基于BIM虛擬技術工程項目精細化管理

余　倩， 唐建偉， 胡計蘭， 元建民， 龔培雷

(1. 廣州軍區空軍工程建設局，廣東廣州 510405； 2.總參謀部管理保障部基建營房局，北京 100085；3.南京軍區空軍機場營房處，江蘇南京 210018)

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基于BIM虛擬技術工程項目精細化管理

余倩1， 唐建偉1， 胡計蘭1， 元建民2， 龔培雷3

(1. 廣州軍區空軍工程建設局，廣東廣州 510405； 2.總參謀部管理保障部基建營房局，北京 100085；3.南京軍區空軍機場營房處，江蘇南京 210018)

隨著建筑工業化的發展，建筑信息模型(BIM)技術貫穿于決策、設計、招投標、施工、運營等階段，得到了廣泛的推廣與應用。文章從項目全壽命周期管理理念出發，闡述了工程精細化管理“精、準、細、嚴”的特點，論述了BIM虛擬技術在工程項目精細化管理應用的重要性。工程實踐表明，在項目實施的不同階段充分應用BIM技術，可以實現項目經濟價值最大化，大大提高工程管理的效率和效益。

BIM；工程管理；精細化管理；項目全壽命周期

隨著現代建筑結構大型化、規模化、工業化發展趨勢，建筑設計、施工、維護復雜程度愈來愈高，工程項目全壽命周期管理難度也越來越大。建筑產品具有多樣性、固定性、體型龐大的特點。當前建筑業普遍存在“點多面廣、勞動密集、機械化程度低”的現象，單純依靠“進度、成本、質量、安全”指標控制，難以在事前統籌規劃。因此，必須將現代企業管理理念引入至工程項目管理中，將先進管理方法與虛擬數字技術相結合，克服傳統項目管理手段單一性和局限性，才能滿足現代建筑工程施工的要求。

1　項目精細化管理

20世紀初期，泰勒在常規管理理論基礎之上提出企業精細化管理理念。通過對目標分解和細化，簡化完善管理體系和流程，分階段規范化實施(PDCA)并動態糾偏，最大限度降低資源消耗和管理成本[1]。精細化管理核心是通過專業化、系統化、數據化、信息化(PSDI)手段，將籠統模糊目標用量化評價指標取代，最終實現抽象戰略決策向具體明確措施的轉化。企業精細化管理作為一種現代管理理念，應用到工程項目管理建設前期、施工期、運營維護期三個階段，則可以分別進行決策、計劃、物資、技術、質量、成本等細化和量化，加強流程化實施過程中整體溝通與協作，提高項目管理的效率。

2　BIM技術概念

BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型技術作為建筑工業化發展的典型應用，具有多維度建模、參數化管理、可視化更新、數據信息互聯互通等特點[2]。傳統的CAD圖紙作為信息傳遞的載體，存在簡單二維、不夠直觀、專業協調差、設計變更復雜等缺點，建筑從業人員需二次處理繁雜的文字、圖形及表格等數據，不利于各階段工程管理人員之間的溝通與信息傳遞，且易造成因信息管理混亂帶來管理成本加大的風險。基于BIM多維信息技術的項目全壽命周期(建設前期、建設期、運營維護期)工程管理，可形象地展示項目實施各階段、各部件的詳細信息，實現決策建模、設計優化、工程算量、虛擬施工、數據化運營維護等目的，將工程項目從建設到使用所有孤立的信息串聯起來，消除了局部“信息孤島”現象。

3　項目全壽命周期管理應用

3.1前期決策階段

工程項目決策是將建設意圖轉換為定義明確、系統清晰、目標具體且具有策略性運作思路的系統活動。建設單位利用BIM技術建立功能定位明確的建筑實體模型，綜合考慮結構選型、征用地范圍、經濟效果評價、社會環境和市場等影響因素構建項目系統框架，從項目可行性、建設總投資、使用能耗等不同方面量化分析與論證。同時，新建項目BIM決策數據檔案可與類似工程進行直觀對比，預測估算出項目工程總造價，確定項目最佳投融資計劃和方式，編制項目建議書和可行性研究報告。

3.2項目設計階段

傳統的設計模式一般為流水化作業。首先，建筑設計師根據業主要求給出初步設計方案，如效果圖、平面圖、立面圖等；其次，結構、給排水、暖通、電氣等按照設計意圖分別進行專業技術設計；最終，設計單位集成各專業設計成果，提供滿足施工要求的施工圖。通常勞動作業量大、溝通協調繁瑣、設計周期較長。然而，利用BIM技術創建工作平臺則可將各專業設計師統一協同辦公，基于同一模型進行編輯與修改。如建筑師根據使用功能要求對建筑平面布局進行更改，修改信息則實時傳輸至其他專業工程師，結構師根據信息調整參數進行受力分析，暖通工程師同步調整設備規格和參數，安裝工程師進行管線布局校對、模擬調試等，避免繁多冗長的溝通聯絡環節，縮短設計周期時間。

3.3招投標階段

工程項目進入招投標階段，建設單位通常提出施工工期合理、質量標準高、投資回收期短、經濟效益大等要求，這要求招標內容與施工過程盡量吻合。招標前，通過導入建筑構件經濟數據信息，可以計算出BIM實體模型工程量，根據計價規則套用定額快速編制工程量清單和招標控制價。進入現場踏勘和投標答疑環節，由于BIM模型融合了地形地貌、地質水文條件、地下管線及構筑物等信息，投標人可以考慮綜合現場實際情況，綜合選擇最優化施工方案進行投標報價，減小投標偏差。

3.4工程施工階段

3.4.1現場平面布置

BIM施工現場三維布置軟件可以將常規CAD、3Dmax、GCL文件導入并創建三維模型，按照安全文明施工、綠色施工、環境衛生等規范要求自動生成規劃方案，并且可根據項目類型計算施工臨時用水量和臨時用電負荷量。開工前，項目管理人員利用軟件進行虛擬平面辦公區、生活區和施工區劃分，科學設計現場臨時道路和臨時排水系統；BIM軟件三維現場實景仿真模擬，可全面評估施工過程中光、噪聲、粉塵及廢棄物等污染等級，通過虛擬設置封閉圍擋、平面綠化、防塵降噪設備、降害回收設施，盡可能降低對周圍社會環境的不良影響[3]。

3.4.2虛擬仿真施工

工程施工涉及土建、暖通、給排水、電氣安裝等專業眾多，建設過程中常出現主體結構與裝修不符、節點復雜、管線交叉碰撞、標高凈空過低等問題，隨之產生大量設計變更、返工窩工、工期延誤及資源浪費現象。利用BIM虛擬施工技術，在圖紙會審階段實現各專業協作和圖紙優化，施工前通過仿真合理劃分施工段、施工過程及流水作業面；施工中將時間維度融入到三維立體模型，實時掌握施工計劃與實際進展之間進度偏差，便于各工程參與方協同動態糾偏[4]。實踐表明，運用BIM三維虛擬數字技術，不僅可以解決施工平面場地優化布置、機械設備調控、復雜管線排布、特殊工藝流程實施等問題，而且可以減少施工質量通病和排查安全隱患，提高項目施工管理經濟效益。

3.4.3質量安全管理

施工質量和安全作為項目管理的重點，及時將施工現場隱患進行反饋和處理顯得尤為重要。在BIM系統中，利用BIM模型模擬施工方案建造施工，可將三維模型與施工現場質量安全問題對接，將質量或安全問題進行快速、精準定位，采用仿真實驗手段檢驗隱患應急處理措施和預案可操作性，在事前避免發生質量安全事故。施工參與方就問題處理狀態及時交換意見，實時跟蹤問題處理進展，問題解決后及時歸檔。由于BIM采用數字化圖紙，計算機可以充分發揮檢索、判別、處理、反饋等優勢，通過指令信號將捕捉到的建筑模型特征信息(如鋼筋布置、預留孔洞的位置、預埋件尺寸等)并傳輸至施工現場，從而建立“人-機-人”聯絡機制。

3.4.4數據信息管理

通常，建筑工程結構設計復雜、系統功能龐大、數據信息眾多，從施工層面對項目管理提出的要求更高。基于BIM技術創建信息交流平臺可實現建筑項目信息資源共享，如從BIM模型提取截面尺寸、位置、標高、材質、工程量、施工時間、責任人等建筑信息數據，使得建設單位、勘察單位、設計單位、施工單位、監理單位五方責任主體對現場了如指掌，實現簡約化、模塊化、集成化管理模式，降低建筑施工的管理難度。

3.4.5合同造價管理

在工程合同造價管理中，引入該技術不僅實現了管理與技術的創新，而且打破了傳統造價中信息共享、協同壁壘的局限性。實踐表明，BIM技術與互聯網技術的有效結合，加強了對各參與方的成本控制，減小了資金的投入使用，使建筑市場價格更加公開化、透明化和規范化。同時，BIM技術促進了建筑產業由粗放型向集約型轉換，有助于提高工程造價的精細化管理。宏觀層面上，不僅降低了工程造價，實現了低碳、綠色生產的目標，符合我國建筑業可持續發展的目標；微觀層面上，還體現了傳統工程技術向現代數字技術創新轉型的工作理念。

3.5運營維護階段

基于施工單位提交的竣工圖紙和BIM三維模型，建設單位可將其移植到運營維護信息集成系統平臺。運營期間，BIM技術提供全面的建筑信息數據，實現基礎數據管理的智能化、自動化與信息化；通過各設備構件設置條形碼、二維碼等識別手段，為設備設施的管理與維護提供全面、高效的信息化技術支持，發揮業主方BIM使用效益最大化。

4　結束語

工程精細化管理作為建設項目全壽命周期管理價值最大化的有效手段，在各階段應用BIM 技術不僅可以提升我國建設行業生產力，還可以提高綜合集成管理質量和水平。然而，BIM 應用過程中也凸顯了行業體制滯后、標準不完善、全壽命期集成、軟件信息交互等諸多問題，進一步深入推廣BIM技術并使其標準化，為 BIM在我國的廣泛應用起到重要基礎研究作用和價值。

[1]賈先國.工程項目施工精細化管理探討[J].西安建筑科技大學學報: 社會科學版,2009,28(4):26-29.

[2]何清華,錢麗麗.BIM在國內外應用的現狀及障礙研究[J].工程管理學報,2012,26(1):13-16.

[3]《建筑施工手冊》第5版編委會.建筑施工手冊[M].5版.北京:中國建筑工業出版社,2013.

[4]蔣愛明,黃蘇.BIM虛擬施工技術在工程管理中的應用[J].施工技術,2014(15):86-89.

余倩(1986～)，男，碩士，助理工程師，國家注冊一級建造師，國家注冊造價師，主要從事工程技術與施工管理。

TU712.1

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[定稿日期]2016-03-29