利用BIM技術實現精益建造

文｜吳忠良

BIM與精益建造的核心理念有著異曲同工之妙，以BIM為應用平臺，以精益建造理論體系為指導，發揮BIM強大的技術功能支持與豐富關聯數據庫的優勢，可以有效提升建筑業的效率，提升建筑的質量。

精益建造與BIM

建筑與民生息息相關，但建筑業的效率水平卻一直低下。美國《經濟學人》對建筑業資源浪費調研表明，25%～30%的施工流程是返工工作，30%～60%的勞動被浪費，10%的材料被浪費。2006年，Ekambaram Palaneeswaran在觀察香港的建筑項目后發現，僅項目返工造成的直接成本損失達到了合同額的3.5%，間接成本達到1.7%。返工造成了10%工期進度損失。

丹麥學者Lauris Koskela在1992年提出要將制造業已經成熟應用的生產原則包括精益管理等應用到建筑業，以提高建筑業的管理水平，并于1993年在IGLC（International Group of Lean Construction）大會上首次提出“精益建造”（Lean Construction）概念。

中國精益建造技術中心（LCTC，Lean Construction Technology Center）把精益建造定義為：綜合生產管理理論、建筑管理理論以及建筑生產的特殊性，面向建筑產品的全生命周期，持續地減少和消除浪費，最大限度的滿足顧客要求的系統性的方法。與傳統的建筑管理理論相比，精益建造更強調面向建筑產品的全生命周期，持續的減少和消除浪費，把完全滿足客戶需求作為終極目標。

精益建造是通過改善生產流程，減少項目全周期過程中的浪費，實現價值最大化、浪費最小化，這一目標的實現必須建立在項目相關人員對項目信息全面、及時、快速了解的基礎之上，但傳統的數據表達方式隨著工程項目規模的擴大、項目數量的增多等，不能適應現代項目管理的需求，而BIM的出現恰好滿足了項目各方對海量信息的需求。

根據美國國家BIM標準對BIM的定義，BIM是創建與管理設施物理與功能特性的數字化表達的過程。BIM是關于設施的共享的知識資源，為設施全生命周期的決策制定提供可靠的信息支持，從最早期的概念階段到最終的拆除階段。

雖然不同的組織對于BIM有不同的定義，但綜合起來，BIM主要包括了兩大核心理念：

（1） BIM是設施（建筑物）物理和功能特性的數字表達，可以包括幾何、空間、量等物理信息，還包括空間的能耗信息、設備的使用說明等功能性信息。包括幾何信息，可以直接用于可視化，提升溝通協調的效率，此外，這些信息并不是獨立的，而是與構件相關，是一個多維度的富含建筑物信息的關聯數據庫。

（2）BIM中所包含的信息是從概念到拆除的全生命周期中所有決策提供可靠依據與信息，可以在不同專業、不同利益相關方等之間進行信息的傳遞與共享。而且BIM能夠在綜合數字環境中保持信息共享和不斷更新，即在各種工程信息之間創建實時的、一致性的關聯，對平臺中信息的任何更改，都可以在其他關聯的地方反映出來，使得業主、設計院、施工單位等項目相關方都能清楚全面地了解項目進程，這意味著BIM將成為建筑業的協同平臺。

BIM與精益建造的核心理念有著異曲同工之妙，以BIM為應用平臺，以精益建造理論體系為指導，發揮BIM強大的技術功能支持與豐富關聯數據庫的優勢，可以有效提升建筑業的效率，提升建筑的質量。

大紅門16號院效果圖與土建BIM模型

北京建誼投資發展（集團）有限公司（以下簡稱“建誼集團”）是一家集資本運營、地產開發、工程承包及裝備制造為一體的跨國集團。建誼集團瞄準未來建造業信息化發展趨勢，集團瞄準未來建造業信息化發展趨勢，認識到基于BIM設計技術的協同辦公必將是整個建筑業信息化發展的方向和未來。在具體項目應用中，建誼集團用BIM的目的很明確，尋找解決傳統項目管理信息不對稱、跑冒滴漏現象嚴重等問題的技術支撐和管理手段。

2010年初識BIM，建誼集團就認識到BIM是建筑業的革命性技術與未來的發展趨勢，開始投入人力物力，接觸、考察研究了大量的國內外的BIM相關軟件，并于2012年10月與魯班成為戰略合作伙伴，首先在大紅門16號院項目上開展BIM應用實踐。目前，建誼集團主要在豐臺區大紅門16號院項目開展項目級的BIM應用，后續新的項目也在積極籌備開展BIM應用；并且建誼集團也在積極開展基于BIM的項目全過程管理信息系統的研發。未來，建誼集團還將不斷深化BIM應用能力，將BIM技術打造成為企業的核心競爭力。

大紅門16號院利用BIM技術實現精益建造

大紅門西路16號院工程位于豐臺區大紅門西路16號院。總建筑面積122960m2，其中地下42972m2，地上79988m2。由住宅樓和裙房組成，地下三層，地上15～21 層，建筑高度56～63m。

1.模型創建與工程量計算

項目團隊利用建模軟件僅用12天即完成了12萬平米的土建模型、10天時間完全了全部的鋼筋模型、15天完成了全部的機電模型，即只有半個月的時間即完成了所有專業的模型建立。

在模型創建的過程中，可以發現和整理設計院圖紙中的一些問題，如圖中標注不明確、鋼筋配筋不合理、土建結構梁、柱與安裝專業管線發生碰撞等問題，為圖紙會審提供了依據，設計院可及時地對圖紙問題做出回復，進行設計變更，避免在施工過程中發現問題，造成返工。同時，在模型創建完成，即快速完成工程量的測算，將測算結果與手算以及與項目聘請的造價咨詢單位進行對比，準確度提升了2%～3%，而工作效率更是提升了50%以上。

2.BIM模型管理平臺與團隊合作

精益建造的一項重要原則是通過團隊合作，建立更為廣泛的合作伙伴關系。在大紅門項目中，將各專業模型上傳至云端服務器，在云端形成了項目基礎數據庫（PDS），當出現變更時及時調整并上傳最新的模型，而集團領導、項目管理人員共分配了20個賬號，根據不同權限從云端數據庫可隨時隨地調取相關的數據。除了企業內部人員，原則還可以共享給業主、分包商、監理等利益相關方，保證數據的一致性與工作流的順暢。

三維算量與工程量對比分析

建誼集團企業基礎數據庫賬號管理

3.BIM模型應用

(1)碰撞檢查

在相關軟件中將多專業的BIM模型進行集成與沖突檢測，采用云計算的方式快速檢查發現模型當中的碰撞點，并自動生成碰撞報告和預留洞口報告。如在大紅門16號院項目中，共發現了952個碰撞點，其中嚴重碰撞13個，需要協調建筑、結構、機電三個專業共同調整設計。而在施工之前，提前發現碰撞問題，可以有效地減少返工，避免因返工造成的成本與工期的損失。

(2) 基于BIM的技術交底

在圖紙交底的基礎上，根據現場模擬交底，利用BIM碰撞檢查結果進行技術交底；然后根據模型做樣板間真實模型，數字化可視化模型與現場實際的樣板引路，進行二次技術交底。BIM模型的可視化可以有效地提升溝通的效率，減少不同人對圖紙的理解差異，尤其是在專業交叉、走向復雜的節點。因此本項目中利用BIM技術的特點，對原有的技術交底流程進行了改進。

基于BIM的技術交底流程

（3） 計劃量控制與兩算對比

現代施工項目工期都較為緊張，邊設計邊施工的并行工程十分常見。施工企業很難在短時間內獲得不同區域、不同進度等條件下的計劃用量，采購計劃只能毛估估、限額領料制度也常流于形式。有了BIM技術，工程量可以按時間、區域、專業、施工班組等多個條件任意拆分，并且快速準確地得到人、材、機的計劃用量，從而實現人、材、機的JIT（準時化）或看板管理。在大紅門項目中，已經基本實現在管理平臺中提前錄入計劃數據，相關部門根據BIM模型中的數據來制定相關的采購計劃、資金計劃等。

有了計劃量，待階段性節點施工完成后，可以進行計劃量與實際施工用量的兩算對比，細化到樓層、構件與部位，總結分析偏差的原因，并提出優化改進意見，有效提升企業的成本管控能力。

（4）對外造價控制

除了計劃量控制和兩算對比來有效控制內部成本的同時，利用BIM模型還能有效實現對外造價控制。對外結算前，先利用BIM模型中的數據作為依據或重要參考，制定合適的結算策略。在與業主結算時，減少少算漏算，在合理范圍內提高結算造價，做到該收絕不能少收；在與分包商結算時，劃分清楚各分包商的結算范圍，做到該付的不能多付，減少在結算過程中的“利潤流失”。

例如，大紅門混凝土和混凝土泵送廠商的結算采用按圖結算，利用已經建立好的BIM模型可以快速準確統計已經施工區域混凝土用量，輕輕松松地應對結算，僅基礎一項，結算砼量產生500多m3，成效明顯。

iBan照片

（5） 現場質量管理

利用iBan進行工程質量、安全、隱蔽工程等管理。iBan可利用智能手機、平板電腦采集現場照片，發現現場質量缺陷、安全風險、文明施工、隱蔽工程等情況，可以隨時拍照，及時上傳，既可與BIM模型及時關聯，做到缺陷問題可視化，隱蔽工程顯現化。定性分析問題發生的頻率、趨勢，得出問題發生的規律，為施工管理提供必要的決策依據；也可以分樓層、分類型統計分析，查看問題整改落實情況。

分樓層、性質照片統計報告

（6）資料掛接與運維管理

BIM模型是個豐富的關聯數據庫，數據可以包括構件的幾何尺寸、廠商、運行參數、驗收報告等等內容，尤其是針對設備的相關信息，均可以關聯進BIM模型。大紅門16號項目根據施工進展，不斷豐富、完善設備的相關信息，用于竣工模型的交付，方便后期的運維管理。

鍋爐房的BIM資料模型

4.BIM團隊建設

從BIM技術引入的一開始，建誼集團就開始著手組建BIM團隊，由集團副總裁劉立明全面負責BIM團隊建設和BIM技術應用，截止目前，共計組織BIM相關培訓共計80余次，累計800多人次參加培訓，高層BIM應用培訓5次，共計100多人次參加培訓。在培訓的過程中，建誼集團不斷總結經驗和探索實施方法亂，已經形成較為完整的BIM應用流程和制度。

BIM應用總結

目前魯班工程顧問已經總結了建造階段的106個應用點，在大紅門16號項目中只應用了部分，但取得的成績已讓人側目。企業首先要正視BIM，一方面也要充分認識到它的價值。另一方面BIM與其他信息化手段一樣，功能再強大，終歸都是一種管理工具和手段，關鍵還是要與企業本身的管理相結合。所以不要低估BIM，也不要神話BIM。從技術上講，很多功能都可以實現，目前魯班還在不斷開發更多的應用點；但在管理實踐中，需要企業高層的果斷決策，需要業務部門的不懈的堅持，這其中關鍵就是思維觀念與行為方式的改變。

建誼集團下個階段會將BIM應用推廣至更多的項目上，并且在探索設計階段與建造階段BIM的結合，在新時期通過科技信息化提升企業核心競爭力水平。