基于BIM的項目管理流程研究

朱佳佳 談 飛 周 彬

（1.河海大學 商學院 工程管理研究所，南京 211100；2.中國船舶重工集團公司 第七二四研究所，南京 210003）

當前，信息化是整個社會的發展趨勢，在這種大的社會環境下，建筑行業的信息化發展突飛猛進，信息化管理成為項目管理中的新浪潮，在這種背景下BIM應運而生.BIM建筑信息模型（Building Information Modeling）起源于20世紀70年代，與CAD一樣，它的出現也使建筑行業經歷了一次信息技術的大洗禮，給建筑業帶來新的挑戰和機遇［1］.目前，國內已經有不少項目應用到BIM技術，通過項目的實施可以明確，BIM的應用確實給項目帶來了價值.其中上海中心大廈是全生命周期應用BIM的典型案例，運用BIM技術對設計、施工、運營進行全方位規劃，進一步推動了BIM在中國的發展勢頭.

作為一種全新的理念，BIM正受到國內外學者的關注，歐美國家對BIM的研究起步較早，BIM的應用已經比較成熟，并且已經從企業應用層面上升到政府層面.目前主要研究方向包括：BIM數據標準及其擴展研究、多維模型應用研究以及BIM技術與其他高科技技術相結合的應用擴展研究.同時各國也在積極制訂適合國情的BIM項目管理流程與實施細則.我國BIM的應用起步比較晚，目前的研究方向主要集中在BIM的應用推廣、BIM軟件開發、IFC標準的研究以及某些具體項目中BIM的應用探討.與國外相比，國內的研究更多地偏重于理論方面，由于國情與行業現狀不同，必須制訂出符合我國國情的基于BIM的操作流程.

雖然現階段有不少單位已經開始應用BIM技術，包括設計單位、施工單位、業主單位等，但是各個單位都沒有形成自己的應用流程，對BIM的應用還處在摸索階段.從實現項目目標這個最終結果來看，合理的項目管理流程是實現項目目標的基礎，而新技術的出現或多或少都會對現有項目管理流程產生影響.因此，構建出新的基于BIM的項目管理流程，明確各參與方的職責與分工是實現BIM應用的基礎.目前還沒有符合我國國情的標準或規范，BIM實施過程中還存在著很多障礙［2］.

1 二維工程項目管理流程

我國現階段的項目管理體系采用以CAD為主要工具并結合項目管理方法，為了和采用BIM的項目管理流程區別開，本文將其稱之為二維工程項目管理流程.工程項目管理發生在工程項目的全生命周期內，包括可行性研究階段、設計階段、施工階段、運營管理階段，旨在通過系統工程的理論和方法進行組織、協調、控制等，在既定的資源限定下，實現項目的工期、質量、投資等目標.

圖1展示了二維工程項目管理流程的基本框架和流程，它是一種串聯式的運行模式，各參與方各自負責其參與階段的項目實施與管理.二維的項目管理實施流程經過多年的實踐，各方的職責權限已經很明確，各參與方對實施程序也很熟悉.但對于業主來說，由于存在專業知識不足的缺陷，對整個項目的控制能力不強.

圖1 二維項目管理實施流程

傳統的項目管理流程存在著如下幾個缺陷：1）項目各階段相互割裂，導致項目信息割裂，前后階段的信息不連貫，對參與各方來說存在著信息不對稱的情況；2）信息交換方式雜亂，是一種分散的信息交換方式，信息傳遞速度慢，各個參與方必須與其他所有參與方進行信息交換才能獲取自己所需的信息并將信息傳遞出去；3）各參與方處于相互獨立的狀態，多數流程是企業內部的，從項目整體角度來說，缺少協同工作的平臺；4）項目信息以不同的形式分散存在，給項目信息管理帶來很大的不便.二維工程項目管理中存在的這些弊端降低了工程項目管理的效率，制約了工程項目管理的發展，也給建筑業的信息化管理帶來不便.

而BIM技術的引入可以很好地解決二維項目管理實施流程中的這些缺陷.BIM強大的信息整合能力，有效整合了建設項目的所有信息，包括項目屬性信息以及管理行為信息，提高管理效率的同時提升了各參與方對建設項目的控制力.對于大型項目與異形項目來說，BIM的管線綜合能力以及施工模擬等技術可以提高各參與方對項目的主動控制能力.BIM數據庫為建設項目的協同管理提供了基礎，為建設項目參與方提供了協同工作的平臺，提高交流溝通的效率.另外，BIM模型隨著項目的進展不斷完善，跟隨項目一起成長，使業主能夠真正實現對項目的全生命周期管理.

2 各參與方的BIM管理流程

二維項目管理流程是一個長流程，從項目前期開始到項目運營維護是由多個階段組成的，項目管理中更多的是事中控制與事后分析.而在項目管理中，事前控制也被稱之為主動控制，是效率最高的環節，但在二維的項目管理流程中并不能很好地實現.BIM技術強大的管線綜合能力以及模擬能力能夠為項目各參與方實現事前控制提供基礎.鑒于此，可以基于強化事前控制這個原則來構建新的基于BIM的項目管理流程.

工程項目在不同的階段由不同的參與方執行，只有各個參與方相互配合、協同工作才能順利地實現工程項目的目標.

2.1 設計單位的BIM流程

在傳統二維CAD設計中，最明顯的缺陷就是信息之間沒有關聯性，所以一旦發生設計更改，相應的平面圖、立面圖、剖面圖等都必須手動修改，這就導致設計團隊很大的精力都放到了改圖上，而且很容易出現漏改、前后信息不一致的情況，設計周期、成本也會隨之增加.另外一個缺陷就是，各個專業的設計是分開的，等最后施工時才能發現各管線之間的碰撞問題，而基本上碰撞都是不可避免的.因為BIM參數化建模的特性及其強大的管線綜合能力，設計單位不再需要被動地等待施工時發現問題再做修改，而是可以提前在設計過程中發現并修改.對于小型簡單項目，BIM的管線綜合能力可能并沒有太大的優勢，但在大型項目以及異形項目等復雜項目中，BIM正發揮著越來越大的作用.設計單位應用BIM的管理流程如圖2所示.

圖2 設計單位BIM流程圖

圖中BIM碰撞檢測以及BIM管線綜合是新增加的兩個流程，它們分別發生于初步設計之后以及施工圖設計之后，這兩個流程是目前比較常用的.根據業主要求或項目的具體情況不同，還會有其他流程增加［3］.比如，綠色設計時可通過日照分析、能耗分析、風環境分析等分析軟件通過BIM模型進行模擬分析，輔助綠色設計.與二維CAD設計相比，設計單位不再需要交付大量的的紙質文檔，而是直接交付設計BIM模型.對于設計單位來說，其主要職責就是協同項目管理，根據業主的要求進行設計，構建BIM模型（包括了水電、暖通等各個專業的BIM模型），并對其構建的模型的正確性負責.

設計單位的BIM流程與傳統模式相比最大的區別在于：1）將設計人員從大量的設計圖紙與二維平面圖形中解脫出來，設計單位不再需要交付大量的的紙質文檔，而是直接交付設計BIM模型；2）建設項目中設計單位的介入時期發生改變.因為建設項目最初的BIM模型是由設計單位提供，所以，設計單位需要在早期項目決策階段就參與進去，這樣才能更好地理解業主的意圖；3）工作流程有所改變.通過碰撞檢測與管線綜合，設計階段就解決了傳統二維設計中需要在實際施工中才能發現的問題，將部分設計更改提前到設計前期，大大減少了了后期的設計更改，從而提高設計效率，節約時間；4）設計單位職責發生改變.設計單位主要職責就是協同項目管理，根據業主的要求進行設計，構建設計BIM模型（包括了水電、暖通等各個專業的BIM模型），并對其構建的模型的正確性負責.

2.2 施工單位的BIM流程

施工單位主要利用BIM虛擬建設的功能，通過對施工過程進行模擬，提前發現施工中可能存在的問題并及時改進，防患于未然.施工之前，施工單位進行管線碰撞檢查，提前排除構件間的碰擦，調整設計，不用等到實際施工時發現問題才進行設計變更；另外可以利用BIM模型的4D模型進行施工進度的安排，合理安排好資源的采購與組織，避免資源的沖突.同時BIM技術還可以與激光掃描、GPS、移動通訊、RFID和互聯網等其他高科技相結合應用到施工管理的現場跟蹤中.

施工單位采用BIM運作流程主要包括以下幾個步驟（流程如圖3所示），首先根據業主的招標信息，初步制定3D施工方案并實現可視化，然后根據施工方案編制投標文件，參加投標.若中標，則進一步將可視化的施工方案細化，通過不斷改變不確定因素，采用BIM的施工模擬技術比選出優化的施工方案并用于指導施工.施工單位的職責除了進行實體建造外還需完成對BIM模型的擴展與維護，并在項目竣工后將完整的BIM模型移交給業主.

圖3 施工單位BIM流程圖

在新的流程中，施工單位的前期成本較傳統模式有所提高，實際開始施工時間節點有所延后.實際施工之前，施工單位需要反復進行施工模擬，排除構件間的碰擦，安排后期施工中所需要的施工安裝空間.通過細化施工方案可能會產生不同的施工方案，因此施工單位還需要通過模擬優選出比較合適的施工方案.而這些，都需要相應的人力、物力投入，因此前期的成本與時間會較傳統模式有所提高.

與傳統模式相比，另外一個比較大的區別是，施工單位能實現成本動態管控.在BIM模型中，構建信息不僅包括幾何尺寸、材料信息，價格，供應商等施工成本信息也包括在內，結合無線射頻技術，施工單位可以實時跟蹤項目進度，從而可以實現成本的實時動態管控.

2.3 業主的BIM流程

現階段BIM的應用與發展，業主是BIM技術的最大獲益人.同時，在新的項目管理流程中，業主也起著主導作用.BIM的應用為項目各參與方提供了信息交流的平臺，加強了業主方對建設項目的控制力，有效克服了業主方工程專業知識不足的缺點，對業主來說，對項目進行全生命周期的管理也成為可能，特別是運營階段的管理.對于建設項目來說運營階段是時間最長的階段，也是成本花費最大的階段，從長遠來看，BIM在運營階段的運用是未來BIM給業主帶來利益最大的階段.運營階段的所需要的信息主要包括設施三方面的信息，分別是法律（建筑編號、出租信息、各項法規等）、財務（運營收入、折舊、維護成本等）和物理信息（來源于交付時的各項運作參數）.利用BIM模型中的信息可以對建筑物進行空間與設施運營管理，實現能源管理、設施維修、租金管理等功能，全面提升BIM的應用價值.

業主單位的BIM流程如圖4所示.業主運用BIM技術的運作流程主要包括以下幾個步驟，首先業主通過招標選取能夠進行3D設計的設計單位，設計單位根據業主的意圖設計出可行的3D設計方案；然后業主進行施工招標，要求施工單位能夠提供3D的投標方案，并根據3D投標方案進行評標，選定出合適的施工單位后將設計單位交付的3D模型移交給施工單位，由施工單位在施工過程中進行模型的維護與擴展，直至項目竣工完成后連同項目一起交付給業主；最后，業主根據此模型進行項目的維護與運營.

圖4 業主單位BIM流程

3 基于BIM的項目管理流程構建

從項目管理角度來說，BIM應用于項目管理中的流程是協作式的流程，發生的所有管理行為都是基于同一個BIM模型.不管設計單位還是施工單位都是在同一個模型上進行擴展與應用，最后交付給業主的除了實物外還包括BIM模型.基于BIM的項目管理流程與工作內容還是與二維項目管理流程大致相同，BIM在項目管理中的改變體現在對信息流程和業務流程的改變.信息流程的改變是指由傳統的分散式信息傳遞模式轉變成基于BIM數據庫的信息傳遞模式，各參與方只需將信息數據提交至BIM信息數據庫，其他各參與方就可以獲取項目信息，同時也可以在BIM數據庫中獲取自己相關的信息，這種信息交換模式簡化了信息的傳遞路徑，提高了信息傳遞效率.業務流程的改變主要是指與傳統項目管理流程相比項目管理任務前移.用BIM的管線綜合以及模擬施工，可以提前發現施工中可能存在的問題，規避風險，有效降低工期、成本增加的風險.

基于BIM的項目管理流程如圖5所示.新流程主要是基于前文的，強化事前控制這一原則，在前文探討的各參與方的項目管里流程基礎上構建的.新的流程中，總的管理流程不變，但是工作內容增加了關于BIM模型的構建與維護部分以及通過BIM模型進行模擬分析等.

圖5 基于BIM的項目管理流程

與傳統流程相比，新的項目管理流程工作內容不變.設計階段的概念設計、方案設計、初設等包含在BIM建模中，設計單位的交付成果不再是簡單的CAD圖紙，而是BIM模型；施工階段，項目的三大目標控制通過BIM模型的來實現，施工單位可以利用BIM模型的4D模型進行施工進度的安排，并通過BIM技術與RFID技術相結合獲取建設項目實時動態，以此進行成本的動態管控；后期運營管理階段，除了工程實體的交付外還包括了BIM模型的交付，這個模型將伴隨著建筑物的全生命周期，為業主后期的運營管理提供信息支持，真正實現項目的全生命周期管理.

4 結 語

BIM技術可以為建筑業帶來全新的發展，但是它的效用在現階段尚未有效地發揮出來.BIM的應用對項目管理的流程改變是BIM在實施過程中不得不面對的問題，基于該問題，文章從傳統項目管理流程出發，分析其存在的缺陷，并通過各參與方的BIM管理流程構建出新的基于BIM的項目管理流程，為BIM的推廣與運用奠定一定的基礎.文章所構建的管理流程還需要實際案例來驗證與完善.

［1］ 何關培，李 剛.那個叫BIM的東西究竟是什么［M］.北京：中國建筑工業出版社，2011.

［2］ 李 恒，郭紅領，黃 霆，等.BIM在建設項目中應用模式研究［J］.工程管理學報，2010，24（5）：525－529.

［3］ 應宇墾，王 婷.探討BIM應用對工程項目組織流程的影響［J］.土木建筑工程信息技術，2012（3）：52－55.

［4］ 何清華，錢麗麗，段運峰，等.BIM在國內外應用的現狀及障礙研究［J］.工程管理學報，2012（1）：12－16.

［5］ 彭棟宇，陳建國，楊丹珩.建筑業信息共享技術研究現狀與應用分析［J］.建筑經濟，2010（10）：18－22.