BIM在單元式建筑裝修階段的應用研究

加崇曦，張遠思

(1.重慶悅瑞文化旅游發展有限公司，重慶，401120；2.林同棪(重慶)國際工程技術有限公司，重慶，401120)

0 引 言

BIM技術自引入我國以來已接近二十個年頭，對于建筑行業從業人員來說，它已經不再是一個新穎的名詞，大家基本上都了解BIM的概念，也清楚BIM的一些常規應用模式，然而當面臨一個個具體的BIM應用問題時，大家感受更多的不是成就感而是困惑，困惑于不知該怎樣將BIM融入傳統業務進行產業升級，也困惑于點式BIM應用的低效甚至無效.

要解開這個困惑，或許可以從BIM的“初心”來尋找答案.BIM概念自從20世紀70年代被美國的專家提出來，其“初心”是想借鑒制造業的做法，將建筑物當作工業產品，通過日益發展的信息技術將這個產品在制造之前進行充分地模擬計算，將每道工序、每個部品部件的參數及其成本等信息都研究清楚，然后再付諸實施，類似于工業產品在規模化生產之前先造一個樣機，BIM就是要將建筑業進行“制造業化”，在房子實際建造之前先進行虛擬建造，搭建一個電子的信息化模型，這個模型包含了該房子從建造到拆除的所有信息，以期實現建筑物全生命周期信息化管理.

愿景很美好，可惜建筑業天生就跟制造業有巨大的區別，從信息化的角度來看，這種區別主要體現在兩個方面：一是對建筑物進行信息化(Biulding Information Modeling)所產生的數據量要遠大于工業產品的數據量，數據量越大相應的成本越高；二是建筑物的數據是高度離散的，每次建造的項目都是一個獨特的產品，數據復用率極低，而工業產品一旦研制成功，其數據就可以復制進行規模化生產，規模化生產可以產生成本優勢反過來覆蓋研發成本.這就是為什么很多業主不愿意在一個項目的BIM工作上投入過多的主要原因，因為成本過高而又不能規模化生產，無法產生預期的經濟效益.

那么有沒有一種可能，找到數據量相對沒那么大同時數據又可以進行復用的建筑類型(階段)，將BIM應用的價值最大化呢？這即是本文要研究的課題.

1 研究對象與目標

為了滿足前文所述的兩個條件——數據量相對沒那么大同時數據又可以進行復用，我們將裝修階段的單元式建筑列為研究對象.

所謂單元式建筑，簡單定義即由很多功能相同的空間模塊組成的建筑，例如由若干標準教室組成的教學樓、由若干標準病房組成的住院樓、由若干標準戶型組成的住宅樓等等.之所以選擇這種類型的建筑，正是因為這種建筑存在大量相同的空間形態，BIM數據的復用率大大提高，可以滿足一定規模的批量化生產.

而將研究對象限定在裝修階段，首先是因為裝修作為工程項目最后一道環節，有著舉足輕重的作用，它涉及的材料種類繁多，形式多樣，工藝復雜，關系到空間效果最后呈現品質的高低，在BIM應用上相對于其他專業具有鮮明的優勢和特點；其次是，選取項目的一個或幾個重要階段應用BIM，比不分輕重整體式應用BIM，數據量要小得多，對人力物力財力是一種節約.

本文的研究目標是，在單元式建筑裝修階段，通過BIM技術打造全新的虛擬樣板間，取代傳統實體樣板間，為項目的整體裝修施工提供可復用的數據模型，實現成本、質量、進度三大管理目標效益最大化.

2 研究案例

2.1 項目概況

圖1 項目透視圖

該項目位于重慶市渝北區悅來鎮，地上部分由一棟43層的超高層、23層的高層以及高空連廊和底層裙房組成(圖1)，項目業態主要為高端藝術商務酒店和5A級寫字樓，為重慶市國際博覽中心的配套工程.該項目面臨施工周期緊、施工難度大等一系列難題，業主方創造性地采用BIM+監理的項目管理模式，聘請林同棪(重慶)國際工程技術有限公司作為該項目的全過程工程咨詢單位，為項目順利推進提供了有力保障.尤其是在酒店裝修施工階段，BIM團隊根據項目特點，采用虛擬樣板間替代實體樣板間，為酒店裝修工程節省了大筆投資，且在裝修質量和進度上都取得了良好的效果.

2.2 創建BIM虛擬樣板間

該項目酒店部分策劃入駐兩家酒店管理公司品牌，43層塔樓入駐英迪格酒店，一共200間客房；23層塔樓入駐雅辰酒店，一共366間客房.業主在聽取BIM團隊建議后，大膽創新，提出用BIM虛擬樣板間來替代傳統實體樣板間的思路.經過對客房圖紙的分析，BIM團隊選取標準房型和公共區域進行精準建模，包括天花、地面、墻面、龍骨、家具、水電點位、軟裝七大系統，全方位立體還原設計意圖，為參建各方提供了一個逼真的虛擬樣板間(圖2).

圖2 酒店大床房虛擬樣板間

2.3 BIM虛擬樣板間應用點

2.3.1圖紙校核

在裝飾裝修工程設計中，材料和造型相對其他專業更為繁雜，圖紙中標注錯誤、表達不完善或專業間互相沖突的情況非常普遍，在虛擬樣板間BIM建模過程中，我們對發現的這類問題進行及時記錄、反饋和跟蹤解決.模型完成后使用精裝修BIM模型與土建和機電BIM模型在軟件中基于設定的規則進行自動碰撞檢測，可將碰撞點快速篩查出來.然后根據碰撞報告逐項分析每個碰撞點，找出碰撞原因，給出調整建議，反饋并跟蹤直到問題解決，將圖面問題消滅在圖紙設計階段，避免將問題帶到施工現場造成窩工返工等浪費現象.

2.3.2方案選型

精裝修工程是空間最終效果呈現的關鍵階段，而裝修方案設計又是一個主觀性比較強的過程，經常出現設計方案遲遲不能定稿的情況，造成工期延誤.通過BIM技術打造虛擬樣板間(圖3)，可以為有決策權的業主方領導提供方案選型的科學依據.

首先BIM虛擬樣板間可方便領導更加直觀、全面地了解空間設計效果，除了效果圖、漫游動畫等常規途徑，還可以通過頭戴VR設備沉浸式體驗空間效果.[1]在了解的基礎上，當領導提出對于材料選樣、色系搭配、造型風格等各方面的意見時，BIM工程師可根據意見快速修改模型，呈現修改后的空間效果供再次討論.也可通過AR交互式技術手段，讓領導參與到方案設計中來，通過改變某種材質或移動某個設施來感知不同的空間設計效果.如此一來，大大加快了方案選型的決策效率和科學性.

圖3 酒店電梯廳虛擬樣板間

2.3.3施工樣板引路

二維圖紙交底方式容易流于形式，并不能精準進行設計信息的傳遞，容易造成施工效果與設計意圖相差甚遠的現象.[2]打造基于BIM的可視化施工樣板，對指定的空間角度進行渲染，輸出逼真效果圖；對指定空間、不同空間之間制作漫游動畫，展示空間效果；對某些工藝制作施工工藝動畫.這些效果圖、動畫是對設計資料的有力補充，方便工人更加深入理解設計意圖，施工樣板引路使信息傳達更加精準.

2.3.4工程量統計

BIM 技術具有統計功能，可對模型中的各種要素(如裝飾材料的面積、數量、規格等)信息進行自動提取，為材料采購提供科學的參考依據.這種基于模型的自動提取工程量方法，比傳統二維圖紙算量更加智能也更加精確.[3]除了在材料采購環節，每個虛擬樣板間用到的所有材料都可自動生成明細表，材料到場后施工人員參考該明細表，可在現場的半成品加工區對材料進行切割、下料后垂直運輸至施工樓層，在施工環節進一步節約材料.

2.3.5圖紙輸出

BIM技術具備可出圖的特點，通過剖切模型可自動生成任意部位的圖紙.經過反復優化后的BIM虛擬樣板間集成了建筑物各專業技術要素，已經非常接近真實的建筑物實體，對于一些重要節點及復雜部位，通過BIM模型輸出深化圖紙用于指導施工，比傳統二維圖紙繪制方式更加靈活高效，對于指導現場施工具有重大實用價值.

2.3.6生產管理

在施工現場日常生產環節，BIM虛擬樣板間可提供以下兩方面的管控作用：

一是質量管控.BIM虛擬樣板間用于現場質量管控前，需要進行廣泛的信息共享和協同，其載體一般包括網頁平臺端和手機客戶端兩種類型，都是面向BIM應用而開發的，滿足輕量化和應用集成的功能要求.BIM模型上傳到這類載體后，各參建方都可在平臺上或移動端瀏覽模型，使用BIM相關功能，突破了軟件、硬件等因素對他們的制約，對比模型與實際工程做法，及時發現質量問題或提供技術指導，上傳相關表單資料，實現BIM隨時隨地用于現場質量管控(圖4).

二是進度管控.裝飾工程的施工進度，除了通過現場監控攝像或者人為到現場察看了解外，還可通過室內全景攝像+二維碼技術讓管理人員定期了解現場裝修施工進度.管理人員掃描二維碼后看到的是一個立體的反映現場真實情況的三維模型，通過比對現場三維模型與虛擬樣板間BIM模型，即可了解當前裝修施工進度和差距，進而采取相關管控措施.

圖4 酒店標準客房虛擬樣板間

2.3.7支撐運維

BIM除了在設計和施工階段發揮作用，還可為運營維護階段提供技術支撐.酒店在日常經營過程中，可將BIM虛擬樣板間作為客戶遠程實景看房的技術手段，提高客房入住率.酒店在日常使用過程中發生水、電、空調等隱蔽工程故障時，可在BIM虛擬樣板上快速定位問題點，及時排查故障.[4]酒店固定資產、人員、能耗等也可通過BIM+FM(設施管理)實現一體化管控.

2.4 BIM使用后評價

本項目是重慶市主城區首個采用BIM+監理的項目，對于培育全過程咨詢服務實現服務集成化具有重要示范引領作用.BIM咨詢服務貫穿項目始終，在履行合同約定服務內容的基礎上，大力配合施工現場需求，在多項BIM技術措施的共同作用下，光裝修階段就將總工期縮短約3個月，經濟價值共計節約成本約600萬元，實現社會效益和經濟效益雙豐收.

圖5 酒店標準客房實景拍攝效果

百年工程，質量為本.在項目推進過程中，每一個分部分項工程都提前在在BIM模型中進行虛擬建造，現場開工前BIM模型已竣工，通過這個預演過程提前發現問題解決問題，為項目質量保駕護航.在精裝修階段，通過BIM創建虛擬樣板間，為方案選型提供科學的決策依據，通過BIM施工樣板引路，保障精細化施工，最后呈現的裝修效果高度還原了方案選型的設計決策(圖5).

在本項目BIM實施過程中，BIM模型數據的復用性大大提升，尤其是在精裝修階段，一個客房的BIM模型可在其他幾百個客房裝修過程中重復使用，BIM的應用價值得到有力釋放.立足當下，著眼長遠，BIM為該項目建立的數據庫，將根據終端客戶使用過程中的體驗和意見，不斷迭代更新，使產品庫日趨成熟不斷完善，將為后續同類項目的開發提供技術標準，為業主持續創造價值.

3 研究成果

通過對BIM原理的深刻理解結合實際項目的實踐探索，BIM在單元式建筑這種特定類型研究對象中可發揮巨大作用，尤其是在精裝修階段，對項目管理三大目標都有顯著的提升效果，且在項目運維階段持續創造價值.

3.1 節省成本

由于BIM虛擬樣板間取代傳統施工樣板間，業主首先可節約樣板間施工采購服務這筆費用.其次是BIM虛擬樣板間可精確提取每間客房的材料用量，這個用量加上合理的損耗值即可得出每間客房的實際材料用量，進而為整個酒店裝修材料采購量提供參考，避免浪費和不必要的多次采購，在材料環節節省成本.第三，BIM虛擬樣板間是該模塊空間裝修的結構化數據庫，可復用性強并可不斷迭代更新，最終形成該業態成熟的產品庫，在研發環節為業主后續項目節省成本.

3.2 提升質量

BIM虛擬樣板間通過其強大的可視化功能，為項目提供逼真的討論環境，首先從方案選型階段為項目裝修品質提供保障.其次是在技術交底環節，BIM虛擬樣板間可輸出收邊收口節點大樣圖紙和施工工藝動畫等資料，以更生動形象的方式讓工人理解設計意圖，從而在技術層面提升項目質量.最后是BIM的碰撞檢測功能，可提前發現和解決專業之間錯漏碰缺的問題，避免造成諸如空間凈高不夠之類影響裝修品質的問題.

3.3 縮短工期

由于BIM建模過程中對圖紙進行仔細梳理，模型完成后進行碰撞檢測，使得一些圖面問題和專業之間不協調的問題得以提前發現和解決，避免帶入施工階段造成工程停工窩工返工，客觀上節約了工期.其次是BIM虛擬樣板間為業主方領導在方案選型階段提供決策依據，提高了方案選型的效率和科學性，有利于項目快速推進.再次，BIM虛擬樣板間與現場拍攝的全景圖形成對比，可讓項目管理人員及時了解到施工進度情況，進而采取必要的管控措施.

3.4 持續創造價值

BIM可為酒店運維提供技術支撐.在日常經營過程中，BIM虛擬樣板間可為酒店客戶提供在線看房功能，提高客房入住率.在隱蔽工程出現故障時，BIM虛擬樣板間可快速定位問題點，及時排查問題.把BIM模型加載到運維平臺上還可實現對固定資產、人力、能耗等信息實現一體化管理.在項目施工完成后，BIM為業主建立該類產品結構化的數據庫，并根據終端客戶使用意見不斷迭代更新，優化產品設計和施工工藝，為后續開發同類產品提升競爭力，為業主持續創造價值.

結 語

BIM是建筑業與信息技術相結合的產物，其目的是借鑒制造業的做法，提升建筑業的信息化水平.在當前階段，選擇單元式建筑作為BIM實施的類型，可起到四兩撥千斤的效果，原因是單元式建筑可滿足BIM模型數據復用性的要求，一次建模反復使用，迭代更新形成成熟產品庫，為業主項目開發和管理工作提供有力支撐和顯著經濟效益.本文主要論述的是精裝修階段的BIM應用，其他階段或其他分部分項工程也可參考精裝修階段的應用，有針對性地制訂建模標準和策劃BIM應用，爭取早日實現建筑工程全生命周期BIM應用的美好愿景.