BIM商業經濟效益應用對項目全生命周期的影響研究

李雪坤

(上海建安化工設計有限公司，上海 200437)

0 引言

近年來，BIM技術在建筑行業得到了廣泛的應用，并成為建筑市場重要的競爭工具。但關于BIM到底是什么以及建筑工程項目使用BIM可以獲得什么效果與作用仍未定論。例如，有人認為BIM是設計工具，也有人認為BIM是管理系統。根據GB/T51212-2016《建筑信息模型應用統一標準》中的相關定義，建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)指在建筑工程及設施全生命期內對其物理和功能特性進行數字化表達，并據此設計、施工、運營的過程和結果的總稱。

BIM通過輸入過程數據信息實現信息共享，為項目設計、施工、運營等管理決策提供依據。BIM源于數據，但并非對數據的簡單收集，包括數據積累到信息集成直至實現商業經濟效益的全部過程，是運用數字化技術對設計、施工、監理、建設、運營進行全過程管理的整個體系。對于設計人員來講，BIM是各專業設計得心應手的工具；對于施工單位來說，BIM是施工組織不可或缺的軟件支持系統；對于建設方及管理者而言，BIM是一套完善的項目管理系統。通過這一管理系統，建設單位、設計單位、施工單位、監理單位等項目相關方使用同一建筑信息模型，實現項目過程及成果的可視化，進行建筑物的精細化建造，達成建筑工程使用BIM的最終目的——通過BIM技術的運用實現其商業經濟效益，具體表現為減少設計失誤、提高設計質量、節省項目成本、縮短項目周期、提升企業生產力與綜合競爭水平。

1 BIM應用層次分析及發展現狀

BIM應用可分為模塊、信息、商業經濟效益3個層次(如圖1所示)。其中，模塊是項目過程數據的積累，是最基礎的內容，也是BIM的根本，數據要求正確無誤、及時輸入且數據來源唯一，以確保使用中的一致性。大量基礎數據的積累以及提前預設的各種要求及條件，經過系統統計、分析、匯總形成各類項目信息。商業經濟效益的體現以數據及信息為管理基石，是BIM最高層次的運用，也是BIM的最終價值所在。

圖1 BIM應用三層次

自20世紀70年代提出BIM理念至今，BIM技術發展經歷了產生萌芽、認識發展和實踐應用3個階段。今天的BIM不僅僅是一個設計軟件，更是一種管理手段，是實現建筑業精細化、信息化管理的重要工具。在國外，90%以上的建筑師事務所正在使用BIM。20世紀90年代中期，我國開始關注BIM，并陸續在某些大規模標志性的建筑項目(如上海中心大廈)建設中加以運用，取得了一定效果。經過20年的發展，BIM在國內得到了較為廣泛的應用，尤其是在水電行業的應用極廣。國內規模化的水電設計院(如華東院、中南院、中水東北院等)在大大小小的水電站設計中都采用了BIM設計。與此同時，各省市民用建筑院根據住建部編制的建筑業“十二五”規劃中提到的“BIM作為發展的核心競爭力”要求，全部或部分采用BIM技術，通過BIM平臺的協同設計，提高了設計質量，降低了項目成本，項目管理水平也相應提升。綜上，在用戶使用數量比例上，我國與國外還有一定差距，但是在應用程度上與國際同行已處于同等水平。

2 BIM商業經濟效益在項目全生命周期影響體現

項目全生命周期包括項目決策階段、項目實施階段及項目使用階段(如圖2所示)。BIM技術的應用使得其商業經濟效益貫穿于項目的整個生命周期。

圖2 項目全生命周期圖

2.1 項目決策階段

項目決策階段涵蓋業主提出初步項目意向到項目正式立項，包括預可行性研究、項目建議書、可行性研究報告批準的階段。在項目決策階段，設計院在完成預可、可研報告時就開始采用BIM技術，將技術方案從晦澀枯燥的文字轉化成直觀具體的三維可視化構建模型，從而使擬建項目形象地展現在業主面前，有助于業主充分理解設計思想，提高業主與設計人員之間的溝通效率。通過溝通完善模型進一步體現業主要求，以三維模型這一直觀的設計語言表現出來，使之既符合業主要求，又滿足國家相關規范標準要求，而且通過過程中對不同技術方案的比選，最終可以選定最優化的方案。在此過程中，BIM的應用不僅提高了溝通效率，節省了時間成本，并且確定了既符合業主要求又滿足規范要求的項目建設方案，為后期項目實施及運營奠定了良好的基礎。

2.2 項目實施階段

項目實施階段包括設計階段、施工階段(含采購招標階段、交付前調試)以及竣工驗收。在此過程中，不僅有設計人員運用BIM設計，也包括施工單位對BIM的應用，還包括業主項目管理者、采購、造價、材料管理人員對BIM的運用。所以，該過程中使用BIM的相關人員涉及方方面面，其商業經濟效益也體現在不同層次與階段。

2.2.1 協同設計，碰撞檢查，避免返工

BIM的協同設計功能將各種數字模型信息整合為單一的建筑信息模型，實現了單一數據平臺上各個工種的協調設計和數據集中。BIM能夠隨時提供三維視圖，通過動態仿真及可視化幫助相關人員做出精準設計；數據來源唯一性確保相關人員使用數據的一致性，各專業在同一平臺上實現了大量的設計復用與真正意義上的協同設計，能夠有效提高設計效率及設計質量。

BIM碰撞檢查分為硬碰撞(實體與實體之前的碰撞)檢查與軟碰撞(實體之間并不碰撞，但間距與空間無法滿足施工或將來運營操作的要求)檢查，現實際運用中多側重于硬碰撞檢查。

碰撞檢查往往并不涉及規范問題，多是與專業配合相關或屬于空間高度沖突，一般在傳統的單專業校審中極難發現，與傳統CAD設計相比較，BIM更具有優勢。通過碰撞檢查可以進一步優化凈空高度，優化設備布局，優化管道橋架布線位置，大大減少“錯、碰、漏、缺”現象，提前規避傳統設計中水電、暖通及建筑、構件間相互沖突只能在施工過程中現場發現并修改的弊端。從理論上講，BIM碰撞檢查可以實現100%避免碰撞。通過碰撞檢查，大大減少了設計圖樣交付后的設計變更，最大限度地避免了因設計問題而產生的現場返工和工程簽證，對于加快施工進度、降低現場管理負荷、消除預算外變更發揮了關鍵作用。

在管線碰撞檢查中，BIM可以為所有項目相關人員提供整體項目直觀的視圖，從而可以進一步促進設計決策，完善施工圖樣質量管理，為未來施工制定策劃以及日后對設施的管理與運營奠定基礎。

2.2.2 施工招投標、建筑材料采購、資源合理調配的影響

(1)BIM商業經濟效益在施工招投標過程中的體現。對于施工招投標來講，招標方提供的三維施工圖模型可以有效避免招投標雙方對圖樣的誤解，避免對工作內容產生分歧。BIM模塊可以實現快速、精準提取相關數據，避免大量的手工統計計算及重復勞動，減少漏算或錯算工程量。通過有效模擬，招標方可以精確測定工程量清單，基本確認工作總量，做到心中有數，確定的標底相對合理，有利于在與投標方博弈中占據主動，有效控制成本。投標方根據項目具體要求并結合過往項目經驗，運用信息對比技術，尋求適用于本企業更恰當、更科學的施工方案，有效整合企業資源，確定有競爭力的施工組織方案，提高自身競爭力。

(2)BIM商業經濟效益對于建筑材料采購及資源調配的影響。建筑材料在整個工程施工成本構成中大約占總成本的50%以上。造價人員或材料計劃有員可以通過BIM系統將建筑物所需材料按特性(材料種類、大小、規格型號、材質、顏色、數量等)進行區別統計。所有構件、設備材料信息都可以從系統中自動計算提取，可以減少人工統計時間及成本，且最大化地減少人為失誤。

BIM模型中可以提取每個工序所需每種構件的具體數量，以此安排點對點供貨，實現每個構件、設備材料精準卸貨，一次到位，有效提高各工序各專業配合度，減少二次搬運成本與風險。

將進度計劃信息輸入BIM系統，將時間與空間整合成為一個可視的4D平臺。該平臺不僅可以直觀模擬現場形象進度，還可以通過過程資料數據的錄入、統計、分析，對所需資源情況實時控制和預警，有利于材料管理和控制，如根據清單確定模板實際數量，及時調配進出場數量及堆場位置，既滿足現場周轉需要，又方便施工過程中就近使用，實現對進度、資源、質量的統一管理，從而節省工期、節約費用。

同時，系統將按項目進度提供下期所需招標、采購清單計劃，結合構件、設備材料供貨周期，進行大宗、分階段的采購，減少材料采購成本，分階段采購可以盡量減少庫存，降低庫存管理及庫存積壓成本。

2.2.3 對過程成本控制實現精細化管理

如前文所述，應用BIM技術可以提供自動化計算工作量，從而使造價人員可以方便、客觀、準確地獲取工作量清單，確定工程控制價。在傳統的項目成本控制中，“預算價格”“結算價格”是項目各方關注的重點。過程控制人人都講，但是如何實現控制卻是一個難題。運用BIM技術，可以實現多維度多算對比，將BIM與時間維度結合，賦予每個構件單體以時間信息，則可以在任意時間對實際成本、預算成本進行對比，直觀體現某時點盈虧狀態，作“贏得值”分析。不僅如此，將BIM與工序維度結合，則可實現工序的成本對比，從而發現超支工序，有的放矢，制定針對性措施，對超支工序單元進行成本糾偏。

BIM模型參數化設計特點，使得BIM隨著項目設計的深化、施工的進展而不斷豐富完善，而BIM的全過程數據信息的管理將過程中設計變更、工程簽證等的即時錄入更新，在項目竣工時BIM已成為包括項目建設過程的所有信息的模型，業主方、施工方可以在結算時快速檢索所需信息，減少結算爭議，提升結算能力，節約結算成本。

2.2.4 虛擬施工，優化方案，規避風險

運用BIM技術可建立施工過程模型，體驗虛擬施工、施工過程控制、成本控制，對施工方案進行論證和優化。通過可視化模擬分析，對施工重點、難點、關鍵部位、施工現場平面布置等進行模擬分析，預測工程中可能遇到的問題，不斷優化施工方案，提高計劃的可行性。如在塔吊施工中，通過借助BIM技術模擬現場具體施工環境，通過測算塔吊的活動范圍及模擬操作，確認回轉半徑及擺動臂活動軌跡，從而選擇最合適的吊裝設備，確定設備的科學占位點、減少二次搬運，提前發現施工現場安全隱患，充分暴露塔吊施工對周邊同步施工的影響程度，以科學組織施工工序，減少浪費，提高工程質量，提升安全管理水平，降低工程成本。現場采用三維模型作為輔助方式進行可視化技術交底，有利于施工人員迅速正確地理解施工方案，為后期提高施工效率奠定基礎。

此外，BIM技術還可以根據將要施工的建筑各項物理信息，對有可能出現的不利于施工的因數和風險進行分析，采取有效的預防措施。

2.3 項目后評價階段

項目后評價階段即項目運營階段。目前存在一個誤解，即在項目投入運營后BIM就沒有用處了，實則不然。對于自用型的業主來講，建筑投用后，BIM中的空間跟蹤、資產管理維護、狀態記錄、災難模擬將發揮重要的作用。運營中的改擴建及設備維護更新等信息也應及時錄入BIM系統。建立完善基礎數據庫，為建筑物運營管理提供數據支持，這不僅可以降低運營成本，還能為今后新建類似項目確定方案、節省資金奠定基礎。

3 結語

BIM商業經濟效益貫穿于項目整個生命周期并發揮著重大的作用。隨著BIM的應用，設計院、工程公司、施工單位等相關方將培養出一大批具備團隊合作精神的BIM應用技術人員，設計質量、施工水平、項目管理水平都將得到改善，國內建筑行業與國際建筑行業綜合水平差距也將逐漸縮小。同時，基于同一行業規范的運用必將提高國內設計院、工程公司、施工單位在國際建筑市場的競爭力。相關競爭力的提升進而帶動更多資源加入對BIMR的運用及二次開發中來，BIM運用深度與廣度的發展必將為其商業經濟效益帶來更為深遠的影響。

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