BIM技術在建設項目全生命周期中的應用

楊 力，王 釗

(中招國際招標有限公司，北京 100081)

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BIM技術在建設項目全生命周期中的應用

楊 力，王 釗

(中招國際招標有限公司，北京 100081)

摘要：指出了BIM技術作為一種新的理念和技術管理手段，能夠實現項目各參與方的資源共享和協同管理，有效地提高工程建設項目的效率與效益，在建筑行業里發揮越來越重要的作用。在分析了BIM技術在項目全生命周期各階段主要應用的基礎上，提出了BIM技術在工程項目中推廣應用的建議，為推動BIM技術在工程建設項目全生命周期的廣泛應用提供參考。

關鍵詞：建設項目；BIM技術；全生命周期；協同管理

1引言

近年來，我國的建筑行業飛速發展，建筑業的技術水平和管理能力得到了大幅提升，建筑行業正在由傳統的高能耗、高污染發展模式逐漸向高效、節約的模式轉變[1]。但仍然存在著信息化水平較低、信息化程度嚴重落后于其他行業的問題，難以適應建筑業可持續發展的要求。因而，充分利用信息化技術對建筑全生命周期進行全方位管理，實現項目管理信息化、決策科學化、管控精細化，不僅是解決我國建設領域信息化問題有效途徑，也是提高建筑業勞動生產率和風險控制能力、實現建筑業可持續發展的必然趨勢。

建筑信息模型(BIM)技術作為一種現代信息化數字建造技術，是以三維數字技術為基礎，集成了建設工程項目各種相關信息的多維數據模型，是對工程項目物理特征和功能特性信息的數字化承載和可視化表達[2]。BIM技術能夠很好地實現項目的可視化、協同性、優化性、可模擬性等功能[3]，實現建筑全生命周期各參與方在同一多維建筑信息模型基礎上的數據共享，為建設項目全生命周期的方案優化和科學決策提供可靠的技術支持。

BIM技術在國外研究和應用相對較早，而在國內起步較晚，且目前應用情況也不容樂觀，主要是由于建筑行業對BIM缺乏了解、業務不熟練、技術缺陷及應用不完善等原因所致[4]。為了指導和推動BIM技術的應用，住建部2015年6月發布的《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》中明確指出[5]：至2020年末，建筑行業甲級勘察、設計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業應掌握并實現BIM與企業管理系統和其他信息技術的一體化集成應用。至2020年末，以國有資金投資為主的大中型建筑、申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態示范小區等新立項項目勘察設計、施工、運營維護中，集成應用BIM的項目比率達到90 %。

2BIM技術應用價值

BIM技術的應用和推廣將在企業的技術進步和轉型升級過程中具有一定的促進作用，對提升工程質量、節約工期和降低成本方面都具有積極作用。具體主要表現在以下3個方面[6,7]。

(1)基于多維可視化技術，實現規劃設計全真虛擬化，可進行建筑環境、經濟、能耗、安全等多方面的分析和模擬，實現虛擬的設計、建造、管理以及全生命周期、全方位的預測和控制，輔助最佳建筑方案的確定，并指導后續設計、施工及運營維護管理。

(2)利用BIM技術，提前找出各專業空間上的碰撞沖突，提供圖紙檢查報告，使得圖紙問題的發現、討論、修改和驗證過程的周期大大縮減，杜絕圖紙問題引起的資源浪費與損失。

(3)通過BIM集成應用平臺，使業主方、設計方、咨詢方、監理方及施工方等多方單位在同一平臺上進行信息交流與資源共享，使項目所有參與方能夠協同工作，從而實現項目投資的精細化管理。

3BIM技術在全生命周期各階段的應用

3.1規劃決策階段

在項目規劃決策階段，建設單位需要確定建設項目既要滿足質量與使用功能要求，又要具備技術與經濟可行性，往往需要花費大量的人力與物力才能得到可靠性較高的結果。而建立一個三維模型，建設單位、咨詢單位和設計單位等各相關方可通過BIM虛擬現實技術直觀了解擬建項目的總體情況，針對建設項目方案進行分析、模擬，開展全生命周期成本分析以及各備選方案的全面預測評價，結合BIM 歷史數據庫中相似工程信息選擇合適的估價模型估算全壽命周期成本，從而為整個項目的建設降低成本、縮短工期并提高質量。

從技術層面而言，利用BIM技術可對環境日照、環境噪聲、空氣流動性、節能及生態環境等多項性能進行分析，也可將規劃建設的建筑物置于現有環境當中進行分析論證，討論在新建筑物建成后各項環境指標的變化情況，從而在眾多方案中選擇最佳方案[8]。

3.2設計階段

BIM技術在設計階段可為各專業設計提供共享操作平臺，便于各專業的溝通協調，并且可提前發現各專業的設計碰撞問題，杜絕圖紙問題引起的資源浪費與損失。BIM技術在設計階段的主要應用為協同設計、碰撞檢查及管線綜合等。

3.2.1協同設計

BIM技術能為協同設計提供技術支撐，大幅提升建筑設計的技術含量。通過協同設計可以使分布在不同地理位置的不同專業的設計人員通過網絡的協同開展設計工作，能將各專業及多系統間獨立的設計成果置于直觀、統一的三維協同設計環境中，避免因誤解或溝通不及時造成的設計錯誤，提高設計效率和質量。

3.2.2碰撞檢查

工程建設項目中會涉及到建筑、結構、通風、給排水、電氣等專業問題，而這些問題通常都由不同部門設計，因此在空間配置上常會發生設計沖突。利用BIM技術可把各專業模型整合在一起，提前找出各專業空間上的碰撞沖突，形成包括具體碰撞位置的檢測報告，并在報告中提供相應的解決方案，在施工之前解決設計方面的問題，確保設計的可建造性，減少返工。同時，在對一些建筑圖紙的設計過程中，利用可視化技術還可以加快施工圖紙設計的變更速度，并且可以快速檢測設計中的錯誤，以期降低建筑工程中設計與施工成本，提升經濟和社會效益。

3.2.3管線綜合

由于建筑物規模和使用功能復雜程度的增加，機電管線綜合在工程建設項目的作用愈加明顯。利用BIM技術，通過建立各專業BIM模型，進行碰撞檢查，將碰撞結果匯總到安裝模型中，再通過虛擬的三維BIM模型進行調整，并綜合考慮各方面的因素及各專業的優先級別進行綜合布線。通過三維虛擬空間可提前發現問題，提前定位、提前解決問題，大大提高管線綜合的設計能力和工作效率。通過BIM技術進行管線綜合不僅能排除施工中的碰撞沖突，減少施工變更，大大降低由于施工協調引起工期延誤和成本增加，同時也能為項目后期的運營維護管理提供數據信息。

3.3施工階段

在施工階段利用BIM技術，不僅能有效控制工程建設項目的質量、進度和成本，而且能有效促進項目各參與方的有效協同，避免因理解誤差而導致資源浪費及工程返工，從而保證施工的順利進行。

3.3.1質量監控與管理

由于BIM模型包含材料和設備規格型號、性能、構件屬性、價格及廠家等信息，因此，項目管理部門、材料設備采購部門及施工部門等通過BIM模型能快速查詢所需采購材料設備信息，方便檢查材料設備是否符合要求，以實現施工材料的質量控制。

在施工現場質量管理方面，可整合BIM模型及無線網絡技術，將現場施工照片上傳到BIM系統，供建設單位、監理單位、項目管理單位等相關部門隨時掌握施工現場情況，實現施工現場的遠程監控。特別是對于重點部位、隱蔽工程等部位，可以文檔、照片等形式與BIM模型相對應的構件進行關聯，使相關管理人員更好了解現場情況，以提高施工現場的質量控制。

3.3.2施工進度計劃與控制

基于工程建設項目BIM模型，結合工程整體施工方案和進度計劃，將空間信息和時間信息整合在一個可視的4D模型中，可以直觀、精確的反應整個工程項目的施工過程。4D信息技術可實時管控施工人員、材料、機械等各項資源的合理配置，對整個工程的施工進度、資源進行統一管理和控制，以有效控制施工進度。通過4D信息技術可直接對計劃工期與實際工期進行對比分析，了解實際工期和計劃工期的偏差，及時進行糾偏處理并對進度計劃進行實時調整。

3.3.3成本實時監控與管理

利用BIM 5D模型可以真實的提供工程造價所需要的工程量信息，大大提高工程量計算的準確性和效率，并通過結合施工進度信息，實現成本精細化管理和規范化管理。此外，BIM 5D 技術還可以對施工人員、材料、機械、設備和場地布置的動態集成管理，以及施工過程的可視化模擬，最大限度內實現資源合理利用，以確保效率最大化，實施成本有效控制。同時，通過構件的BIM模型，結合數字化構件加工設備，實現預制、預加工構件的數字化精確加工，通過精確排料、優化下料，以減少材料損耗，有利于成本控制。

3.3.4協同管理

BIM信息模型集成了建設項目各專業三維模型、圖紙信息、進度信息、工程量信息和設備信息等內容，通過BIM技術建立單一的工程數據源，工程項目的各參與方均使用同一的數據源信息，在同一管理平臺上進行工作，有效地實現項目各參與方及各專業間的集成化協同管理，充分提高工程信息數據共享，并且在每一個環節所形成的數據信息作為下一個工作環節的基礎，確保信息數據的準確性和一致性，實現項目各參與方的信息交流與共享，大幅提升溝通效率。

3.4運營維護階段

項目在竣工后即進入運營維護階段，在使用壽命周期內，建筑物與設備都需要不斷維護。通過BIM模型及運維管理系統可實現項目資產由建設期至運維期的無縫交接，為項目的運營維護提供詳細的數據信息。

運營維護管理平臺將BIM信息數據與維護管理計劃進行關聯，實現項目物業管理與樓宇設備的實時監控管理[9]。通過實時監控設備的運行參數及維護信息判斷設備的運行狀況，結合BIM的空間定位和信息記錄功能，制定行之有效的維護計劃，減少設備發生故障概率，降低運營維護成本。BIM技術還可根據設備的運行參數進行能耗分析，實現節能控制。同時通過對現有空間的使用情況進行分析，合理分配建筑物有效空間，確保空間資源利用的最大化。

4BIM技術推廣應用建議

BIM技術作為一種新的理念和新的技術管理手段，在工程建設項目中已經得到實踐應用。但BIM技術在快速發展的過程中也面臨著一些困難和挑戰。為更好推動BIM技術在工程建設項目中的廣泛應用，提出如下幾點建議。

4.1加大BIM 宣傳力度，研究制定相應標準和規范

BIM技術在我國還處在初級應用階段，在國內的認知度還不高。政府部門及行業協會應加大BIM技術的宣傳和推廣。通過組織BIM行業培訓和成功項目應用交流，充分調動項目建設各方應用BIM技術的積極性。同時做好BIM應用頂層設計，制定相應的標準及規范，做好BIM技術應用的指導工作。

4.2依托產學研用發展模式，注重人才培養和技術研發

目前國內市場主要用到的BIM軟件還是來自于Autodesk、Trimble、Bentley等國外軟件，使用成本較高。從國內BIM長期應用發展考慮，開發具有自主知識產權的BIM應用軟件是必然趨勢。BIM應用單位可通過BIM應用需求及項目實踐經驗，結合高校及科研院所強大的研發能力，依托產學研用的發展模式，協助BIM軟件的開發及應用技術提升，同時也能培養一部分BIM技術人才。

4.3做好統籌管理，提高BIM在項目全生命周期的綜合應用能力

目前，BIM技術在工程建設項目的應用還主要集中在單階段使用，在項目全生命周期的應用較少，不能充分體現BIM的應用價值。為了將BIM技術更好的應用于建設項目，作為整個建設項目的總組織者，建設單位應做好統籌規劃，引導并督促項目各參與方做好BIM在各階段的應用。同時建設單位應平衡好各參與方的利益關系，根據各參與方應用BIM受益程度大小，制定合理的成本和利益分配制度，從而實現項目全生命周期綜合應用，使BIM效益最大化。

5結語

BIM技術在工程建設項目規劃、設計、施工及運營維護管理等各個階段都發揮著重要作用，使項目各參與方在同一平臺上進行交流與信息共享，能夠有效促進建筑行業信息化和現代化管理。對工程建設項目全生命周期的角度對BIM技術的應用進行探討，并對BIM技術的推廣應用提出了相關建議，希望能為BIM技術在提高建設項目質量、降低項目成本、節約項目工期及協同管理等方面提供參考。

參考文獻：

[1]趙源煜.中國建筑業BIM發展的阻礙因素及對策方案研究[D].北京：清華大學，2011．

[2]National Institute of Building Sciences.United States National Building Information Modeling Standard，Version-Part 1[R].Washington:National Institute of Buiding Sciences，2007．

[3]程建華，王輝.項目管理中BIM技術的應用與推廣[J].施工技術，2012，41(16)：18～21．

[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，2012，26(1)：12～16。

[5]中華人民共和國住房和城鄉建設部.關于推進建筑信息模型應用的指導意見[R].北京：住房和城鄉建設部，2015.

[6]周春波．BIM技術在建筑施工中的應用研究[J].青島理工大學學報。2013，34(1)：51～54.

[7]王春濤，陳留冰.BIM技術在建筑工程施工中的應用[J].南通職業大學學報，2015，29(2)：81～85.

[8]李勇，管昌生.基于BIM技術的工程項目信息管理模式與策略[J].工程管理學報，2012，26(4)：17～21.

[9]王廷魁，張睿奕.基于BIM 的建筑設備可視化管理研究[J].工程管理學報，2014，28(3)：32～36.

The Application of BIM Technology in the Whole Life Cycle of Construction Projects

Yang Li，Wang Zhao

(ChinaCNTCInternationalTenderingCorporation,Beijing100081,China)

Abstract:As a new concept and new management method, BIM technology can support the data sharing and collaboration management for all the participants of construction projects. BIM technology can effectively improve the efficiency and profits of the construction projects, which is playing more and more important role in construction industry. Based on the analysis of the main application about BIM technology in the whole life cycle of the construction projects, some suggestions were proposed to provide important reference for the popularization and application of BIM technology in the whole life cycle of construction projects.

Key words:construction projects; BIM technology; whole life cycle; collaboration management

收稿日期：2016-03-29

作者簡介：楊力(1979—)，男，博士，主要從事工程咨詢及項目管理工作。

中圖分類號：TU201

文獻標識碼：B

文章編號：1674-9944(2016)10-0248-03