基于BIM的工程項目管理系統及其應用

施健榮

1 BIM理論及其概念

BIM（Building Information Modeling），僅僅從字面意義上理解為建筑信息模型。BIM作為一個高度的數字化集成系統，它以數字信息技術為基礎，構建三維的實體模型。BIM技術平臺不僅包含巨大的建筑信息，同時也是一個信息共享的綜合系統，它能夠給設計者、施工人員、項目管理者、業主、物業提供各類所需的信息，也能夠對工程項目全生命周期中的各個環節提供可靠的依據。

1.1 BIM是過程與結果的結合體

BIM建筑信息模型兼具物理特性與功能特性。作為一個數字建筑模型，與傳統的3D模型同樣具有物理特性，以一種產品信息的形式存在。運用計算機，通過信息技術建立工程模型，供使用者觀看并且體驗。但對于功能特性，傳統的3D模型不具備這一特性，是指BIM模型所攜帶的建筑相關的數字化信息。利用這些數字化的信息，項目參與各方都能夠在BIM模型中對信息進行輸入、修改、整合等過程，實現BIM模型的共享與集成。

1.2 BIM能實現多維模擬

長久以來，建筑工程領域一直使用傳統的CAD技術，它主要體現在平面的技術，只能從兩個維度來展示工程項目。而BIIM模型則是動態的三維模型，形成立體的建筑物，使整個建筑更具體化、形象化。在發展的方向上，BIM技術可以增加更多的維度比如4D、5D等等。4D指在通常所指的三維基礎上，增加時間上的維度，能夠對施工進度方面進行管理；5D是指在之前的維度上又增加了成本的維度，從造價的方面對工程項目進行成本控制。總理論上將，可以把影響工程項目的因素都加入BIM模型，形成一個維度，以便更好的進行對項目的管理。

2 不同項目參與方在BIM中的應用

工程項目不同于一般的工業產品，它的完成需要多方人員共同參與，相互協作才能完成。傳統的建筑工程模型，從設計到施工的過程可能會存在很多意想不到的錯誤。采用BIM技術，可以實現建筑與安裝等不同專業的協同設計，也能夠在施工階段進行精細化的管理以及后期的運營階段對建筑的智能維護。

2.1 業主方

從業主方面來說，是項目各參與方的主要受益者，也是推動BIM發展的主要動力。通過BIM建模的技術，業主可以在設計的前期階段，與各個參與方相互溝通，最大程度的滿足自己對建筑物的要求。同時，可以聽取來自不同參與方的意見和建議，提早安排對項目各方面的部署，解決項目中可能出現的各種問題，減少業主對項目承擔的風險。在工程竣工驗收之后，BIM模型中所包含的大量建筑信息，可以指導業主在后期合理的使用建筑物。更好的控制成本、節約資源。所以，越來越多的業主意識到BIM所帶來價值并開始逐步使用BIM技術。

2.2 設計方

BIM技術在設計方面的應用，是BIM技術新鮮生命力的體現。傳統的施工圖設計，設計人員在CAD二維圖紙上進行設計和修改，經常會出現漏改、錯改的現象。運用BIM技術，設計人員不同專業能夠同時進行協同設計，避免了專業設計之間的孤立性，也大大減少了在修改圖紙中所浪費的時間。其次，BIM技術的可視化設計，能夠在三維的模型中檢查設備與建筑之間、管線與管線之間的碰撞問題，從前期消除施工過程中可能遇到的障礙。隨著時代對建筑物越來越高的要求，經濟環保、節能減排的概念逐步融入到建筑行業之中，BIM技術可以對建筑模型的各種性能進行模擬、對比和分析，從而確定最能滿足此項性能的設計，使項目的質量達到完美。

2.3 施工方

在施工方面，BIM技術的應用可以有效地幫助施工方更好的進行施工現場以及人力物力的合理布置。①在實際的施工過程當中，常常會發生設備安裝的管線碰撞問題，施工方不得不采用拆除并返工的方法解決，既耽誤工期又造成極大的經濟損失。運用BIM技術，在施工之前可以進行管線的碰撞模擬，從而避免類似情況的發生。②BIIM模型中可以對施工過程進行模擬，以此來優化工程項目的施工進度，合理的安排施工方案，最大效率的完成施工任務。

2.4 材料設備方

工程在建筑過程中，材料設備的供應，是影響工期的重要因素。傳統的材料供應，依靠管理者的經驗，安排人員進行采購并使用，但在BIM模型的環境中，需要供應材料設備的時間、數量不再依靠經驗，而是依靠真實的數據支持。通過虛擬的環境，對即將使用的人工、材料和設備進行更合理的配置，以此來制定施工計劃。

3 BIM在項目管理中的應用

工程項目從設計之初到后期的運營階段，是一個全生命周期的過程，而基于BIM的工程項目管理是建筑行業新興的管理理念。是指以BIM技術平臺為前提，將工程項目的設計階段、施工階段、運營階段統一到同一個平臺當中，同時讓項目的參與各方在此平臺上溝通交流、相互協作，實現信息數據的無縫銜接，進而更好的完成工程項目的目標。這樣，就實現了運用BIM技術對項目全生命周期的綜合管理。

3.1 設計階段

傳統的工程項目設計使用CAD繪制二維的圖紙，但利用BIIM技術的核心建模軟件，可以實現多維設計以及動態展示，是構建的模型更接近真實的建筑物。

（1）BIM可直觀展示建筑模型。BIM在建筑方案設計階段的最終成果是建筑模型，也是BIM的核心技術。通過三維的可視化模型展示，更直觀的展現建筑物的真實效果，讓業主以及各參與方在此基礎上進行信息的交流，對于存在的問題及時進行更正。

（2）BIM可實現多專業協同設計。在建筑的設計階段，不同的設計人員根據自己的專業進行建筑設計，例如建筑工程師、結構工程師、給排水工程師等等。運用BIM建筑模型，使不同專業的設計人員能夠在同一個模型上進行設計和溝通，對于設計中出現的碰撞、錯誤及時的交流信息并改正，極大的極高了設計效率以及設計的準確度，為后期的施工階段和運營階段解決了不必要的麻煩。

（3）BIM可實現復雜工程的設計。現代建筑的發展，已經不再局限于僅僅滿足居住需求或生產需求，更多的開始關注于建筑的節能減排、綠色環保等需求。越來越多的超級工程出現，傳統的CAD設計技術已經無法滿足復雜形體的設計，這時可以利用BIM的體量入手，進行精細化的設計，以滿足復雜工程的需求。關于項目對特殊性能方面的要求，通過BIM虛擬空間進行模擬實驗，能夠以量化的數據準確體現出這一性能的效果。

（4）BIM提高項目前期對工程造價的控制。①在BIM的數據庫中，設計人員可以根據以往的工程案例，參考類似項目，進行一個經濟合理的設計。②設計階段是造價控制的重要環節，BIM的三維建筑模型使計算工程量更準確，市場的材料設備參考價也更新較快，造價人員可以直接參考BIIM模型中的信息數據，并以此為依據簡單快捷的得到概算價格。這樣，就能夠從項目全生命周期的初始階段開始對工程造價進行有效的全方位管理。

3.2 施工階段

（1）BIM可進行模擬施工。傳統的施工組織設計的安排依據僅是施工圖紙，而施工圖紙的設計并沒有考慮施工現場的實際情況，比如材料的對方地、工序施工面的設置等等，所以，以往的施工組織設計在實施的過程中往往會出現很多問題。利用BIM技術，在施工前對施工過程進行模擬，可以生成四維的施工組織設計以及施工進度安排，在前期排查可能遇到的各種問題，并提前調整和安排。BIM能夠對不同的方案進行試驗，確定最優的施工方案，有效的避免工序之間銜接不緊密而導致的工期延誤問題，同時解決不同工序工作面沖突的問題，使管理者對施工的進度控制以及造價控制更加方便精準。

（2）BIM可進行精細化施工。以往的施工人員拿著二維的平面圖紙進行施工，由于圖紙設計深度不夠，對很多安裝工程不能做好鋪墊。比如在平面圖中的預留孔洞位置不夠準確、在管線安裝過程中出現的安裝問題等等，都為施工的帶來了不必要的麻煩。但運用BIM技術在前期進行的管道碰撞模擬，可以有效的避免這些情況的發生。在BIM建筑模型中，所包含的大量建筑信息是傳統施工無法比擬的，這里的施工圖包括各個構件的細節數據，以及詳細的加工示意圖，施工人員只需要按照施工圖施工即可。

（3）BIM可在裝配式建筑中廣泛應用。裝配式建筑正在被應用于越來越多的工程項目，運用裝配式可以大大的縮短施工工期，也可以避免現場施工帶來的一些危險因素。但進行裝配式施工對預制的構件有極高的要求，構件與構件之間的拼接不允許出現任何差錯，傳統的建筑技術顯然已經無法滿足這一要求。利用BIM技術，將各個構件之間的關聯事先模擬并優化，以保證在裝配的過程中嚴絲合縫，達到設計要求。

（4）BIM可為預制產業提供技術支撐。隨著裝配式建筑的發展，預制產業面臨新的機遇。BIM模型中的構件信息均以數字化的形式存在，這些信息可以直接傳到相關的機械設備中，進而完成構件的自動化批量生產。也能夠對預制構件的生產、進場等時間進行合理的安排，從而實現對施工階段施工進度以及人力物力的精細化管理。

3.3 運營階段

工程項目竣工驗收后，開始投入正常的施工階段，這一階段的時間遠比設計和施工階段長很多，如果在運營階段不能夠有效的對建筑物進行管理，會影響項目的使用周期，在傳統的竣工驗收后，會將相關資料移交給物業公司，包括工程合同、竣工圖紙、設計資料等等。這些資料的移交多以紙質版的形式存在，在后期工程項目出現問題需要查閱相關資料時，非常麻煩而且可能會丟失部分資料。但是運用BIM平臺技術，可以將相關資料信息生成相應的數據庫，為后期的運營管理提供數據支持，便于企業的各個部門關注建筑本身的變化。此外，物業公司也可以對BIM模型中的相關內容進行補充和完善，不斷更新數據，使BIM信息始終與建筑物的使用現狀保持同步。

4 BIM在項目管理應用中存在的問題

BIM技術在我國經過多年的發展，已經從最初的理論階段走向了實踐階段，但是在推廣的過程當中仍然遇到了多重困難，主要包括以下幾個方面。

（1）傳統的工程項目參與者已經習慣使用CAD技術進行項目管理，在建筑行業依然占據著極大的市場份額，業內很多人士難于改變。而且BIM技術還沒有得到廣泛的應用，成功的案例較少，所以工程人員對于接受BIM這項新技術需要一定的時間去適應。

（2）隨著對BIM技術的推廣，逐步有一些企業開始運用這一信息平臺，但使用上仍具有很大的局限性。大多數工程僅僅使用BIM中的建模軟件，或者碰撞軟件進行檢測，而沒有實現對項目的全生命周期管理。

（3）在工程領域的從業人員，大多都專注于自己的專業知識學習，而對BIM技術基本知識掌握不夠，很難將實際專業與BIM理論有效的結合，這就極大的影響BIM技術對三大目標控制的過程。要真正把BIM技術應用于施工階段，不僅需要BIM工程師熟練的軟件操作能力，還需要豐富的設計和施工技術經驗。但目前，相關人員中缺少這樣的綜合型人才，在很大程度上阻礙了BIM在各個階段的運用效果。

（4）由于建筑對BIM技術的應用還沒有形成一定的規模，國家對于BIM技術暫時還沒有統一的標準。雖然很多標準也在制定的過程當中，但運用BIM技術對項目進行全生命周期的管理仍然缺少國家法律法規的支撐。BIM技術實質上是服務工程項目實施的，所以，擁有一套完整的、規范的BIM標準非常必要。

5 結語

我國建筑行業是國家的支柱產業之一，BIM技術作為工程項目領域的新型信息技術，是對工程領域的一次創新改革。隨著BIM技術的應用，必將給工程建設行業帶來巨大的變化。作為一種精細化的管理模式，BIM管理技術從建立可視化的模型，到模擬虛擬施工、模擬管道碰撞等前期問題排查，再到對施工進度以及人力物力的合理安排，最終在運營階段實現方便快捷、實時更新的物業管理，實現對工程項目全生命周期的管理。但目前遇到的主要問題是對于BIM管理技術的應用問題，對于這項新的技術，從業人員接受它還需要一定的時間，也需要在工作中實踐磨合。

總之，從國家層面來講，符合國家的整體發展規劃；從行業層面來講，新技術的應用必然會給建筑行業帶來新鮮的血液，促進行業的發展；從個人層面來講，作為相應的從業人員，可以創造新的思維模式，綜合型的技術人才更能適應社會的發展需要。

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