基于BIM技術(shù)的精益建造工程項(xiàng)目管理研究

杜瑞利

摘 要：新形勢下經(jīng)濟(jì)發(fā)展對項(xiàng)目管理要求越來越高，管理模式需要與時(shí)俱進(jìn)，管理手段更需要?jiǎng)?chuàng)新。文章從 BIM 技術(shù)和精益建造進(jìn)行分析，以上海某工程項(xiàng)目為例，通過基于 BIM 技術(shù)的精益建造工程項(xiàng)目管理模式的實(shí)際應(yīng)用，分析基于 BIM 技術(shù)的精益建造工程項(xiàng)目新管理模式在項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量管理的可視化、精細(xì)化、實(shí)時(shí)動態(tài)跟蹤和協(xié)同管理中的可行性和有效性，以期提高施工過程信息化管理水平。

關(guān)鍵詞：工程項(xiàng)目;BIM;精益建造;管理模式

中圖分類號：TU17

目前，建筑工程項(xiàng)目呈現(xiàn)出越來越顯著的復(fù)雜化、風(fēng)險(xiǎn)化的發(fā)展趨勢，使得建設(shè)工程項(xiàng)目管理難度越來越大，傳統(tǒng)的建設(shè)工程項(xiàng)目管理模式越來越難以滿足新的、要求更高的項(xiàng)目，而這些項(xiàng)目迫切需要與之相符合的新型工程管理模式。隨著近年來精益思想從工業(yè)化生產(chǎn)向建筑工程領(lǐng)域發(fā)展，以及BIM技術(shù)等新興的信息化技術(shù)工具的不斷演化發(fā)展，基于BIM技術(shù)的精益建造工程項(xiàng)目管理模式開始進(jìn)入項(xiàng)目管理者的視野。理論與實(shí)踐表明，基于BIM技術(shù)的精益建造工程項(xiàng)目管理模式可有效提高工程項(xiàng)目實(shí)施過程中的信息化管理水平和綜合效益。

1 精益建造及 BIM 技術(shù)概述

1.1 精益建造理論

精益建造（Lean Construction，LC）思想由丹麥學(xué)者于1992年提出，旨在滿足業(yè)主需求，消除浪費(fèi)，并實(shí)現(xiàn)以價(jià)值流為中心的連續(xù)過程，它以項(xiàng)目的協(xié)同管理為基礎(chǔ)，是一種全新的項(xiàng)目管理形式。精益建造理論主要由3種生產(chǎn)過程的理論構(gòu)成，即轉(zhuǎn)換理論、流程理論和價(jià)值理論。精益建造主要應(yīng)用在顧客滿意度、設(shè)計(jì)方式、增加可靠度、提升效益、標(biāo)準(zhǔn)化管理、項(xiàng)目實(shí)施監(jiān)控等方面，實(shí)施中使用末位計(jì)劃員系統(tǒng)、價(jià)值工程、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)制等技術(shù)支撐。精益建造理論體系如圖1所示。

1.2 BIM 技術(shù)

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，由G.A.van Nederveen和F.P.Tolman正式命名，其基于三維幾何數(shù)據(jù)模型，集成了建筑設(shè)施其他相關(guān)物理信息、功能要求和性能要求等參數(shù)化信息，并通過開放式標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)信息的共享互用，能夠促進(jìn)技術(shù)能力、管理模式和信息化水平的提升，推動了施工項(xiàng)目精細(xì)化管理。以BIM模型為核心，與先進(jìn)的信息化技術(shù)集成應(yīng)用，發(fā)揮雙方更大的價(jià)值，支持施工項(xiàng)目的精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)智慧建造。

2 精益建造與 BIM 技術(shù)協(xié)同關(guān)系

精益建造與BIM技術(shù)作為2大新型工程建造管理技術(shù)，是建筑業(yè)變革性發(fā)展的戰(zhàn)略模型和支撐體系。通過精益建造與BIM技術(shù)應(yīng)用，構(gòu)建兩者交互關(guān)系矩陣，如表1所示。

由表1分析得知，精益建造與BIM技術(shù)有85項(xiàng)交互關(guān)聯(lián)，說明兩者在建筑工程項(xiàng)目全生命周期的前期設(shè)計(jì)、過程監(jiān)控、標(biāo)準(zhǔn)化管理、進(jìn)度計(jì)劃管理、供應(yīng)商管理、質(zhì)量安全控制、運(yùn)營管理、空間管理、資產(chǎn)管理中有著廣泛協(xié)作和深度融合。基于BIM技術(shù)提供的協(xié)作平臺，可以充分集成精益建造的末位計(jì)劃系統(tǒng)、價(jià)值工程、全面質(zhì)量管理、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)制度等輔助技術(shù)，使得精益建造的任務(wù)、價(jià)值、流程管理等效率也得到極大改善。通過BIM技術(shù)可以完整地管理建筑工程項(xiàng)目價(jià)值鏈流動，使得設(shè)計(jì)、施工、資源配置得到不斷優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈增值，最終為項(xiàng)目增值。

3 基于 BIM 技術(shù)的精益建造管理應(yīng)用

3.1 管理過程

從設(shè)計(jì)階段開始以BIM模型為信息載體和傳遞協(xié)同工具來進(jìn)行多參與方的工程項(xiàng)目管理，項(xiàng)目各參與方（建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方、材料供應(yīng)方）通過不同階段對BIM模型的信息添加、維護(hù)管理，對自己任務(wù)的完成情況進(jìn)行反饋，同時(shí)通過BIM模型與實(shí)際工作完成情況的對比來進(jìn)行施工作業(yè)的確認(rèn)與驗(yàn)收。

基于BIM技術(shù)的精益建造工程項(xiàng)目質(zhì)量管理過程是將現(xiàn)實(shí)中的信息不斷加入BIM模型，并進(jìn)行數(shù)據(jù)加工、管理、行為預(yù)測的過程，其中最關(guān)鍵的就是對模型數(shù)據(jù)的管理。根據(jù)工程項(xiàng)目特殊確制定項(xiàng)目全生命周期BIM模型的數(shù)據(jù)深度和內(nèi)容。構(gòu)件模型信息以幾何和非幾何屬性的形式存儲在其中，幾何屬性包括構(gòu)件的尺寸、體積、形狀、高度、位置等信息，非幾何屬性包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)、合規(guī)性、規(guī)格等信息，隨時(shí)可以相互碰撞調(diào)用。基于BIM技術(shù)的精益建造工程項(xiàng)目管理過程如圖2所示。

結(jié)合精益建造思想與BIM技術(shù)特色對工程項(xiàng)目進(jìn)行精益建造管理，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)。

（1）客戶需求分析。方案設(shè)計(jì)階段通過BIM模型的建立，明確客戶需求，做到建筑工程項(xiàng)目的最優(yōu)設(shè)計(jì)。

（2）價(jià)值識別。工程建造項(xiàng)目中的方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、施工方案等，均可通過BIM技術(shù)進(jìn)行識別，提升前后過程協(xié)調(diào)效果，促使工程項(xiàng)目價(jià)值增益。

（3）價(jià)值流動及拉動。將工程項(xiàng)目劃分為設(shè)計(jì)、施工、招采等幾個(gè)主要方面，使得工程項(xiàng)目在整個(gè)供應(yīng)鏈上實(shí)現(xiàn)價(jià)值流動，根據(jù)業(yè)主需求拉動價(jià)值。

3.2 應(yīng)用效果及建議

3.2.1 應(yīng)用效果

上海某工程項(xiàng)目施工過程實(shí)施基于BIM技術(shù)的精益建造管理，其應(yīng)用效果如下。

（1）根據(jù)BIM技術(shù)的可視化、精細(xì)化、動態(tài)模擬的特點(diǎn)，在該工程項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)階段就提供了10余種便捷的方案比選方式，使項(xiàng)目決策者快速的從方案中挑選出了最終方案，與同類項(xiàng)目的方案對比，該項(xiàng)目節(jié)省了10天工期。

（2）在該工程項(xiàng)目建造實(shí)施階段，基于BIM技術(shù)的協(xié)同平臺所提供的大量、及時(shí)、準(zhǔn)確、全面的質(zhì)量數(shù)據(jù)，為該工程項(xiàng)目管理者提供決策支持。同時(shí)，通過協(xié)同平臺對該工程項(xiàng)目各參與方進(jìn)行內(nèi)部管理，減少推諉扯皮，大大降低溝通成本，使得發(fā)現(xiàn)的問題都能得到快速反饋，效率大大提升，較好地改變了傳統(tǒng)工程項(xiàng)目質(zhì)量控制信息化程度低、信息共享與協(xié)同困難、易形成信息孤島等弊端。

（3）該工程項(xiàng)目的上級管理機(jī)構(gòu)通過BIM技術(shù)協(xié)同平臺，可以監(jiān)督項(xiàng)目施工進(jìn)展情況，上下級獲取信息的能力對等，使得上級管理機(jī)構(gòu)擁有企業(yè)級的項(xiàng)目群集中管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控能力，為后續(xù)BIM技術(shù)的企業(yè)級推廣應(yīng)用提供了可能。

（4）利用BIM技術(shù)的碰撞檢測、模擬分析、管線綜合、凈高優(yōu)化等功能模塊，結(jié)合精益建造模式下的價(jià)值管理，大范圍內(nèi)避免了因設(shè)計(jì)或業(yè)主變更原因引發(fā)的質(zhì)量問題，從該項(xiàng)目實(shí)施至今有2年左右的時(shí)間，項(xiàng)目設(shè)計(jì)變更率為2%，利用BIM技術(shù)發(fā)現(xiàn)主體樓梯設(shè)計(jì)不合理5處，地下室主次梁設(shè)計(jì)錯(cuò)誤3處，提前布置預(yù)留洞口2 421處，管線碰撞問題574處，凈高不足12處，利用協(xié)同平臺閉合質(zhì)量問題650余處，累計(jì)核算帶來經(jīng)濟(jì)效益800余萬元。

3.2.2 建議

（1）加強(qiáng)宣傳和培訓(xùn)，建設(shè)人才隊(duì)伍。目前，大部分建設(shè)工程項(xiàng)目的管理者依照以往的思路對新的更高建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目進(jìn)行管理，導(dǎo)致管理難度越來越大，目標(biāo)控制越來越難以實(shí)現(xiàn)。所以需要加大對這類新項(xiàng)目管理模式的宣傳和培訓(xùn)，讓大部分項(xiàng)目管理人員特別是設(shè)計(jì)研發(fā)、工程管理、造價(jià)咨詢?nèi)藛T能夠熟練運(yùn)用和掌握BIM 相關(guān)軟件，使得基于BIM技術(shù)的精益建造管理模式被認(rèn)同。

（2）加大推廣力度，加強(qiáng)政策扶植。國內(nèi)多地建筑工程行政主管部門提出推廣應(yīng)用BIM技術(shù)，并加強(qiáng)了政府政策引導(dǎo)，督促建設(shè)單位、施工單位領(lǐng)導(dǎo)層加大對新技術(shù)、新工藝、新模式的支持力度，加強(qiáng)在人力資源、物質(zhì)資源方面的投入，引導(dǎo)和鼓勵(lì)項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)，推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)的研究，從而推動新模式的應(yīng)用落地。

（3）建立健全BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。BIM技術(shù)在我國的應(yīng)用和推廣取得了不錯(cuò)的效果，但其體系標(biāo)準(zhǔn)并不完善，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，以精益建造為指導(dǎo)思想，以BIM技術(shù)為手段，交互協(xié)調(diào)應(yīng)用在工程項(xiàng)目管理活動中將會是建筑業(yè)以后發(fā)展的必經(jīng)之路，建立健全國家統(tǒng)一的BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)就顯得尤為重要。

4 結(jié)束語

精益建造與BIM技術(shù)在很大程度上改變了現(xiàn)有建筑工程全過程管理模式，在項(xiàng)目的決策、設(shè)計(jì)、施工、竣工交付以及運(yùn)營維護(hù)等方面都比傳統(tǒng)建造管理模式具有更多的優(yōu)勢，是建筑行業(yè)先進(jìn)的建造理念、建造方式，能有效減少浪費(fèi)、提高勞動生產(chǎn)率，創(chuàng)造價(jià)值最大化。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，將BIM技術(shù)與精益建造理論的融合應(yīng)用在工程項(xiàng)目管理活動中將會是建筑工程業(yè)以后發(fā)展的必然趨勢，兩者集成應(yīng)用，可輔助解決大型復(fù)雜工程中的管理和技術(shù)難題，比單獨(dú)應(yīng)用所帶來的價(jià)值更大。

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收稿日期 2020-03-04

責(zé)任編輯 朱開明