基于BIM技術(shù)的建筑工程設(shè)計(jì)管理研究

李巖斌

摘 要 在國(guó)營(yíng)建筑企業(yè)于產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)、治理機(jī)制層面不斷深化改革和私營(yíng)建筑企業(yè)不斷涌現(xiàn)的背景下，這一勞動(dòng)密集型與管理密集型產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)率持續(xù)走低、“僧多粥少”之現(xiàn)象愈加嚴(yán)重、且相對(duì)較低的入門(mén)準(zhǔn)入度使以往所制定的內(nèi)部管理機(jī)制之效能被削弱、建筑市場(chǎng)由良性競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向建筑工程管理混亂的惡性發(fā)展，其問(wèn)題主要體現(xiàn)為：產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)單一、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一、經(jīng)濟(jì)效益不佳、人才流失嚴(yán)重、信息化管理落后等;科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，通過(guò)在大型建設(shè)項(xiàng)目的管理過(guò)程中引入當(dāng)代最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)——計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如BIM技術(shù)），并增大其應(yīng)用范圍和深度，不僅可以有效攻克上述問(wèn)題，且可以提高建設(shè)效率和建設(shè)項(xiàng)目的整體管理水平，還能有效地減少建筑工程事故、降低管理成本、提升管理水平。基于此，為明晰BIM技術(shù)在建筑全壽命周期中的運(yùn)行機(jī)制與邏輯，本文將對(duì)BIM這一工程信息交換和共享的平臺(tái)做出分析。

關(guān)鍵詞 建筑工程 工程管理 BIM技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：G20 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2020）02-0047-02

這一于21世紀(jì)初提出、且廣泛應(yīng)用于建筑學(xué)、工程學(xué)等領(lǐng)域的新工具BIM即建筑信息建模（Building Information Modeling），是一種新興的、信息集成化程度高、可實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的建筑設(shè)計(jì)方法，其既是技術(shù)、亦是一種基于建筑工程全生命周期（項(xiàng)目策劃、項(xiàng)目協(xié)同、工程設(shè)計(jì)、建筑規(guī)劃與建造、建筑設(shè)計(jì)與施工管理、銷(xiāo)售招商、運(yùn)行維護(hù)）的管理方法，亦是綠色建筑技術(shù)的支撐，BIM技術(shù)的全生命周期性、所見(jiàn)即所得特點(diǎn)、協(xié)調(diào)性、模擬與優(yōu)化特征使其已經(jīng)成為建筑工程管理的主要應(yīng)用技術(shù)之一。

1 BIM技術(shù)的概念與內(nèi)容

建筑信息模型技術(shù)（BIM）的理論基礎(chǔ)源于哈林頓博士提出的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）與基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）、產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交互規(guī)范（STEP）的產(chǎn)品信息模型，其是對(duì)工程項(xiàng)目的數(shù)字化表達(dá)，即工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)與規(guī)劃、工程項(xiàng)目施工、工程項(xiàng)目維護(hù)與運(yùn)營(yíng)等方面均是在可視化、三維視場(chǎng)的環(huán)境下完成的，達(dá)到了“所見(jiàn)即所得”式的便捷與高效，且從工程項(xiàng)目的項(xiàng)目策劃到項(xiàng)目協(xié)同、從運(yùn)行維護(hù)到技術(shù)模擬（日照模擬、緊急疏散模擬）都可以通過(guò)BIM進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì)。可見(jiàn)，對(duì)于業(yè)主、設(shè)計(jì)方和施工方來(lái)講，BIM都將發(fā)揮重大的作用。其次，BIM具有更好的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)性[1]，在BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，其可以對(duì)建筑項(xiàng)目全生命期的數(shù)據(jù)、資源及動(dòng)態(tài)的工程信息進(jìn)行有效的整合、分析和創(chuàng)建，從而建立建筑信息模型，包括建筑信息、建筑材料信息、施工信息等數(shù)據(jù)類(lèi)型。再次，BIM技術(shù)具有仿真性的特點(diǎn)，其可進(jìn)行節(jié)能模擬等，這對(duì)建筑工程的項(xiàng)目管理、成本與工期的控制起到了非常重要的推動(dòng)作用。

2 BIM的應(yīng)用價(jià)值

2.1 信息化項(xiàng)目管理

在傳統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目信息管理中，多采用紙質(zhì)媒體進(jìn)行信息傳遞，存在諸多弊端。不僅信息傳遞效率相對(duì)較低，而且由于信息傳遞環(huán)節(jié)較多，經(jīng)常出現(xiàn)信息失真、信息不準(zhǔn)確、信息故障等情況，影響了建設(shè)項(xiàng)目信息數(shù)據(jù)管理的質(zhì)量。將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑項(xiàng)目信息化管理[2]，首先可以在實(shí)踐中優(yōu)化工程設(shè)計(jì)管理模式，可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各參與方協(xié)同工作，逐步降低成本;其次，有助于提高工程設(shè)計(jì)可持續(xù)發(fā)展效能、優(yōu)化管理的信息化水平、實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息集成化程度與各參與方信息共享;再次，其可將項(xiàng)目策劃、文案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)等各環(huán)節(jié)相聯(lián)結(jié)，并使海量工程量信息依據(jù)時(shí)空維度、實(shí)際需求、專(zhuān)業(yè)屬性及狀態(tài)信息、構(gòu)件類(lèi)型等的不同進(jìn)行匯總、解構(gòu)與分析、對(duì)照，這為造價(jià)管理、工期管理、運(yùn)營(yíng)管理、工程進(jìn)度款管理等提供了決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了建筑工程信息數(shù)據(jù)在相關(guān)管理工作中的高效利用，并在建筑工程實(shí)踐過(guò)程中提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益、有效地避免傳統(tǒng)建筑項(xiàng)目信息化管理的弊端;最后，通過(guò)BIM下的Revit、Bentley建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備系列，可以提升建筑工程設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)性、實(shí)現(xiàn)各種建筑工程管理信息集成和共享、以便參與者可以快速獲得所需的建筑工程管理信息、及早進(jìn)行沖突碰撞檢查、避免各自為戰(zhàn)而造成的沖突，提高了項(xiàng)目信息管理的效率和質(zhì)量。

2.2 智能化工程設(shè)計(jì)

BIM作為工程信息交換和共享的平臺(tái)具有較強(qiáng)的智能性、可出圖性等，管理者通過(guò)BIM軟件[3]，通過(guò)ArchiCAD等BIM核心建模軟件與4D模擬可將建好的BIM模型作為二次渲染開(kāi)發(fā)的模型基礎(chǔ);將BIM應(yīng)用在算量中[4]，可為企業(yè)制定精確人材計(jì)劃、實(shí)現(xiàn)限額領(lǐng)料以控制用料和減少物流和倉(cāng)儲(chǔ)等環(huán)節(jié)的浪費(fèi)，且通過(guò)模擬施工，對(duì)三維模型加項(xiàng)目的發(fā)展時(shí)間進(jìn)行模擬，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目成本控制與其風(fēng)險(xiǎn)的有效管控，大大減少建筑工程的質(zhì)量問(wèn)題與安全問(wèn)題，為復(fù)雜項(xiàng)目的優(yōu)化提供了保障。

3 應(yīng)用BIM技術(shù)的必要性

建筑工程設(shè)計(jì)管理的好壞與工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量相連接，其是解決生產(chǎn)與質(zhì)量脫節(jié)、平衡人力資源、協(xié)調(diào)工作、提高可視化決策能力與全過(guò)程運(yùn)營(yíng)管理水平、實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的統(tǒng)一組織和調(diào)度、確保項(xiàng)目可以依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展、質(zhì)量得到保證、成本得到控制的關(guān)鍵[5]。引入基于全生命周期管理的、由Autodesk公司開(kāi)發(fā)的建筑信息模型技術(shù)可為建筑工程設(shè)計(jì)管理搭建便捷的溝通平臺(tái)、提高建筑行業(yè)的生產(chǎn)效率，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。BIM技術(shù)以協(xié)同性、模型信息的完備性、模型性、智能化、數(shù)字化、可視化為建筑工程的質(zhì)量和安全提供了必要的保障。

4 BIM技術(shù)的應(yīng)用

4.1 BIM技術(shù)在項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的建筑項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)中[6]，其常采用二維建筑模型設(shè)計(jì)方法，與傳統(tǒng)的二維圖紙不同，BIM設(shè)計(jì)方法是三維、甚至三維以上及更多維度的設(shè)計(jì)，其主要以施工方的規(guī)劃要求為中心，以設(shè)計(jì)與管理一體化為基準(zhǔn)，以提高部門(mén)的生產(chǎn)組織能力為要點(diǎn)，以經(jīng)理管好項(xiàng)目、提高人員效率、縮短工期、保證質(zhì)量等為目標(biāo)，并由設(shè)計(jì)師進(jìn)行整體的精細(xì)化處理。由于傳統(tǒng)的二維建筑模型設(shè)計(jì)方法的可視化和協(xié)調(diào)性效果較差，使得二維建筑模型在多算對(duì)比、有效管控、快速算量、精度提升等方面效果相對(duì)較差，而B(niǎo)IM技術(shù)是基于二維建筑模型設(shè)計(jì)方法將設(shè)計(jì)與管理一體化，其對(duì)規(guī)劃和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了有效改革，所以建筑工程可以在BIM技術(shù)軟件和技術(shù)理論的支持下將建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電等圖紙資源轉(zhuǎn)化為直觀的三維模型，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)性優(yōu)化，所見(jiàn)即所得。

4.2 BIM技術(shù)在工程造價(jià)管理中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在工程造價(jià)管理中的應(yīng)用主要是基于BIM5D關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)[7]建設(shè)相應(yīng)的BIM工程模型，其可為企業(yè)制定精確的人材計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)限額領(lǐng)料，為消耗控制提供有效支撐，大大減少了資源、物流和倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)的浪費(fèi);對(duì)于復(fù)雜程度較高的建設(shè)項(xiàng)目管理環(huán)節(jié)，我們可以通過(guò)BIM模型的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)仿真得到各節(jié)點(diǎn)的建設(shè)成本需求，從而根據(jù)節(jié)點(diǎn)所反映的成本數(shù)據(jù)信息制定合理的建設(shè)項(xiàng)目成本管理計(jì)劃。

4.3 BIM技術(shù)在工程施工管理中的應(yīng)用

在實(shí)際建筑工程的施工過(guò)程中[8]，BIM技術(shù)模型可以用來(lái)模擬各種技術(shù)化環(huán)節(jié)，包括日照模擬、緊急疏散模擬、施工進(jìn)度的模擬、仿真等，通過(guò)模擬數(shù)據(jù)，BIM模型可以全面、仔細(xì)分析、優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，做更多更好的優(yōu)化、精確計(jì)劃、減少浪費(fèi)，如通過(guò)BIM的協(xié)調(diào)服務(wù)可在項(xiàng)目實(shí)施前期進(jìn)行管線布置與結(jié)構(gòu)構(gòu)件等的碰撞檢查，然后在可視化的狀態(tài)下做出變更，找到協(xié)調(diào)與補(bǔ)救措施，最后生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，這樣可以有效減少損失和返工的可能性。此外，工程項(xiàng)目管理過(guò)程就是一個(gè)不斷優(yōu)化的過(guò)程，通過(guò)BIM技術(shù)可以對(duì)合同計(jì)劃與實(shí)際施工的消耗量做出更好的優(yōu)化，對(duì)分項(xiàng)單價(jià)、分項(xiàng)合價(jià)等數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)調(diào)和模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目成本風(fēng)險(xiǎn)的有效管控，使復(fù)雜的建設(shè)項(xiàng)目可以變得清晰，實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量、安全等方面的提升。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，與傳統(tǒng)的二維、三維設(shè)計(jì)技術(shù)相比，擁有四維（空間+時(shí)間）特征的BIM技術(shù)在協(xié)同設(shè)計(jì)、異構(gòu)工程數(shù)據(jù)一致性調(diào)和、優(yōu)化全局共享方面的優(yōu)勢(shì)更加突出，關(guān)注基于BIM的建筑工程設(shè)計(jì)管理，提高相關(guān)管理工作的信息化水平，可以有效應(yīng)對(duì)信息時(shí)代背景下的形勢(shì)變化，有效解決建設(shè)項(xiàng)目管理不同階段的信息溝通問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各參與方協(xié)同工作、動(dòng)態(tài)集成管理及施工過(guò)程的可視化模擬，保證建設(shè)項(xiàng)目管理信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目生命期總成本精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和控制，減少因各種建筑工程管理信息溝通不準(zhǔn)確而造成的效率低下和斷開(kāi)的問(wèn)題，使管理工作更合理，增強(qiáng)了建筑工程設(shè)計(jì)管理效能。

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沈陽(yáng)理工大學(xué) 藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng)