。當前項目參與各方通常將需要傳遞很多的信息，傳播介質以二維的圖紙、文字說明為主，由于這些信息并非完全一致和同步更新，交流起來很困難。

B I M利用三維可視化的模型及龐大的數據庫支持則可以改善這個問題。在企業內部的組織協調管理工作中，可以搭建總承包單位和分包單位協同工作平臺，通過B I M模型統計出來的工程量合理安排人員和物資，做到人盡其能、物盡其用；在企業對外的組織協調工作中，有了B I M這樣一個信息交流的平臺，可以使業主、設計院、咨詢公司、施工總承包、專業分包、材料供應商等眾多單位在同一個平臺上實現數據共享，使溝通更為便捷、協作更為緊密、管理更為有效。

2.7 現場監控

在施工過程中，還可以用B I M與數碼設備相結合，實現數字化的監控模式，更有效地管理施工現場，監控施工質量，使現場管理人員把不用大量的時間用在現場的巡視監控上，可以把更多的精力用在現場實際情況的提前預控和對重要部位、關鍵產品的嚴格把關等準備工作上，這樣不僅提高了工作效率，相應減少管理人員數量，還可以幫助管理人員在盡早發現并制止質量問題成為現實。同時，還能使工程項目的遠程管理成為可能，使項目各參與方的負責人都能在第一時間了解現場的實際情況。

3 結語

本文歸納總結了B I M技術在施工企業中的現有應用模式并對其進行了詳細剖析，基于 B I M的工程管理模式是創建信息、管理信息、共享信息的數字化方式，是建設行業數字化管理的發展趨勢，可以預期施工企業如能建立以B I M應用為載體的項目管理信息化體系，必將有效提升項目生產效率、提高建筑質量、縮短工期、降低建造成本。

盡管B I M技術在施工領域的應用還處于初期階段，仍然需要積極探索與實踐，但是可以認為，基于B I M的虛擬建造技術不僅是可行的，而且會對我國工程項目管理的發展產生深遠的影響。

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