淺談BIM技術在工程變更管理中的應用

李懷坤 李曉萌 宮彥入 李華 高磊

摘要： 由于建設工程項目的復雜性、長期性、動態性等特點，工程變更是不可避免的，工程變更會影響到工程項目的三大指標：質量、進度、成本。而傳統的工程變更管理存在信息化手段落后等問題，不利于工程變更的管理，通過結合建筑信息模型—BIM技術對傳統工程變更管理進行優化和改進，消減工程變更帶來的不利影響。

Abstract： Due to the complexity， long-term and dynamic characteristics of construction projects， engineering changes are inevitable. The engineering changes will affect the three major indicators of the project： quality， schedule and cost. However， the traditional engineering change management has some problems， such as the backwardness of information methods， which is not conducive to the management of engineering change. It optimizes and improves the traditional engineering change management by combining with the building information model（BIM） technology， and reduces the adverse effects caused by engineering changes.

關鍵詞： 工程變更；管理；BIM；圖紙會審；文檔管理；IFC（工業類）

Key words： engineering change；management；BIM；drawing review；document management；IFC（industrial）

中圖分類號：TU17 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）10-0163-03

1 工程變更簡述

工程變更是指在工程項目建設過程中對部分或全部工程在材料、功能、構造、尺寸、工程量及施工方法等方面做出的改變，工程變更從一定程度上講屬于合同變更，也就是對合同約定內容進行的改變[1]。

工程項目具有一般項目的典型特征，主要包括：長期性、復雜性、動態性。長期性是指工程項目的設計、建設、運營和維護周期較長；復雜性是指工程項目技術的復雜性、工程項目目標的復雜性、工程項目交易及生產過程的復雜性、工程項目組織的復雜性和工程項目環境的復雜性；動態性是指在實施過程中，工程項目的環境和條件是一直變化的。正是由于建設工程項目的這些特點，工程項目在實施過程中所發生的變化是不可預料的，所以工程變更的出現是不可避免的。

1.1 工程變更的影響

工程變更是影響工程項目三大目標的關鍵因素，還會影響參與項目的各組織之間的關系，甚至引起各組織之間的合同糾紛。

工程變更是項目投資目標失控的主要原因，影響項目投資的合理使用。據有關資料研究表明：工程變更會導致工程造價的增加，增加的金額達到了合同金額的10%以上，有的甚至超過100%[2]。

工程變更對項目進度的影響主要在施工階段，變更的產生將打亂施工進度計劃安排，甚至使施工工序發生變更，影響施工組織的有序性，最終對整個項目進度產生影響。

工程變更還會造成項目質量等的改變，特別是發生在重要構造部分的變更，將影響建筑結構整體的強度和耐久性。

工程變更也會引發合同糾紛，項目相關利益方因自身利益產生糾紛和矛盾，甚至升級為仲裁、訴訟等合同糾紛，不利于工程項目的順利實施。

1.2 工程變更管理中存在的問題

目前工程變更管理的方式和方法還處于比較落后的地步，因此效率十分低下，應該通過新技術和新方法的利用，提高管理水平，實現變更管理的信息透明化和公開化。

1.2.1 工程變更管理信息化效率低下

工程變更管理的信息傳遞基本以人工運輸紙質文件形式進行，導致工程變更信息交流與管理對計算機等現代技術的利用不足。并且由于工程項目各參與方之間的信息交流主要靠紙質文件，造成工作效率低下，信息傳遞的周期較長且易發生信息的丟失，導致工程變更管理的信息交流不暢，最終造成工程變更管理的失控。

1.2.2 工程變更程序復雜

由于建設工程項目復雜性的特點，參與建設工程項目的人員眾多，工程變更涉及的各方面人員也較多，主要有開發商、管理方、承包商、政府管理部門等。某些工程變更的主要單位責任意識不強，在管理過程中出現很多問題，導致工程變更過程較為復雜，最終造成了結算進度緩慢和工作效率低下。

1.3 工程變更管理程序

提出工程變更、審查和批準工程變更、制作和簽發工程變更文件、工程變更的實施和檢查等過程[3]。

2 BIM技術簡述

2.1 BIM技術的概念

BIM即建筑信息模型，是以工程項目各項相關信息為基礎，建立三維的數字信息模型，以數字信息仿真技術模擬建筑物的真實信息，是工程項目物理和功能特性的數字表達。BIM模型中包含了建設項目全生命周期的結構及構件信息，還包括施工管理、運營維護等信息，可以說是以數字模型為基礎搭建的各類信息資源共享平臺，確保了建設項目各參與方之間信息傳遞與交流的及時性和準確性，提高效率、節約成本，有利于建設項目全生命周期的協調與控制。

2.2 BIM技術特點

BIM技術主要具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性等特點。

2.3 BIM技術在建筑工程領域中的價值

在建設項目全生命周期中，BIM技術在設計階段、施工階段、運營階段可進行以3D數字信息模型為基礎的進度、成本維度上的4D、5D技術理論的設計管理與控制，有利于建設項目的順利實施[4]。

2.3.1 BIM技術在設計階段的應用

在設計階段，利用BIM模型可視化的特點，可以將傳統抽象的二維圖紙立體化，通過構建3D模型使設計成果直觀化，有利于項目參與各方對項目的認識和決策更加準確高效。其次BIM技術可以將項目的所有數據信息整合在3D模型中，進行碰撞檢測以解決各專業之間的碰撞問題。

2.3.2 BIM技術在施工階段的應用

在施工階段以BIM技術獨特的三維可視化模式和信息整合能力，可以實現對施工質量和施工進度的嚴格管理。并且可以利用模擬施工技術，在項目實際實施前進行施工進度與成本的控制模擬，以3D模型為基礎建立時間維度上的4D模擬施工動態進程，標記出施工進程的重要時間節點，可以作為實際施工組織安排和進度計劃調整和管理的依據[5]。

2.3.3 BIM技術在運維階段的應用

將項目的資產、設備等信息輸入三維數字模型中，并在運營維護過程中進行信息的更新和補充，實現運營管理的動態化，制定出合理的運營管理方案。

3 BIM技術在工程變更管理中的應用

3.1 設計變更

設計變更是指建設項目在實施過程中因設計圖紙的不完善和錯誤而做出的變更，完善工程設計和糾正設計錯誤，從而保證建設工程項目的設計和施工質量。

3.1.1 設計變更的影響

設計變更的發生將會直接影響到建設工程投資成本，且設計變更發生的時間越早，投資成本受到的影響越小。設計階段也是控制工程質量和成本的最重要、最有利的階段，據有關資料顯示：一項合理的設計可以使工程造價成本降低5%-10%，甚至達到10%-25%。

3.1.2 圖紙會審

在工程項目實際實施之前，在施工圖設計完成后，建設單位通常會組織工程項目的各參建單位進行圖紙的熟悉和審查，即圖紙會審。

3.1.3 傳統圖紙會審存在的問題

由于傳統CAD二維圖紙的不形象、不直觀的缺點，在圖紙會審的過程中往往會有疏忽遺漏的地方，導致設計缺陷不能及時被發現。尤其是一些細節，如錯綜復雜的管線碰撞檢查，由于二維圖紙的局限性，審圖人員難以做出準確的檢查和判斷，導致最后在實際施工過程才發現問題的存在，造成工程設計變更，給工程項目的質量和成本帶來不利影響甚至極大損失。

《中國商業地產BIM應用研究報告》中的調查問卷里針對“是否有因圖紙存在重大錯誤導致改正成本超過100萬元”這一問題的調查結果顯示：有超過30%的受訪者碰到過改正成本超過100萬人民幣的招標圖紙問題[6]。

3.1.4 BIM技術在圖紙會審中的應用

BIM技術具有可視化、協調性等特點，利用BIM技術構建的三維可視化數字信息模型，可為圖紙會審人員提供直觀形象的信息交流平臺，有助于提前發現并解決圖紙中存在的設計缺陷問題，從根源上規避了設計變更產生的風險（如圖1所示）。特別是碰撞檢測可以自動發現解決因各專業人員之間缺乏信息交流而造成的管線碰撞問題，甚至在設計階段依靠BIM技術提供的信息交流平臺進行各專業設計的協調，發現并解決設計中存在的問題，有效地防止工程變更帶來的不利影響。

3.2 工程變更中的文檔管理

工程變更實際上是對工程合同的相關內容進行變更，所有的工程變更文件、資料都是工程合同的重要組成部分。合同是工程項目各參與方義務履行和權利保障的重要依據，各種工程變更文件和資料更是后期結算和索賠的重要依據，所以工程變更產生的各種文檔都應進行妥善的文檔管理，防止丟失損壞，方便查找。

3.2.1 傳統文檔管理存在的問題

傳統的建設項目文檔管理系統是根據工程各參與方的內部需求建立的，即使在某個參與方內部，文檔管理也是按照不同職能部門的劃分來進行管理的，所以容易存在信息孤島，不利于工程項目信息的及時更新于交流。

3.2.2 BIM技術在文檔管理中的應用/基于BIM的建設項目文檔管理系統

基于BIM技術實現建設項目文檔的集成信息管理可以在建設項目工程變更管理中快速進行各種變更文件的記錄、更新和查找，實現相關變更工作的基礎文件、資料等的收集和整理，作為后期變更管理的重要參考。

①基于IFC標準進行數據交換及協作。IFC標準即Industry Foundation Classes（工業基礎類），是已經被國際標準化組織（ISO）登記的正式國際標準，也是不同BIM系統和軟件之間實現快速便捷的數據交換的重要標準和橋梁，可以說是BIM技術快速發展的關鍵因素。

②基于BIM的文檔管理系統的可行性。隨著BIM在建筑、設計、施工及設施管理（Architecture Engineering Construction/Facility Management，AEC/FM）領域的應用和發展，越來越多如計算機輔助設計CAD、進度計劃系統、成本估算系統及文檔管理系統等基于模型的系統被開發出來進行項目信息集成，依靠創建的項目模型，在建設項目全生命周期中提供不同軟件系統之間進行信息共享的平臺。[7]

基于BIM的文檔管理系統的關鍵就是項目模型對象與文檔信息之間的關聯關系，而IFC標準框架中所包含的類（Classes）可以用來進行文檔關聯，且IFC標準還可以作為不同軟件、系統所定義的不同數據類型的交換過程的統一規范[8]。

BIM平臺本身提供支持已有各類不同功能軟件、系統的數據交互的開放性接口，建設項目文檔管理系統與BIM環境的集成只需通過增加可按照統一標準（IFC標準）實現不同類型數據交換的數據交換層即可（如圖2）。

4 結束語

BIM技術是近些年來在建筑行業興起的新技術，在越來越多工程項目中的應用已經證明了BIM技術的優越性和先進性，將BIM技術引入工程變更管理中，必將給傳統的工程變更管理方式帶來新的發展。本文主要從設計變更、文檔管理兩個方面淺談了BIM技術在工程變更管理方面的應用，并且筆者相信在不久的將來，BIM技術必將給傳統工程變更管理帶來顛覆性的改革和發展，實現在工程管理中的全面應用。

參考文獻：

[1]王萬忠.施工單位如何管理工程變更[J].河南機電高等專科學校學報，2008.

[2]李永強.建設項目工程變更全過程管理研究[D].北京建筑工程學院，2012.

[3]梁亮.監理工程師在施工階段的工程變更管理[J].山西建筑，2005.

[4]余欣.BIM技術在工程管理中的應用[J].居業，2016.

[5]段劍.淺談發揮BIM技術在工程管理中的應用[J].中國高新技術企業，2015.

[6]顏承鋒、白杰.BIM技術在貴州萬達職業技術學院項目施工階段的應用研究[J].施工技術，2017.

[7]Carlos H . Caldas ， Lucio Soibelman and Les Gasser . Mehodology for the Integration of Project Documents in Model-Based Information Systems[J]. Journal of Computing in Civil Engineering，2005.

[8]姜韶華，李倩.基于BIM的建設項目文檔管理系統設計[J].工程管理學報，2012.