淺談BIM在項目管理中的實施及應用

楊肖飛

提要：本人連續在公司擔任多個BIM項目經理，在項目實施中對BIM在項目應用、管理上有一些自己的見解和看法。

關鍵詞：項目管理 BIM

二十世紀末，隨著計算機技術的不斷發展，發達國家的建筑業在IFC（工業化基礎類）的基礎上發展了BIM的設計方法。在二十一世紀初，部分國外公司將該設計方法引入中國，得到國內建筑業的認可，并逐漸推廣開來，目前已在多個項目有所應用。

BIM的提出與發展，是對整個建筑行業技術的一次改革，是引領建筑行業信息技術走向更高層次的一項創新，同時也是對傳統行業行為模式和管理方式的一種新的挑戰。BIM是建筑行業信息技術發展的必然產物，因為BIM可以解決工程信息的創建、管理、共享與無損傳遞，可以使工程中單一的、離散的數據結構化、集成化，從而使得工程本身更加的精益化和智能化，所以BIM可以為建筑從概念到拆除的全生命周期中所有決策提供可靠依據。BIM必將在不久的將來成為建筑行業的主流力量，加強對BIM專業知識和軟件的學歷是大勢所趨，以便在日益發展的信息時代中不淘汰。

本人在昆明市公共租賃住房開發建設管理有限公司擔任多個BIM項目經理，在項目實施過程中通過不斷地分析和研究，最終對BIM實施、管理提出一些自己的見解，在此提出以與同行們探討。

一、BIM的概念、應用和優缺點

1、概念

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是以三維數字技術為基礎，仿真模擬建筑物的真實信息，對該工程項目相關信息的詳盡表達。

這是一種全新的建筑設計、施工、管理的方法，以三維數字技術為基礎，將規劃、設計、建造、營運等各階段的數據資料，全部包含在3D模型之中，讓建筑物整個生命周期中任何階段的工作人員在使用該模型時，都能擁有精確完整的數據，幫助項目設計師提升決策的效率與正確性；在各個階段、各工作搭載各種信息，貫穿建筑生命周期，消除信息孤島。信息數據之間適時關聯，智能互動，避免信息流失。

BIM是數字技術在建筑工程中的直接應用，以解決建筑工程在軟件中的描述問題，使設計人員和工程技術人員能夠對各種建筑信息做出正確的應對，并為協同工作提供堅實的基礎。

2、建筑全生命周期中的應用

通過BIM技術的應用，項目管理方在工作中面對的將不再僅是繁多復雜的二維圖紙，而是通過直觀的三維模型來清晰了解筑物的具體形態表達，各專業構件之間的空間定位關系等，使項目各參與方的認識達到高度統一，并提高項目管理方對項目的把控能力。

另外項目實施過程中的大量分散的建筑信息也被整合在一個BIM模型內，而且隨著項目工程的不斷深入，這些建筑信息亦會進行不斷的豐富并更新，并貫穿整個建筑全過程。這將為項目管理方在進行項目信息管理時提供準確、完備的數據信息。通過BIM技術的引入，將進一步提高項目工程管理的水平和效能監測能力，提高工作效率和準確性，實現項目管理的規范化，與科學化。

BIM技術在施工、運維階段的應用，大大提高此類建筑工程項目的集成化、信息化管理水平。在控制項目成本、縮短施工工期，提高建筑質量的同時，為工程項目管理帶來更安全、更低碳的管理手段。通過在該工程項目中BIM技術的應用和研究，將為該公司未來建設和管理工程項目中，利用先進的信息化技術、科學的管理手段帶來全新的解決方案和管理思路。

3、BIM設計及管理的優缺點

BIM相較于傳統的設計方法所帶來的優勢，其實是伴隨著建筑三維設計和信息數據庫而產生的優勢，將復雜的問題可視化，將海量的數據系統化，從而表現出較大的優勢，BIM設計過程相當于若干次次虛擬的工程預演，主要體現在：

1）協同設計

協同設計是在建筑業環境發生深刻變化、建筑的傳統設計方式必須得到改變的背景下出現的，也是數字化建筑設計技術與快速發展的網絡技術相結合的產物。

現有的協同設計主要是基于CAD平臺，并不能充分實現專業間的信息交流，這是因為CAD的通用文件格式僅僅是對圖形的描述，無法加載附加信息，導致專業間的數據不具有關聯性。

BIM的出現使協同已經不再是簡單的文件參照，BIM技術為協同設計提供底層支撐，大幅提升協同設計的技術含量。借助BIM的技術優勢，協同的范疇也從單純的設計階段擴展到建筑全生命周期，需要規劃、設計、施工、運營等各方的集體參與，因此具備了更廣泛的意義，從而帶來綜合效益的大幅提升。

2）可視化設計

方便了專業工程師對項目的理解，也便于業主直觀感受。一般情況下，采用BIM設計方法的可視化效果遠遜于3Dmax及Sketchup等軟件，但由于后者設計理念及功能上的不足，使其不適用于前期方案推敲工作，而Bim盡管實時效果較差，但其與設計模型緊密結合，基本實現了所見即所得的思想，使業主及最終用戶真正擺脫了技術壁壘的限制，隨時知道自己的投資能獲得什么。

3）工程量統計

由于BIM的建模過程即包含材料的多種信息，借助BIM強大的數據庫功能，減少了繁瑣的人工操作，降低潛在錯誤。快速對各種構件進行統計分析，獲取準確項目工程量，有效開展工程預算及決算等各項工作。

4）管線綜合、碰撞檢查

隨著建筑物規模和使用功能復雜程度的增加，各種設備管線的復雜程度也相應增加，將二維圖紙越來越難表現的管線綜合工作通過BIM系統置于虛擬的三維環境中，通過直觀的方式化難為簡，不僅能夠提高施工現場的生產效率，也降低了由于施工協調造成的成本增長和工期延誤。

但應注意的是，BIM設計可能對建筑施工提出一定的要求，應注意其中可能的風險。

隨著建筑物規模和使用功能復雜程度的增加，各種設備管線的復雜程度也相應增加，將二維圖紙越來越難表現的管線綜合工作通過BIM系統置于虛擬的三維環境中，通過直觀的方式化難為簡，不僅能夠提高施工現場的生產效率，也降低了由于施工協調造成的成本增長和工期延誤。

5）4D、5D施工模擬及施工現場配合

BIM模型施工進度計劃相結合，空間信息與時間信息整合在一個可視的模型中，直觀、精確地反映整個建筑的施工過程，稱為4D施工模擬。更進一步，將BIM數據庫中的成本因素加入上述的4D施工模擬中，則成為5D施工模擬。隨著建筑工程規模不斷擴大，復雜程度不斷提高，使得施工項目管理變得極為復雜。當前建筑工程項目管理中經常用于表示進度計劃的甘特圖，由于專業性強，可視化程度低，無法清晰描述施工進度以及各種復雜關系，難以準確表達工程施工的動態變化過程。

施工模擬技術可以在項目建造過程中合理制定施工計劃、精確掌握施工進度，優化使用施工資源以及科學地進行場地布置，對整個工程的施工進度、資源和質量進行統一管理和控制，以縮短工期、降低成本、提高質量。此外借助4D/5D模型，可以協助業主了解項目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、總體計劃是否基本合理等。

但是也存在一些缺點，如：前期設計時間長于傳統方式；項目設計人員需要專業培訓；不同軟件之間的兼容性略差；3D模型轉2D平面存在難度；專業設計異步制約BIM發揮；BIM設計軟件自身仍需完善；硬件水平限制BIM工作效率；尚未形成大規模應用環境。

二、項目組織和實施

1、組織架構

本項目BIM小組組織架構如圖所示，BIM工作組組長負責BIM小組管理，統一協調BIM各相關方，如：各專業BIM工程師、計劃協調管理部、物資設備部、商務合約部、其他設計方、各分包商等。BIM相關各部門按工作量大小，至少指定1位以上熟練掌握本專業業務、熟悉BIM建模、瀏覽軟件操作的人員，組成項目各部門BIM團隊，負責相關專業工作。

2、項目實施計劃

首先，在BIM項目實施前，由BIM項目負責人，根據建筑項目的建筑類型、建筑規模、專業設計特點、BIM項目實施深度目標、BIM模型進度時間節點、BIM團隊概況等項目具體情況，制定出合理、詳細的BIM實施計劃，是確保BIM項目順利實施的非常關鍵的保障措施。

在BIM實施過程中，如大項目的拆分、專業內專業間協同設計模式等，具有不可逆性（改變時工作量巨大），因此在BIM項目實施前，BIM項目負責人、專業負責人等項目參與者必須事先周密地規劃，制定出“BIM項目實施計劃”。

其次，根據實施經驗對項目進行拆分，明確多專業間協同設計環境：

1）創建項目數據管理構架。

2）項目拆分原則：優先獨棟單體；優先功能分區（地下、裙房）；土建盡量縱向拆分，F1- FN，FN+1；機電參考建筑原則：按專業或系統分（消防、給排水、暖通空調）；大面積地下可按樓層拆分；文件大小控制：定期另存為中心文件；清除未使用項。

3）項目定位：基點、測量點、軸網、標高。

4）各專業、各子項中心文件創建。

5）各成員、創建本地文件。

3、崗位職責

本項目BIM小組主要負責：BIM模型的創建、維護，確保設計和深化設計圖清楚地形象的展現在模型里，可以更好的發現圖紙問題并及時解決；可以表現出鋼構件組裝流程，各種施工工藝等，更好的優化施工方案和工作計劃；進行模擬施工，進而優化工程施工進度計劃。同時，定期組織對項目部管理人員的培訓工作。

4、制定工作流程及建模技術思路：

1）明確模型用途和建模范圍，制定完成標準。該過程實質上是對合同談判階段的模擬，在以BIM為交付模式的建筑項目中，業主、設計方和承包商都要對BIM模型的用途、范圍和交付標準進行合同條件的約束。

2）明確建模方式

對于集成團隊力量同時建模的建模方式REVIT主要有兩種。兩種模式各有優劣，需要根據實際情況進行選擇。

（1）模型鏈接——小組在進行全項目混凝土結構建模時就采用了“模型鏈接”的形式，將整個項目劃分成不同的部分（各塔樓和裙樓），把各部分分配給不同的成員分開建模，最后通過“共享坐標系”將各自的成果鏈接到“項目坐標文件”中。

（2）工作共享——在進行樣板間模型建模的過程中，組員選用了“工作共享”的模式在項目網絡平臺上創建中心文件，建立工作集，在同一個中心文中完成建模任務。

3）制定建模計劃、執行進度監控

任何一項工作都需要有計劃的指導才能有條不紊的開展，建模過程也不例外。組員每周都舉行會議，對建模工作的開展進行匯報并對進度情況進行更新。

4）開展建模工作

5、BIM（施工圖）設計模型的具體工作內容及技術要求：

1）結構部分BIM建模內容及技術要求：

結構部分-柱、梁、板、墻：基本BIM建模元素，除校核結構本專業可能存在的設計缺失以外，尤其需要注意人防部分與非人防部分可能存在的設計沖突

結構樓梯、坡道：此部分的特點為為空間高程有變化，結合此前數十項目經驗來看，亦為結構梁、板凈高，比較容易設計出錯的地方。

結構留洞、留孔：大部分為機電系統預留，但根據現場經驗，因后期機電系統存在太多不確定因素，故廢棄量較大。故需結合機電優化結果后，給出修正意見并提交結構進行重新復核。

鋼結構部分：除具有普通結構特點外，還具有鋼結構本身的一些特性，比如斜撐、網架、變截面構件等，可能對空間，造成相對復雜的分割，需要在BIM中通過實際建模，事先評估對建筑空間、機電及裝修等后續子項的影響。

結構部分的施工，一般具有不可逆轉的特性。結構部分施工完成后。即使發現和后續建筑、機電、裝修等各子項存在沖突，也很難再去修正或返工，造成后續工程，只能按照既成事實進行不得已的 “遷就”，故此，該階段的BIM建模及校核，將是后續所有子項的基礎。

2）建筑部分BIM建模內容及技術要求：

建筑內外隔墻：基本BIM建模元素，為后續的機電、裝修等建模，提供支持。

樓地面預留孔洞、豎井、機電管井等：基本BIM建模元素。

建筑樓梯、電梯井道、自動扶梯等：基本BIM建模元素。

建筑門窗：基本BIM建模元素，為后續的機電、裝修等建模，提供支持。

建筑外立面（幕墻）：該部分同機電、裝修等其它子項關聯度一般不大。且從實際來看，幕墻專業廠商，基本都能很好地在其專業范圍內，解決本身問題。故此該部分，將依照幕墻施工單位提供的幕墻深化圖，進行最終的BIM幕墻分割及外表面的模擬建模。

3）室內綜合機電部分BIM建模內容及技術要求：

給排水：所有給水、雨污排水、消防噴淋、消防栓等水專業管道建模并檢核同結構、建筑及其它機電管線碰撞與沖突，同時校核是否滿足建筑裝飾或空間凈高的要求。

暖通：所有冷水、熱水、冷卻水等暖通管道類管線建模并檢核同結構、建筑及其它機電管線碰撞與沖突，同時校核是否滿足建筑裝飾或空間凈高的要求。所有防排煙、空調送、回風管等風管類管線建模并檢核同結構、建筑及其它機電管線碰撞與沖突，同時校核是否滿足建筑裝飾或空間凈高的要求。

電氣：所有強、弱電橋架等電氣專業線槽建模并檢核同結構、建筑及其它機電管線碰撞與沖突，同時校核是否滿足建筑裝飾或空間凈高的要求。

4）綜合機電技術要求：

以BIM技術作為手段，以專業技能和工程經驗作為依靠，進行涵蓋建筑、結構、機電、裝修的設計匯整工作，將所有設計子項，放在同一個空間里進行綜合評估及考量，并提出一攬子的綜合解決方案。

根據綜合解決方案，再結合原各專業施工圖圖號，分拆成各專業的，解決了各項碰撞與沖突后的施工優化（深化）圖以指導實際施工。

另行增加一套機電綜合管線平面圖及機電綜合管線3D軸測圖，以明確不同機電子項間的空間相互關系，指導不同的機電專業承包商，進行實際施工。謀定而后動，提高一次安裝的成功率，降低成本、工期、質量方面的無謂損失。

室外綜合管網部分BIM建模內容及技術要求：與室內綜合機電部分，基本雷同。

三、公司項目應用實例

1、項目場地管理

BIM技術能夠將場內平面元素立體直觀化，幫助我們更直觀的進行各階段場地的布置策劃，并綜合考慮各階段的場地轉換，最終對布置情況進行場地優化，避免重復布置。根據標高方格網導入地形，提前策劃整個現場的道路標高系統和排水系統（道路標高和排水盡量依地形而設），減少土方的挖填方，對基坑支護模型進行優化分析。

圖1 原始地形地貌 圖2形成revit地形模型

圖3形成基坑支護模型 圖4支護模型分析及處理

2、碰撞檢查

通過BIM軟件平臺的碰撞檢測功能，可以實現建筑與結構，結構與暖通、機電安裝以及設備等不同專業之間的碰撞，也可以發現本專業內的某些構件或不同圖紙之間的沖突，通過三維建模，直觀明了的呈現在三維視圖中，不僅能夠很好的發現平面圖紙所看不出的問題，同時加快了各專業管理人員對圖紙問題的解決效率。正是利用BIM軟件平臺這種功能，預先發現圖紙問題，及時反饋給設計，避免了后期施工因圖紙問題帶來的停工以及返工，提供項目管理效率，減少后期項目管理成本，，也為現場施工及總承包管理打好了鋪墊。

運用BIM技術后，通過在虛擬的三維環境下進行碰撞檢查，提前發現設計中的碰撞沖突，從而排除項目施工環節中可能遇到的碰撞，顯著減少由此產生的變更，提高施工現場的生產效率，降低由于施工協調造成的成本增加與工期延誤。

按照設計施工圖進行建模、進行幾輪模型碰撞檢查，共發現安裝各專業碰撞400點：建筑與結構部分150個，建筑與機電安裝部分100個，機電與結構部分150個。

圖5 基坑支護結構與主體結構碰撞示意圖

圖6 支護結構碰撞 圖7 建筑與結構及機電的碰撞

3、機電綜合管線深化

首先，機電綜合管線深化設計是在原設計基礎上進行的空間布局方面排布，其主要依據包括原設計院各個專業的施工圖紙及國家相關的規范、行業標準等。

其次，在具體管道排布時，首先要考慮的是避讓原則，有壓讓無壓，小管讓大管等；其次是管線位置及間距，重點是電氣管線與其他管線的上下位置及距離要求，醫院工程要注意醫療氣體的氧氣、壓縮空氣管道與電氣管線嚴格的間距要求，涉及到廚房區域的還要考慮煤氣管道與電氣管線間距要求等；再次是作業空間，根據管道連接方式不同導致的作業空間不同與電纜橋架敷設電纜的空間要求等綜合考慮；最后是管道保護層等輔助部位，要特別注意的是現場發泡的保溫與電氣支管敷設位置。

最后，進行對工程中不利點確定與分析工作。不同的部位需要考慮的節點與問題不盡相同：

1）管井部位主要考慮作業間距的問題，尤其是兩個衛生間中部的管井。在管井內管道排布時，要首先明確支管走向位置，避免支管的空間交叉，利用管井內有限空間，盡可能利于每根立管的安裝與檢修工作。可采用讓管道在管井的一側布置，留出通行的空間，且支管盡量不要在通行空間內穿越的布局方式。

2）走廊吊頂內管道深化設計的重點部位是管井通往吊頂內管道比較密集的部位、大風管敷設的位置及風機盤管吊裝的位置。這種部位的難點主要在于在吊頂空間內，把管道盡可能合理地排布開。具體處理時，要充分使用兩個墻邊與梁底等部位的空間。建議盡量不要考慮管道的水平位置變化，讓避讓發生在立面中；這樣既利于施工定位，利于檢修時管道類型的識別，又將降低綜合設計的平面圖紙繪制難度。吊頂內管道深化設計的另一個難點是支管位置預留，建議在空間布局中，專門留出一個區域做支管；雖然這樣可能進一步壓縮吊頂空間，但對于多個專業的管線有序排布與檢修是有利地。

3）設備層與機房位置的深化設計是最為困難和繁瑣的，重點考慮的是空間位置的交叉。由于設備層與機房的管線規格均較大，避讓時應主要考慮空間的利用，減少交叉。這里的電纜橋架由于電纜規格較大、敷設半徑增加，避讓其他專業管線也存在困難。本工程在這種位置進行深化設計采用AUTODESK REVIT MEP三維設計軟件，簡單地通過CAD等平面設計軟件做深化難度很大。先進行管道走向的梳理，從總體布局上盡量減少管道大量地返彎避讓；再將主要和不適宜避讓的管線，在空間內直線擺放后，根據空間進行交叉調整，最后考慮次要的管道。

4）地下車庫等無吊頂部位，這種部位空間較大，管線不很復雜。由于無吊頂，管道明裝，主要考慮的是管線敷設美觀的問題。僅需要空間位置上定原則，左側敷設電專業、右側敷設水專業。減少翻彎避讓，如需避讓時，加大避讓半徑，確保管線敷設美觀。

5、施工模擬及優化

虛擬施工（Virtual Construction，簡稱VC）是實際施工過程在計算機上的虛擬實現。它采用虛擬現實和BIM等技術，在計算機等設備的支持下，在計算機上群組協同工作，對建筑物的全部信息過程進行全面的仿真再現，以發現施工中可能出現的問題、圖紙節點復雜、尺寸難以確定部位、高大支模部位，鋼筋的排布、安裝管線布置等、以便在實際施工活動之前就采取預防措施、切實可行的施工方案，從而達到項目標、安全可控性，并降低成本、縮短工期、減少風險，增強施工過程中的決策、優化與控制能力。虛擬施工不消耗現實資源和能量，能為工程施工提供有益的經驗。

1）復雜節點施工

BIM模型可以進行土建結構部分的深化設計，包括預留洞口、預埋件位置及各復雜部位等施工圖紙深化。對關鍵復雜的型鋼混凝土結構與鋼筋的節點進行放樣分析，解決鋼筋綁扎、順序問題，指導現場鋼筋綁扎施工。對于鋼筋過密的構件節點、利用BIM進行鋼筋預排，給工人可視化交底、能減少施工時，鋼筋綁扎順序、位置的錯誤。避免澆筑時無法下棒問題。

2）酒店型鋼混凝土結構圖紙內，不含鋼柱腳與底板上鐵連接節點，由總包深化。但我們利用BIM第三方對其節點深化，在四個方向加2層耳板（由于17根鋼管柱排布不規則，無法使用傳統連接器開孔方法），通過深化、很清晰知道雙層雙向上鐵是如何與耳板連接的。

深化的過程中發現：

（1）環梁主筋、箍筋如何與周邊已有的不同方向不同標高的框架梁連接：

（2）鋼管柱高拋砼澆筑時透氣孔留設位置如何避開環梁，并靠近鋼管內環板。

綜合考慮設計荷載及上述情況，通過模型深化，最終確定環梁配筋，環梁高度、環梁混凝土標號（細石C40，環梁鋼筋排布較密，局部鋼筋間距不到30mm）。

3）專項施工方案

通過BIM技術指導編制專項施工方案，可以直觀的對復雜工序進行分析，將復雜部位簡單化、透明化，提前模擬方案編制后的現場施工狀態，對現場可能存在的危險源、安全隱患、消防隱患等提前排查，對專項方案的施工工序進行合理排布，有利于方案的專項性、合理性。

5、標準層或樣板間的綜合建模

在項目樣板層或樣板間上使用BIM技術和管理手段，提高深化設計圖紙的質量，減少圖紙中錯漏碰缺的發生，使設計圖紙切實符合施工現場操作的要求，并能更進一步輔助工程施工管理。通過BIM模型的直觀體現，開展系統優化工作，包括管井優化及各專業機房深化設計，以節約項目成本，對施工質量及成本進行控制。

6、技術輔助現場安全管理

利用Revit軟件，以更加直觀的模型，展示項目的整體防護，對現場存在的洞口安全問題，做出提前的預警，降低項目的安全事故。利用Revit，navisworks軟件，進行漫游檢查，對項目的預留洞口、樓梯洞口等防護進行逐一排查確保安全。

四、BIM項目管理時應注意的問題

1、缺乏BIM 標準合同示范文本；

2、缺乏BI M相關標準和設計指南；

3、未建立基于BIM 的工作流程；

4、BIM 設計的爭議處理機制不成熟；

5、BIM設計項目相應的投入有所增加；

6、不同設計單位對分享數據資源不積極；

7、新技術可能會引起的抵觸或畏難心理；

8、理性看待BIM應用效果，避免過度夸大。

五、結束語

本項目從BIM的應用層次來看，是十分基礎的。現在幾個項目還未全部完成施工，但該應用帶來的改變切實提高了工作效率，節約了成本，極大地節約了方案的討論時間。通過三維模型、進行排布優化，參會的討論者能非常清晰、準確的表述個人的意見，相互理解對方的想法。并可以通過模型的演示，檢驗意見的實際效果，完全解決了溝通障礙，高效的形成優化方案。

BIM是數字技術在建設領域運用所產生的成果，已深刻地影響了建筑業的方方面面，相信隨著BIM相關的理論和技術的不斷發展，其必將會產生更大的影響。做為項目管理者，掌握與之相關的技術和理論，對在未來更好地開展項目管理工作必將帶來巨大的推動。