BIM技術在建筑工程全生命周期的運用

摘 要：隨著社會的發(fā)展和科技的進步，越來越多的先進技術被應用到建筑施工領域。BIM技術作為一種經(jīng)典的現(xiàn)代三維模擬技術，能夠在建筑工程全生命周期展現(xiàn)作用，有效提升生產(chǎn)效率。BIM技術在建筑工程管理運用的過程中，可幫助建筑工程的參建單位根據(jù)需求實現(xiàn)有效溝通，并利用其可視化功能，實現(xiàn)技術共享與數(shù)據(jù)分析。因此，在工程項目的發(fā)展過程中，無論是決策階段還是設計、施工和運營階段，都需要借助BIM技術的應用優(yōu)勢，促進建筑行業(yè)發(fā)展，提升技術的應用價值。

關鍵詞：BIM技術;建筑工程;全生命周期

中圖分類號：TU17 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1003-5168（2022）1-0105-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.01.023

The Application of BIM Technology in the Whole Life Cycle of Construction Engineering

QI Haichun

（Lanzhou Polytechnical College， Lanzhou 73005，China）

Abstract： With the development of society and the progress of science and technology， more and more advanced technology has been applied to the field of construction. BIM technology， as a classical modern three-dimensional simulation technology， can show the application role in the whole life cycle of construction engineering， and effectively improve production efficiency. In the process of the application of building management， BIM technology can help participating units of construction projects to realize effective communication according to their own needs， and make use of the visual function of BIM technology to share technology and data analysis. In the development process of engineering projects， whether in the decision-making stage， design stage or even construction and operation stage， it is necessary to realize the effective application of BIM technology， promote the development of the construction industry ， and improve the application value of technology.

Keywords： BIM technology; construction engineering; full life cycle

1 BIM技術在建筑工程中的運用現(xiàn)狀

我國傳統(tǒng)的工程造價管理流程煩瑣、工作重復，不僅對社會資源造成嚴重浪費，也使預期風險大大增加。當前，建筑工程項目中所謂全生命周期的造價成本管理活動，其實就是在項目資金確定的情況下用各種合理的方式進行高效的成本造價控制活動。這一管控活動主要包括前期規(guī)劃階段、勘察設計階段、施工階段、運行維護階段四個基本環(huán)節(jié)。BIM技術被開發(fā)出來后，具有整合數(shù)據(jù)信息的優(yōu)點，減輕了工程造價管理人員的負擔，也為企業(yè)節(jié)省了成本，其優(yōu)勢是應用先進的三維測量建立模型，對施工場地、施工時間、施工過程進行模擬，讓管理人員更直接地發(fā)現(xiàn)問題，同時也可以運用到其他領域。

目前，由于二維技術已經(jīng)逐漸無法在工程管理領域內適用，研究BIM技術和全生命周期造價管理是現(xiàn)階段最緊迫的任務，但在研究過程中遇到了諸多困難。一方面，是因為BIM技術在我國發(fā)展起步較晚，技術型人才嚴重不足，需要通過引進國外人才進行BIM技術管理和研發(fā)，但這種方法治標不治本，還會花費大量財力，在以后的建設中也可能會受到國外的諸多限制。另一方面，我國目前仍然處于BIM技術的發(fā)展階段，人才出現(xiàn)斷層，相關法律法規(guī)對這一方面也沒有規(guī)定，甚至其行業(yè)標準規(guī)范也是一片空白。僅從沒有行業(yè)標準這一點來看，不同公司對這一技術的研發(fā)就可能會出現(xiàn)矛盾，嚴重影響B(tài)IM技術發(fā)展。

2 BIM技術在前期規(guī)劃階段的應用

BIM技術可以應用在整體施工過程中，進行各方面的質量控制和施工系統(tǒng)管理，提升信息模型的應用效率，豐富數(shù)據(jù)采集工作，使各個階段的管理工作平穩(wěn)進行，并能及時發(fā)現(xiàn)問題，方便進行質量分析，為后續(xù)的數(shù)據(jù)管理工作提供有效保障。尤其是在建設工程項目前期規(guī)劃階段，利用BIM技術可以進行概念設計、規(guī)劃設計和場地的整體分析，選擇基本建筑方案，并將BIM技術作為項目決策的輔助性工具，利用BIM技術和GIS技術進行合理的項目規(guī)劃，充分實現(xiàn)施工場地項目資源周邊設施、管道線路的三維模型設計，確定具體的標高、走向等設計要素，避免在施工設計或建設過程中產(chǎn)生矛盾問題。該環(huán)節(jié)是決定投資問題走向的關鍵環(huán)節(jié)，所以在此環(huán)節(jié)中施工方和投資方必須認真磋商、仔細研究并做出合理的決策，在這個環(huán)節(jié)里施工方要拿出可行的有效方案，才能打動投資方，并且給投資方有一個評估計劃的空間，而且投資估算也是投資方做出決策的關鍵性影響因素[1]。方案的設計要基于項目的具體情況，基于國家標準以及特殊需求等一系列的指標和要素，設計一個切實可行的預估方案。方案內容要涉及工程的各個細節(jié)，其中包括了土地征用與征用后的善后成本費用、基礎施工設備和材料成本、基礎設施使用的維護修繕成本以及后期管理和交付流程所需的費用等。

3 BIM在勘察設計階段的應用

在工程勘察設計階段，可利用BIM技術的碰撞檢查功能和三維管道綜合分析功能，減少設計與施工矛盾，提升設計圖紙的準確性，為后續(xù)決策工作提供更有說服力的指導文件，方便設立未來階段的工作原則和管理標準。在勘察設計階段，由于任務處在工程的前期準備工作中，需要規(guī)劃工程建設方案，而這也是整個工程的命脈與核心，設計的合理性對于整個過程的各個部分都發(fā)揮著重要的作用。工程的建設規(guī)模、施工期限、成本報價、質量保證、施工難度、人文因素都涉及其中，牽一發(fā)動全身。正是由于設計工作如此重要，所以設計策略的選擇將對整個工程的建設產(chǎn)生重要的作用。施工方要堅持實事求是、仔細考察、統(tǒng)籌考慮原則，盡可能拿出最優(yōu)方案，最大限度地滿足投資方對于工程建設情況的預期。設計方必須要在研究的基礎上不斷進行設計方案的優(yōu)化，解決出現(xiàn)的問題并對潛在的隱患加以防范，在此基礎上進行高效的施工計劃設計，把建設成本控制在合理范圍之內。

3.1 實現(xiàn)多方面分析設計

勘測單位需要到計劃施工地帶進行數(shù)據(jù)搜集，快速得到三維地質模型，并根據(jù)地質模型的三維展示效果設計項目圖紙，開展各方面的分析工作，包括視覺效果分析、日照模擬分析、節(jié)能模擬分析、緊急疏散分析、碳排放分析。在BIM技術的協(xié)同應用過程中，將所有分析系統(tǒng)融入同一模型中，實現(xiàn)各個系統(tǒng)的協(xié)同交流，促進業(yè)主和施工單位多方溝通和交流發(fā)展，避免產(chǎn)生摩擦導致設計效率降低。

3.2 建筑可視化

在BIM技術的三維立體實物設計過程中，可以看到項目設計和施工乃至運營的各個方面。根據(jù)項目發(fā)展和決策溝通，選擇合適的交流形式，制定合理的決策性管理方式，應用BIM技術能夠體現(xiàn)有效的交流過程和管理結果。BIM技術最有效的特點是三維可視化，能夠體現(xiàn)在不同階段，也能減少施工返工的可能性，盡可能提升施工方案的技術效率，解決施工設計和各個施工過程中的管理問題[2]。

3.3 設計校審

利用BIM技術進行二維模式的技術分析會發(fā)現(xiàn)許多技術問題。在傳統(tǒng)工作模式下進行二維技術圖紙的審查工作，難以發(fā)現(xiàn)三維空間建設問題。利用BIM技術可以實現(xiàn)三維空間角度的技術分析，不同建筑結構之間的關系能夠利用BIM技術的碰撞檢測功能進行有效查看，及時發(fā)現(xiàn)圖紙中存在的問題。另外，利用BIM技術可進行校核，也可以在三維模型中實現(xiàn)漫游審查，以第三視角來進行內部審查，能夠發(fā)現(xiàn)真空狀態(tài)下設備管道和各種配件的安裝操作和預留空間設置，觀察是否缺乏合理的管理之處，避免因技術問題出現(xiàn)施工返工現(xiàn)象，找準合適的BIM技術處理方式。

4 BIM在工程施工階段的應用

施工階段涉及內容煩瑣，關系到整體施工進展。BIM技術能夠為施工過程提供精準數(shù)據(jù)和有效檢查，實現(xiàn)各方面的綜合管理，結合各個階段的工作需求，融合現(xiàn)代材料管理發(fā)展要求，實現(xiàn)施工全過程的動態(tài)管理，培養(yǎng)施工團隊的技術應用能力和整體發(fā)展能力，為未來施工發(fā)展奠定基礎。如果說設計是工程前期準備的靈魂，那么施工過程就是靈魂的載體。設計是理想的施工狀態(tài)，而施工的實際意義就是盡可能實現(xiàn)設計的理想化。施工工程要踐行計劃的要求，國家專業(yè)的標準限制和施工實際的管理工作將設計計劃變成現(xiàn)實[3]。而受到眾多現(xiàn)實因素的影響和限制，實際施工中往往會面臨巨大的挑戰(zhàn)，甚至是能夠動搖設計根基的問題。現(xiàn)場施工活動也可能會受到很多不確定性因素的影響，還包括一些不可逆的突發(fā)現(xiàn)象，如暴雨、暴雪等諸多自然現(xiàn)象，這時施工活動就會停滯，更有甚者還會對工程的建設造成巨大的負面影響。成本預算將難以把握，整個工程中成本消耗量最大的階段也就是這個階段，其不確定性會給整個施工工程造成較大的影響。所以做好應急后備計劃設計是十分有必要的，這樣可以在出現(xiàn)問題時，盡量減少對工程建設的影響。

4.1 工程量精確統(tǒng)計

在應用BIM技術的過程中，可以及時進行工程量的精準測算，并且提取工程凈量作為后續(xù)建筑的參考依據(jù)。在計算工程量的過程中，需要BIM技術提供任意部位的工程量數(shù)據(jù)與材料消耗進行分析比對，實現(xiàn)質量材料應用的整體控制，根據(jù)成本預算進行造價方面的有效管理，避免出現(xiàn)超出預算的問題。在原材料使用過程中，可針對成本的分析管理問題進行合規(guī)情況分析和技術分析，避免出現(xiàn)大規(guī)模的材料虧損問題。

4.2 技術管理和變更管理

利用BIM技術可以實現(xiàn)模擬化施工管理，通過專業(yè)的技術管理，將技術施工轉變?yōu)閯討B(tài)的視頻動畫，讓技術人員和施工人員同時觀看，實現(xiàn)有效的技術交底。此過程中可以展現(xiàn)整個施工過程中的變化，避免因施工細節(jié)不清晰導致技術交底不完善造成后續(xù)的施工管理問題，也可以將技術圖紙與BIM技術模型進行有效關聯(lián)，將某一細節(jié)充分結合起來，若圖紙發(fā)生技術變更，要在BIM技術中及時更改記錄，將更改的數(shù)據(jù)信息儲存起來，方便為后續(xù)竣工模型提供電子數(shù)據(jù)，也方便管理人員進行未來階段的技術管理。對施工來說，技術變更會對施工進度和施工質量產(chǎn)生影響。

4.3 進度管理和質量管理

利用BIM技術實現(xiàn)協(xié)同管理，將不同的管理內容拆分成不同任務，以進度管理計劃為動力，促進相關工作的有效進行，建成三維模型實現(xiàn)動態(tài)變化的實時處理。在BIM技術中，可以應用的技術很多，包括可視化技術、施工模擬技術、施工漫游技術。能夠提升材料管理者和施工者的溝通效率，比如在施工過程中，要進行建筑主體的鋼筋結構的安裝控制，要及時做好施工區(qū)域的定點排查，將檢查數(shù)據(jù)反饋給工程部門和安全管理部門，進行鋼筋綁扎施工，做好有效糾正，避免出現(xiàn)安全問題。

4.4 安全管理和驗收管理

在項目施工過程中進行安全管理和實現(xiàn)可視化的有效管理，可利用BIM技術促進安全管理與三維模型的有效結合。將現(xiàn)場應用問題直接對接BIM技術模型檢查危險來源，降低危險系數(shù)及時辨別風險問題，技術工作人員可以進行技術分析和技術引導，促進相關工作的有效進行。解決可視化管理過程中出現(xiàn)的問題，實現(xiàn)“防患于未然”，促進BIM技術的應用。

在工程的竣工驗收階段，利用BIM技術模型進行模型驗收，將施工管理的整體數(shù)據(jù)應用到系統(tǒng)中，形成數(shù)字化資產(chǎn)以便進行后續(xù)的運營管理，也可以及時檢測到有效數(shù)據(jù)，方便進行后續(xù)運營保障[4]。

5 BIM在運營維護階段的應用

在運營維護階段，可利用BIM技術進行多方面的系統(tǒng)化管理，轉變數(shù)字化模型，要求BIM技術模型能夠承擔建筑產(chǎn)品的運營管理，滿足運營管理需求，提供安全有效的運營管理服務。這是整個工程的收尾階段，這個階段涉及工程完成后的驗收、檢查、結算、善后等工作，牽涉多方的經(jīng)濟利益。竣工結算也是整個工程最終造價成本最直觀的體現(xiàn)。許多大型項目施工的周期長，涉及機關單位和人員眾多，所以這個環(huán)節(jié)的處理難度相當大，稍不注意就會造成計算失誤，影響到整個工程的驗收工作。并且，該環(huán)節(jié)涉及額外費用，許多資金問題可能比較復雜，所以在此階段必須要認真核查，特別是在工程量與施工單價的對比問題上不得馬虎，要切實保護自身利益。

5.1 隱蔽工程管理

可利用BIM技術開展隱蔽工程的有效管理，隱蔽工程是難以體現(xiàn)具體建設結構和建設進度的工程，可以通過BIM技術展現(xiàn)可視化三維模型，及時調查相關信息，比如在裝修過程中可以及時獲取管道路線圖，明確承重墻質量承載的具體性質。

5.2 空間管理

空間管理主要是進行建筑內部各方面子系統(tǒng)的協(xié)調管理，包括照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)。利用BIM技術，實現(xiàn)空間系統(tǒng)的整體化管理，可以將原有的信息編號形成三維信號或三維模型，方便進行查詢。如果出現(xiàn)消防報警信號，能夠及時進行有效定位，還能查看疏散通道和急救設施，也可在日常管理過程中體現(xiàn)內部設施的可視化管理作用。將傳統(tǒng)建筑信息應用在二維圖紙的管理過程中，并且結合機電設備的操作手冊，經(jīng)過專業(yè)維修人員的考察與核實，進行維修策略的有效決策。

5.3 安防管理

在開展安防管理師或利用BIM技術展現(xiàn)真實的安防系統(tǒng)管理模式顯示監(jiān)控設備中的每個流程，要針對三維模型的內部監(jiān)控區(qū)域，尤其是隱蔽區(qū)域和監(jiān)控死角進行有效管理。及時體現(xiàn)視頻的實時信息，體現(xiàn)視頻設備的應用優(yōu)勢并做好視頻設備的跟蹤記錄。要展現(xiàn)門禁管理應用，在建筑物內的各個角度，利用點擊門禁模型，能夠及時展現(xiàn)門禁的數(shù)據(jù)信息，支持查看當天通過記錄和歷史通過記錄，也支持工作人員進行反向查詢，觀察模型建筑內部人員的行動軌跡。

5.4 應急管理

利用BIM技術可以實現(xiàn)應急預案管理和應急指揮，引導建設管理部門做好應急預案，并且融入到BIM技術平臺中。在三維模型中實現(xiàn)應急演示，協(xié)助管理人員共同展開應急管理流程，在總控平臺采用多屏聯(lián)動，實現(xiàn)應急管理機制的聯(lián)動響應作用[5]。應用BIM技術可以展現(xiàn)不同形式的報警系統(tǒng)，如集成感應系統(tǒng)、防爆警察系統(tǒng)，及時進行溝通調整問題。針對BIM技術的三維模型，模擬疏散應急救援過程，針對應急方案的各項內容落實與模擬演變，促進工作的真實情境創(chuàng)設。

5.5 能耗管理

利用BIM模型平臺進行節(jié)能技術的模擬演示，展現(xiàn)應用設備的狀態(tài)和消耗能源的預警，體現(xiàn)采用設備的節(jié)能環(huán)保數(shù)據(jù)，充分實現(xiàn)在建筑工程中的節(jié)能管理功能。模擬到BIM技術模型上，充分實現(xiàn)直觀化體驗，搜集有效數(shù)據(jù)，并了解能源消耗的具體狀態(tài)，在具體收集數(shù)據(jù)的過程中發(fā)現(xiàn)異常問題，自動發(fā)出預警信號即可觸發(fā)應急模式，方便管理人員找到問題發(fā)生區(qū)域，提升解決問題的效率，針對能耗數(shù)據(jù)進行更全面的有效分析。

6 結語

BIM技術在我國建筑行業(yè)有廣泛的應用，但和其他國家相比依舊有很大的發(fā)展差距。在現(xiàn)代信息技術的發(fā)展過程中，BIM技術在工程的全過程應用管理中，要呈現(xiàn)更加重要的發(fā)展作用，就需要將BIM技術的應用價值充分體現(xiàn)出來，在此背景下加強國內的工程管理工作。

參考文獻：

[1] 李鵬.BIM技術在房建工程施工中的研究及應用核心探索[J].中國住宅設施，2021（8）：113-114.

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[3] 夏洪偉.房屋建筑現(xiàn)場施工技術質量管理的分析思路[J].四川水泥，2021（4）：232-233.

[4] 劉萍.基于BIM的綜合管廊全生命周期智慧管控分析[J].低碳世界，2021，11（2）：173-174.

[5] 白佳敏.全壽命周期視角下商業(yè)地產(chǎn)項目運營維護階段成本管理研究[D].蘭州：蘭州理工大學，2017.

收稿日期：2021-12-02

作者簡介：戚海春（1984—），男，本科，講師，研究方向：建筑節(jié)能技術。

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