基于BIM技術(shù)的工程項目分階段變更管理

蔣利明

(浙江省水利水電勘測設(shè)計院，浙江 杭州 310002)

0 引言

工程項目投資規(guī)模大，各參與方關(guān)系復雜，易受自然因素和人為因素影響而發(fā)生變更，造成工程資源浪費。變更內(nèi)容包括投資規(guī)模、功能需求、設(shè)計方案、施工工藝、施工方案、運維方案、管理制度等。工程項目變更需要實時評估功能、性能指標、資源、工期變化，讓所有變更涉及方及時了解變更執(zhí)行情況[1]。傳統(tǒng)變更管理手續(xù)煩瑣，需要提供變更涉及的全部文檔和圖樣[2]。受技術(shù)和時間的限制，無法提前模擬分析變更的影響。工程項目越復雜，變更需要修改的信息越龐雜，人工協(xié)調(diào)工程變更易造成文檔管理混亂，效率低下。BIM技術(shù)(Building Information Modeling)集成工程項目各種共享信息于同一個BIM模型，為協(xié)同工作提供統(tǒng)一平臺。BIM模型保證信息在項目全生命周期準確、一致地傳遞，使所有涉及方高效、正確地處理變更[3]。

劉素琴提出采用BIM技術(shù)對工程項目變更進行預先控制，盡量避免設(shè)計錯誤進入施工階段造成代價嚴重的現(xiàn)場返工[4]。工程項目的實施是復雜多變的動態(tài)過程，變動頻繁，無法保證相關(guān)信息始終可靠。采用紙質(zhì)資料傳遞項目信息，易造成工期拖延、資源浪費、成本增加等利益損害。劉艷利將“互聯(lián)網(wǎng)+BIM技術(shù)”應(yīng)用于傳統(tǒng)工程項目領(lǐng)域，發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)集成效應(yīng)[5]。于平花等提出通過“互聯(lián)網(wǎng)+”促進各參與方的協(xié)同工作，忽視地理位置差異，及時更新正確信息[6]。孫陳俊妍等探討了BIM技術(shù)改善與提升可持續(xù)綠色建筑全生命周期實施績效的可能性[7]。

項目不同階段的變更各有特點，BIM技術(shù)促使各參與方在全生命周期協(xié)同工作，改善變更管理。

1 BIM技術(shù)和全生命周期管理

通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息格式和交換方法，BIM模型貫穿工程項目整個生命周期。國內(nèi)相關(guān)規(guī)范包括《建筑信息模型分類和編碼標準》《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標準》等。BIM模型集成工程項目從提出到竣工的各種共享信息。更新BIM模型時，用戶一般可以添加自定義參數(shù)，包括設(shè)備規(guī)格、維修和服務(wù)信息、供應(yīng)商、訂單裝運清單、會議備忘等。BIM技術(shù)采用參數(shù)化建模，輸入變更信息后，自動更新其他所有相關(guān)內(nèi)容。工程項目全生命周期，分為設(shè)計階段、施工階段和運維階段。通過BIM模型模擬分析工程實際性能，在項目各階段具有不同的應(yīng)用目標。

(1)設(shè)計階段包括編制項目建議書、編制項目可行性研究報告、初步設(shè)計和施工圖設(shè)計等。主要目標是完成投資決策和施工圖樣的全部工作，創(chuàng)建最優(yōu)BIM模型。編制項目建議書和可行性研究報告時，創(chuàng)建表達設(shè)計概念的體量模型，作為投資決策的可視化依據(jù)。在初步設(shè)計和施工圖設(shè)計中，設(shè)計單位模擬分析其他參與方提供的所有信息，提出設(shè)計方案。通過所有參與方協(xié)同工作，創(chuàng)建最優(yōu)BIM模型。

(2)施工階段包括場地平整、建筑構(gòu)件裝配、設(shè)備安裝等形成工程項目實體過程。主要目標是更新BIM模型的施工信息，優(yōu)化施工方案。根據(jù)虛擬施工結(jié)果安排進度，合理分配資源，提高施工效率，保證工程質(zhì)量。

(3)運維階段包括竣工驗收、投產(chǎn)運行、設(shè)備檢修等。主要目標是更新BIM模型的運維信息，優(yōu)化運維方案，評估改擴建需要。通過BIM模型模擬分析工程功能、能耗等，提高運維效率。

采用BIM技術(shù)進行設(shè)計階段的協(xié)同設(shè)計、施工階段的虛擬施工和運維階段的運維方案優(yōu)化，實現(xiàn)項目全生命周期的高效管理。

2 應(yīng)用BIM技術(shù)管理工程變更

設(shè)計階段各參與方提出變更，保證工程滿足功能齊全、投資可控等性能指標；施工階段各參與方提出變更，保證工程質(zhì)量，合理控制成本和工期；運維階段各參與方提出變更，提高運維經(jīng)濟效益。項目全生命周期提出變更的主要原因見表1。

表1 工程項目變更主要原因

(續(xù))

工程項目實施具有一次性和不可逆性，發(fā)生的變更通常無法預見和事先約定。BIM技術(shù)采用參數(shù)化建模，修改BIM模型后，其他所有涉及內(nèi)容全部修改。BIM技術(shù)根據(jù)三維BIM模型，自動生成二維圖樣和材料統(tǒng)計表。BIM技術(shù)引入碰撞檢測，改善設(shè)計方案可施工性。綜上所述，BIM技術(shù)可大大減少因人為錯誤提出的變更。

工程項目復雜多變，BIM模型涉及信息的可靠性無法保證。應(yīng)用BIM技術(shù)管理工程變更，不可能完全避免變更的提出。例如，各參與方因為信息保密性規(guī)定，關(guān)鍵信息未及時完整輸入，造成工期延誤，甚至施工錯誤損害工程質(zhì)量。

應(yīng)用BIM技術(shù)管理工程變更的優(yōu)勢如下：

(1)不同BIM軟件統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各參與方協(xié)同工作，弱化地理位置差異，及時溝通并糾正信息。

(2)避免各參與方對二維圖樣的理解出現(xiàn)偏差，提供變更后結(jié)果可視化功能，輔助決策。

(3)參數(shù)化建模，利用創(chuàng)建的BIM模型模擬分析工程實際性能，為變更決策及時提供依據(jù)。

3 分階段變更管理

所有參與方在項目開始時就可以加入，最大限度地提高項目信息利用率，減少重復工作。為實現(xiàn)各參與方的協(xié)同工作，不同BIM軟件統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，同一個BIM模型貫穿項目全生命周期。通過給各參與方分配不同權(quán)限，明確各方職責，使BIM模型的信息管理規(guī)范、有序。設(shè)計階段利用BIM模型進行投資決策和施工圖設(shè)計。施工階段利用BIM模型高質(zhì)量、按時、經(jīng)濟地形成工程實體。運維階段利用BIM模型優(yōu)化運維方案，延長工程使用壽命。權(quán)限分配應(yīng)根據(jù)BIM模型在上述3個階段變更信息流向的不同分階段調(diào)整，提出基于BIM技術(shù)的分階段變更管理。

在工程項目實施過程中，業(yè)主作為投資方始終擁有最大權(quán)限，管理項目所有信息。不同階段的BIM模型管理權(quán)限還可分配給主要處理變更信息的參與方，和業(yè)主一起管理變更，包括記錄變更請求，確定變更原因、細節(jié)，分析變更對進度、成本、質(zhì)量的影響。分階段變更管理適應(yīng)項目實際變化，不同階段分別指定設(shè)計單位、施工單位和運維單位作為BIM模型管理單位。分階段變更管理提高變更管理效率，及時確定最優(yōu)變更方案，減少變更對工程質(zhì)量的損害。

3.1 設(shè)計階段變更管理

如圖1所示，發(fā)現(xiàn)設(shè)計不符合新政策、新規(guī)范，政府審查部門向設(shè)計單位提供政策規(guī)范變更信息；設(shè)備外形尺寸、防火要求、價格等改變，設(shè)備廠家向設(shè)計單位提供經(jīng)濟和技術(shù)變更信息；材料性能、價格等改變，材料供應(yīng)商向設(shè)計單位提供經(jīng)濟和技術(shù)變更信息；設(shè)計方案不具備可施工性，施工單位向設(shè)計單位提供技術(shù)變更信息；地質(zhì)條件改變，勘測單位向設(shè)計單位提供自然條件變更信息；投資規(guī)模、功能需求改變，業(yè)主向設(shè)計單位提供經(jīng)濟和技術(shù)變更信息；設(shè)計單位修改BIM模型后，需向業(yè)主確認是否符合其投資、功能等要求。

圖1 設(shè)計階段變更信息流向圖

設(shè)計階段由設(shè)計單位完成項目相關(guān)文檔和施工圖樣，創(chuàng)建并管理BIM模型，處理其他參與方提出的變更。因為不涉及工程實體，這一階段的變更成本較低。利用BIM模型進行模擬分析，確定最佳設(shè)計方案，改善項目全生命周期管理。

3.2 施工階段變更管理

如圖2所示，發(fā)現(xiàn)安全生產(chǎn)隱患，政府審查部門向施工單位提供政策規(guī)范變更信息。設(shè)備和材料不能按時運輸?shù)浆F(xiàn)場，設(shè)備廠家和材料供應(yīng)商向施工單位提供經(jīng)濟變更信息。設(shè)計錯誤、漏項，設(shè)計單位向施工單位提供技術(shù)變更信息。施工工藝、工程質(zhì)量不符合要求，監(jiān)理和業(yè)主向施工單位提供技術(shù)變更信息。受技術(shù)力量、工期等限制，施工單位向設(shè)計單位、監(jiān)理提供技術(shù)和經(jīng)濟變更信息。因為這類變更較為復雜，施工單位需要和設(shè)計單位、監(jiān)理協(xié)同工作，提出變更處理方案，獲得監(jiān)理、業(yè)主同意后實施。

圖2 施工階段變更信息流向圖

施工階段由施工單位形成工程實體并管理BIM模型。施工單位向BIM模型輸入每項工作所需的各類資源。BIM技術(shù)可以幫助施工單位及時發(fā)現(xiàn)變更，模擬分析變更對施工的影響，快速完成工程量計算，控制項目成本。結(jié)合虛擬施工結(jié)果，評估變更對施工方案影響，優(yōu)化施工資源配置，控制工程進度和成本，保證質(zhì)量。

3.3 運維階段變更管理

為防止信息丟失，竣工驗收時運維單位參與BIM模型管理。如圖3所示，竣工驗收和試運行開始，施工單位和設(shè)備廠家提供技術(shù)變更信息。安全生產(chǎn)要求、市場供求關(guān)系改變，政府審查部門和業(yè)主向運維單位提供政策規(guī)范變更信息。工程功能和能耗無法滿足實際要求，運維單位向業(yè)主提供技術(shù)變更信息。

圖3 運維階段變更信息流向圖

運維階段由運維單位進行工程運行維護，管理BIM模型。運維單位將工程實體及相關(guān)設(shè)備的使用和性能信息實時更新到BIM模型。運維階段，BIM模型包含項目之前所有信息，變更提出最少。運維單位利用BIM模型經(jīng)常進行模擬分析和仿真計算，確定最優(yōu)運維方案，提高運維經(jīng)濟效益，延長工程項目使用壽命。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)提供參數(shù)化建模、模擬分析實際性能、協(xié)同工作、自動統(tǒng)計工程量等功能，管理參與方內(nèi)部和參與方之間的變更優(yōu)勢顯著。采用BIM技術(shù)的工程項目全生命周期分為設(shè)計階段、施工階段和運維階段。基于BIM技術(shù)的分階段變更管理，分階段指定BIM模型管理單位配合業(yè)主組織各參與方協(xié)同工作，完成工程項目變更。