建筑工程施工質量控制中BIM技術的應用研究

楊森森 閆浩然

【摘要】近年來，伴隨著我國工程建設信息化的不斷發展，建筑施工技術也得到了不斷的提升，各種先進的技術也逐漸被應用到建筑施工當中，其中BIM（建筑信息模型）技術是近幾年中建筑工程施工當中使用較為廣泛的一種技術。BIM技術的應用主要是通過構建工程信息建模從而實現精細化管理，提高建筑工程施工的質量和效率。BIM技術之所以能廣泛應用，是因為BIM技術能夠有效地控制建筑工程中的施工成本，進而提高建筑施工管理的效率。

【關鍵詞】虛擬施工；BIM技術；信息化

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.076

1、建筑信息模型（BIM）的產生和簡介

1.1 建筑信息模型（BIM）的產生

隨著科學技術的發展，城市化進程加快，人民的生活水平質量也得到提高，人們對建筑的功能以及舒適程度等要求也越來越高[1]。CAD技術的出現將以往的手動繪圖推向了計算機輔助繪圖，從而實現了工程設計當中的第一次信息化革命，但這項信息技術對于產業鏈的支撐卻是斷點的，各個領域和行業之間的關聯還遠遠達不到生產的需求，信息化的綜合應用還存在十分明顯的不足。人們逐漸意識到與建筑工程項目有關的信息對于整個建筑行業都至關重要。因此為了快速處理與建筑工程相關的各種信息，安排合理的工期，從而控制生產成本，盡量排除建筑項目中一些不當的設計，而作為溝通環節的建筑信息模型（BIM）技術便隨之產生。BIM這一方法和理念由歐特克公司在2002年首先提出，目前已經在全球范圍內都得到了業界內的認可。歐克特建筑工程公司其事業部總部大樓也應用BIM技術，并將可持續設計的理念官產其中。當前我國已經將BIM技術作為我國科技部的“十一五”重點研究項目，并被住房以及城鄉建設部確定為建筑信息的最有效解決方案。

1.2 建筑信息模型（BIM）的簡介

BIM是建筑信息模型的簡稱，是以建筑工程項目的各項信息作為基礎從而建立的三維建筑模型。BIM不是人們通常所理解的一種或者一類軟件，也不局限于建筑模型的建立。BIM是一個貫穿于整個建筑項目周期的信息集合，是一種有別于傳統工作模式與協同管理模式的技術，是將以往傳統粗放型的建筑業向精細、高效統一轉變的技術革命，而這次技術革命之后被稱作是建筑行業二十世紀淘汰手工繪圖向CAD技術轉變的又一次重大技術突破。

2、BIM的技術特點

2.1 可視化特點

可視化是BIM技術中最明顯的特點，BIM技術下的所有操作都是在可視化的環境下完成的。在以往的建設工程當中，施工人員在進行施工的過程中，需要參照各種圖紙并結合自身的三維能力以及施工經驗來構思建筑物的基本形態，這有利于項目的施工和進行。但隨著建筑物越來越復雜，單憑簡單的想象很難想象出建筑物及其相關構件的具體形式了。利用BIM的可視化特點，可以讓建筑物以三維的形態展在人們面前，從而對構件以及空間之間的管理直接明了，有利于促進施工人員對項目的了解以及施工過程中把控。

2.2 模擬性特點

BIM不僅可以模擬建筑物，同時還能根據設計者的相關需求模擬一些必要的實驗從而對設計成果進行驗證。在施工階段利用BIM對項目進行虛擬建造，從而利用三維模型以及時間參數對項目進行更詳細的虛擬建造。BIM技術的模擬性可以明確建造過程并確定項目工程量，讓施工順序清晰明了，方面施工過程中各個人員之間的協調合作。BIM除了以上模擬性的應用，還能對項目進行系統模擬、負荷模擬以及設備模擬。

2.3 關聯性特點

關聯性就是指擁有獨立性，又具有關聯性，也就是相互關聯又相互作用的關系，BIM就具備這種關聯性。模型中的構件都具有參數化信息，當模型中的某個構件進行更改時，那整個模型也會自動出現改變。

3、建筑工程施工中BIM技術的應用

3.1 BIM技術的可視化設計

建筑工程行業是我國的重點行業，在當前的時代背景下，人們對建筑工程行業提出了更高的要求[2]。而BIM技術則可以讓設計師擁有三維可視化的設計工具，通過三維建模能夠展示出建筑的實際面貌，也就是所見即所得，更為重要的是通過工具的提升，能讓設計師使用三維思維來完成工程的設計，同時也讓業主不需要特別專業的建筑相關知識就能看到最終產品。

3.2 “先試后建”，虛擬施工

目前，建筑工程的施工管理工作是提升建筑施工質量和管理增效的關鍵，也成為建筑工程的重要內容[3]。虛擬施工是BIM技術在施工階段的應用，它是一種在虛擬環境中建模、分析建筑設計與施工過程中數字化、可視化的技術。簡單來說，虛擬施工就是“先試后建”，以往傳統的施工方案其主要就是基于項目經理或者項目組的經驗，而對于一些結構復雜的大型建筑項目僅僅是單靠項目施工方的經驗來編制施工方案，那么一定會受到各方的質疑，同時由于建筑項目的單一性和不可重復性，其施工方案也同樣不能有重復性。施工現場虛擬三維模型可以非常直觀和便捷的幫助管理者對施工現場進行分析，能更好的找出其中所潛藏的問題，進而制定可行、高效的施工方案。

3.3 三維碰撞檢查

為了進一步降低施工管理的難度系數，在必要的情況下應當靈活的運用BIM技術[4]。在建筑項目工程施工前，其相關的設計人員一般都要進行施工前的管線設計，并在此基礎上解決其中存在的構建碰撞問題，如果是以往傳統的2D構圖往往可能在使用的過程中不能充分地反應出個體以及系統之間出現碰撞的可能性，所以這就非常需要應用到BIM技術當中的可視化功能來對構建碰撞問題進行三維檢測。這種監測行為，不能夠有效的消除施工過程當中硬體積與軟體積之間的碰撞，同時還能優化項目工程的設計，減少建筑工程施工過程中出現返工或者錯誤情況產生的概率，進而節省施工成本的同時，也保障了工期的正常推進，同時也促進了建筑施工的質量。

3.4 快速計算工程量，大幅提高精度

BIM數據庫的創建，通過建立關聯數據庫，能夠快速準確的計算工程量，并且提高施工預算的精準度以及效率。由于BIM數據庫的數據粒度達到了構件級，因此能夠高效率的提供支撐項目各條線管理所需要的數據信息，從而有效的提高施工管理效率。通過BIM模型所提取的材料用料、預測成本、設備統計等等，從而為施工單位項目投標或者施工造價控制提高合理的參考依據。

3.5 項目數據管理

BIM技術的產生和運用，能夠有效的保證建筑工程施工管理活動的正常開展，并提高施工管理的質量和成效[5]。建筑項目工程通常包含有較多的數據，并且工程的架構也非常復雜，系統更龐大，對建筑項目施工具有比較高的要求。BIM技術可以在信息交流平臺建立，通過這個平臺可以共享建筑項目的信息資源，從而確保施工承包方和業主之間的緊密聯系，提供便捷的交流方式，從而保障建筑項目管理工作的簡單化，提高管理效率。

4、BIM技術在施工質量控制中的應用分析

4.1 BIM技術視角下質量控制體系分析

質量控制系統是一個實時的質量測量、監督和控制系統，以滿足建筑產品的質量要求；實施質量控制所需的組織、責任制、程序、過程和資源的總稱。項目質量控制體系是計劃、實施、檢查和處理四個階段在質量管理中的具體應用。從全面質量管理的概念入手，建立施工質量控制體系，對施工生產要素、施工質量過程和全面質量控制進行控制。其最終目的是對施工過程進行有效、及時的監控，確保施工最終質量的間接目的是提高設計技術和建筑單位的管理水平。根據施工現場高質量崗位責任制，充分發揮各級員工的積極性，在施工現場建立質量控制體系。

目前，BIM及其相關技術在施工過程中的使用相對獨立和分散，特別是在質量控制和管理過程中。一般來說，單獨使用BIM技術可以在整個項目或施工質量控制過程中帶來好處，但這些好處遠低于集成許多BIM技術的好處。BIM技術的出現有利于創新，在整個項目生命周期內交換和溝通信息和工程，確保所有項目參與者在不同階段相互使用和溝通信息。只有結合相關技術信息，具體化質量控制體系，才能消除傳統設計質量控制過程中信息技術的缺陷，因此，基于BIM技術的質量控制體系是實現創新的必要條件，設計質量控制過程中的信息管理和交換，以及設計質量控制過程中信息應用的實施。

傳統項目質量管理體系應用的大部分工作都是手工完成的。相關人員分別更新數據和提供信息，這不僅增加了施工中的人力資源浪費，而且績效低下。如果項目參與者只處理項目信息，很容易造成項目管理信息的延遲和信息交流的問題，導致信息孤島的出現，在項目的各個階段，每個參與者在獲取質量信息方面的表現都很低，降低了績效。筆者將3D建筑信息模型與時間、成本和質量信息相結合，創建了一個6D建筑信息模型，通過對工程項目設計過程中的質量控制進行適當的理論和技術分析，結合6DBIM技術特點，基于BIM技術平臺的質量控制系統應用框架及其自身優點和功能在質量控制中的應用可彌補傳統質量控制方法和流程的不足，目的是充分利用BIM技術與現有質量控制理論和方法相結合的價值，改進整個施工過程的質量控制過程。

BIM信息平臺是BIM質量控制系統的核心價值。通常，BIM信息平臺可分為三個子系統：信息采集系統、信息組織系統和它們處理的信息處理系統。項目信息由所有項目參與者收集，包括業主、施工方、設計師、材料和設備供應商等。然后根據相關行業標準和指南對收集的信息進行編碼、分類和建模；最后，在施工過程中提供碰撞控制、模擬施工、動態資源管理、漫游等功能，支持施工過程的質量控制。

4.2 BIM技術下質量控制體系應用流程

整個項目質量控制和管理過程大致可分為啟動過程、規劃過程、實施過程、控制過程和關閉過程。基于BIM的質量控制過程根據上述五個過程進行設計和分析。

在建設項目之前，應根據業主的項目質量目標和施工公司的項目質量管理目標，確定項目總體質量目標，項目經理或相關人員必須完成項目質量目標和項目質量目標的編制；在策劃過程中制定質量計劃，將項目質量目標分配到單位質量目標或管理崗位的共享質量目標和質量責任目標，并制定相應的質量管理措施和技術措施；項目實施過程應在日常質量管理的基礎上，注重對具體過程的質量管理。質量管理，包括設計要求、質量要求、程序措施和管理措施在施工前進行交底，并在施工過程中做好記錄；在控制實施過程中，做好材料檢查、“三控制”和結構控制，糾正和預防不合格產品；在最終交付過程中，做好施工產品信息的控制、收集、記錄和存儲。BIM技術將質量控制引入整個施工過程，通過BIM信息平臺溝通和協調建設項目的目標和質量計劃，以最終確定目標和質量計劃。在制定項目質量計劃的過程中，應根據制定項目質量管理計劃的具體情況和客觀質量分解，選擇可視化、項目深化、沖突控制，BIM模型的虛擬施工和其他功能，以優化施工系統和設計技術；檢查可能影響質量目標和計劃實現的因素和原因，并進行相應的調整和改進，以確保質量目標的有效實施。在項目實施和控制過程中，質量管理技術交底與BIM技術一起進行。BIM功能（如三維可視化、虛擬漫游和豐富的數據庫）用于披露項目、披露文件要求、披露施工過程信息和披露管理措施。重點對特殊施工過程進行管理和控制，4D、5D、6D等技術對建筑資源進行動態管理和控制，利用移動BIM終端進行現場管理和現場施工質量指標，結合BIM技術和超聲波檢測，對關鍵建筑構件進行內部質量控制，推進質量控制過程中的“三檢”。

質量控制體系是建筑和建筑工程的基本保證，但在實際的建筑管理過程中，質量控制體系的作用不明確，需要進一步完善。將BIM技術應用于質量控制體系是建筑業發展的需要，是建筑質量管理從全面管理走向精細管理的必然結果。結合建筑工程的特點和質量管理現狀，運用現代科學管理理念和BIM技術，包括BIM技術的應用框架、實施方法和總體設計質量控制流程，提高建筑工程過程中的全面質量控制和管理水平。

結語：

結合以上所言，BIM技術是未來建筑行業發展的必然趨勢，它能實現工程的三維化、協同化以及信息化，從而讓建筑工程項目管理之間的溝通更為便捷、高效。將BIM技術應用到建筑工程項目管理當中，其本身的優勢將會為建筑施工行業帶來巨大的動力，對于促進建筑實現精細化、信息化管理具有積極意義。

參考文獻：

[1]洪毅.BIM技術在建筑工程施工質量控制中的應用研究[J].名城繪，2020，（33）：121-122.

[2]鄭允峰.BIM技術在建筑工程施工質量管理中的應用探索[J].居舍，2020，（27）：113+116.

[3]弭亞偉，王洋.建筑工程施工管理中BIM技術的應用初探[J].商品與質量，2020，（09）：105-106.

[4]馮毅.淺談建筑工程施工管理中BIM技術的應用[J].中國室內裝飾裝修天地，2019，（11）： 252.

[5]王齊奎.BIM技術在建筑工程施工管理中的應用探索[J].城市建筑，2019，（28）：58-59.

作者簡介：

楊森森（1994.11-），男，漢族，河南省周口人，長春市朝陽區長春工程學院建筑與土木工程專業2019級研究生，工程項目管理研究方向。

閆浩然（1993.03-），男，漢族，河南省安陽人，長春市朝陽區長春工程學院建筑與土木工程專業2019級研究生，工程項目管理研究方向。