BIM技術在施工階段的應用研究

張繼東

摘要：BIM技術正在引領著建筑業的一場巨大變革。本文主要探討了建筑信息模型（BIM）在工程項目施工階段的應用理論及實踐方法（從3D到4D再到5D），并在此基礎上對BIM技術在施工企業的應用現狀進行探討。最后結合中國國情，對BIM技術在施工階段的應用障礙分析及解決對策進行初步探究。

關鍵詞：建筑信息模型（BIM）；3D 4D 5D；應用現狀；應用障礙；解決對策

中圖分類號：TU71 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2017）05-40-02

引言

建筑信息模型BIM，是以數字技術為基礎，結合建設工程項目所有相關信息，在規劃、設計、施工、運營、維護、改建、擴建直到拆除整個生命周期內，實現工程實體和功能特性的數字化控制，從而提高建筑行業整體管理水平。本文擬就BIM技術在施工階段的應用進行進一步的探討，并對BIM技術在中國的應用現狀及障礙進行初步探究。目前我國的建筑業對BIM應用的技術路線存在的最普遍的問題即是設計與施工分離嚴重導致的BIM模型建設重復性高，項目全壽命周期統籌管理不足，使BIM技術的價值發揮不足。

13D實體

本文主要探討在施工階段的應用：碰撞檢測。碰撞檢測包括物理碰撞（硬碰撞）和規則碰撞（軟碰撞）的檢查。

碰撞檢測是指建立在建筑、結構、暖通、給排水和電氣專業的信息化模型基礎上，將各專業模型整合到一起構成完整的建筑模型，再將整體模型導入計算機分析工具中檢測碰撞沖突的類型及位置并生成報告。碰撞檢測最直接的作用是發現設計中存在的問題，如：暖通、給排水、電氣設備管道之間以及與結構、建筑之間的碰撞，有效減少施工過程中的設計變更和返工情況，及時優化施工方案，更加科學地進行資源的配置。此外，三維實例對象可承載更多屬性信息，如型號、制造商、部件代碼，類型標記，即：每個專業在設計過程中就可以查看其他專業的設計成果。同時.當采用跨專業協同設計平臺時，由于多方基于同一個數據庫，不會出現一次修改后，相關聯的圖紙忘記修改的情況。

24D

施工模擬施工4D模擬是BIM技術在施工階段的一個重要的應用，它是通過把建筑物的施工進度和三維模型相結合進行施工進度模擬的過程。實現施工4D模擬的關鍵因素之一是項目的進度計劃必須具有足夠詳細的施工順序劃分：完整的施工進度計劃和三維建筑模型的鏈接，在BIM的技術平臺下，通過三維可視化的環境將建筑模型構件按照時間順序依次進行虛擬建筑的過程即是施工4D模擬。

簡言之，BIM信息模型中集成了材料、場地、機械設備、人員甚至天氣情況等諸多信息，并且以天為單位對建筑工程的施工進度進行模擬。通過4D施工進度模擬，可以直觀地反映施工的各項工序，方便施工單位協調好各專業的施工順序、提前組織專業班組進場施工、準備設備、場地和周轉材料等，實現對施工場地，施工過程以及某些復雜的施工程序的信息化可視化集成化的管理，以及實現對施工過程中勞務，物質資源，成本等的動態控制。同時，4D施工進度的模擬也具有很強的直觀性.即使是非工程技術出生的業主方領導也能快速準確地把握工程的進度。依據實際的施工環境數據，進行施工順序及施工過程的反復模擬，以此對施工順序進行糾偏、不同施工工種的碰撞檢測、施工資源的合理投入、消除安全隱患、改善作業空間不足等問題，提前調整施工方案。通過不斷的模擬施工方案，在施工前最大限度的解決實際施工可能遇到的問題，實現施工方法的不斷優化，在實際施工中實現“零沖突、零返工”。

35D

成本控制在建筑信息模型（BIM）4D基礎上加入成本要索，建構5D成本信息模型。可是實現在施工過程中對資金投入、資源配置的動態控制。BIM技術在處理實際工程成本核算中有著巨大的優勢。建立BIM的5D成本信息模型關系數據庫，讓實際成本數據及時進入5D關系數據庫，成本匯總、統計、拆分對應瞬間可得。建立實際成本BIM模型，周期性（月、季）按時調整維護好該模型，統計分析工作就很輕松，軟件強大的統計分析能力可輕松滿足我們各種成本分析需求。

施工過程成本的實時監控主要是對不同WBS節點進行預算、成本的動態計算以及實時的跟蹤查詢和分析等功能，并且可以實現自動計算WBS節點構件的綜合單價、建筑總造價等信息。通過BIM可以得到最準確的工程基礎數據，將工程基礎數據分解到構件級、材料級，有效控制施工成本，減少工程超支，提高工程項目的管理水平和成本投入的控制能力。

基于BIM的實際成本核算方法，較傳統方法具有極大優勢：（1）快速。由于建立基于BIM的5D實際成本數據庫，匯總分析能力大大加強，速度快，短周期成本分析不再困難，工作量小、效率高。（2）準確。成本數據動態維護，準確性大為提高.通過總量統計的方法，消除累積誤差，成本數據隨進度進展準確度越來越高。另外通過實際成本BIM模型，很容易檢查出哪些項目還沒有實際成本數據，監督各成本實時盤點，提供實際數據。（3）分析能力強。可以多維度（時間、空間、WBS）匯總分析更多種類、更多統計分析條件的成本報表。（4）提升企業成本控制能力。將實際成本BIM模型通過互聯網集中在企業總部服務器。企業總部成本部門、財務部門就可共享每個工程項目的實際成本數據，實現了總部與項目部的信息對稱，總部成本管控能力大為加強。

4BIM

技術在施工階段的應用現狀實際操作中，在施工階段BIM技術的應用技術路線正發生著重要的變革。應用技術路線的選擇是指確定具體使用哪些BIM軟件來整合完成企業各崗位的工程工作。施工專業選擇BIM軟件難度大：因為首先公眾繁多，需要的軟件類別也多：再者，不如設計領域的技術成熟。選擇這個技術路線時，應從技術和商務兩種角度出發，技術包含土建，安裝等部門，商務包含成本，人力等部門。兩類部門各成一套體系，分別從不同角度出發選用不同軟件進行適應自身需要的模型建設。之所以產生這樣的情況是因為設計，施工，造價的BIM各自的規范不同對模型要求也不一致。可以說，BIM技術路線的改革應該是將各階段各部門有機結合，為了更有效地建立基礎BIM.在設計BIM階段考慮下游施工BIM和成本BIM的后期延伸，將真正有效實效項目全生命周期一體化BIM的應用。

5BlM技術在施工階段的應用障礙分析及解決對策

BIM技術自引入我國建筑業以來，結合我國實際情況遭遇了諸多的應用障礙，具體分析如下：

（1）BIM將成為施工企業下一代主流技術，但應用的大環境還不夠成熟。我國現有的建筑行業體制不統一，缺乏較完善的BIM應用標準，加之業界對于BIM的法律責任界限不明，導致建筑行業推廣BIM應用大環境不夠成熟。

（2）項目全壽命周期統籌管理不足，使BIM技術的價值發揮不足。我國建筑業內對BIM技術的應用有明顯的分段現象，各階段各參與方自成一派建立BIM模型.形成了大量的重復工作的浪費以及模型的不統一性使得全壽命統一管理失去可能。

（3）以設計方為主不足以實現BIM的全面應用。施工單位對BIM技術的使用往往流于表面，為了在投標過程中充門面而在中標后并不會實際運用BIM技術對施工過程進行管控。也有的情況是：施工單位缺乏BIM技術專業人才，對相關模型的建立和運用BIM進行動態控制的實施心有余而力不足，實際操作下來效果與期望值相差甚遠。

針對上述應用障礙，結合我國國情和行業發展現狀提出下列建議：

（1）針對我國現有的建筑行業體制不統一，缺乏較完善的BIM應用標準的情況：政府和行業應整體推進推廣BIM應用工作。BIM是工程項目管理信息化的重要發展方向，實現信息集成與共享，政府應積極提倡并參與制定BIM應用標準，積極完善并統一建筑業行業體制。（2）針對項目全壽命周期統籌管理不足，使BIM技術的價值發揮不足的現象：加強項目全過程各參與方之間的協同工作，推動BIM應用技術路線的一致性改革，減少重復工作，實現全壽命周期的統一的BIM模型應用，進而實現BIM技術的價值的充分發揮。

（3）針對建筑業產業鏈各參與方對BIM積極性不同的現象，應由政府和行業協會等部門加強BIM技術的應用推廣，效仿西方國家確立相關法律法規或者管理條例，實現科學合理的BIM應用體系建設，進而真正實現建筑業BIM應用的最大效益。

6結語

目前BIM技術在國內建筑業的發展還處于起步階段，仍存在著全壽命中后期統一應用不足導致的BIM技術的價值發揮不足的問題，以及各企業BIM技術路線不成熟、浪費嚴重等問題。本文主要敘述了BIM技術在施工階段從3D實體到4D施工模擬再到5D成本控制的應用方法和效果，對中國企業現階段對BIM技術應用的技術路線進行分析，并且對BIM技術在施工階段的應用障礙進行分析并初步探索了解決對策。