BIM 技術(shù)在建筑工程施工管理中的應(yīng)用分析

馬承毅

（中國建筑第六工程局有限公司，山東 濟南 250200）

隨著現(xiàn)代建筑不斷向信息化、智能化方向發(fā)展，BIM 技術(shù)已經(jīng)成為建筑工程建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用范圍不斷擴大，在應(yīng)對日益結(jié)構(gòu)化、復(fù)雜化的建筑工程建設(shè)方面有獨特優(yōu)勢。BIM 技術(shù)具有可視化、模擬性、協(xié)同性等優(yōu)勢，在建筑工程施工全生命周期中，能夠有效優(yōu)化施工準備、實施動態(tài)化施工模擬、加強施工全面管控，從而優(yōu)化施工質(zhì)量、加快施工進度、保障施工安全，促進建筑行業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。

1 BIM 技術(shù)簡介

BIM 技術(shù)是信息建模技術(shù)，用在建筑工程方面主要是利用已知數(shù)據(jù)對項目進行三維建模。利用數(shù)據(jù)信息來模擬建筑施工的過程，可以最大限度地模擬施工過程，并能模擬施工過程中的技術(shù)難點和對可能出現(xiàn)的安全隱患進行分析。這樣不僅可以分析出施工中的重難點，還可以縮短工期，保證工程質(zhì)量能通過驗收工作。BIM 技術(shù)可以輔助施工過程中的安全管理，將施工現(xiàn)場的安全設(shè)施構(gòu)件到軟件內(nèi)，可以了解施工現(xiàn)場安全設(shè)施是否符合有關(guān)標準。且BIM 技術(shù)還可以通過建模，隨時與實際建筑工程的進度進行比對，從而方便建筑項目管理人員和技術(shù)人員研究建筑項目的質(zhì)量和安全隱患，方便隨時了解建筑工程的情況。

2 BIM 技術(shù)在施工中應(yīng)用的優(yōu)勢

2.1 提升管理效率的需要

工程項目建設(shè)主要有現(xiàn)場勘查、主體設(shè)計、物料管理、工程施工、監(jiān)理、驗收等多個環(huán)節(jié)，而建筑施工是一切工程建設(shè)實施的主要階段，同時也是周期最長、安全管理壓力最大的階段。建筑項目施工具有一定的高危性和復(fù)雜性，最重要的就是要做好施工各主體的信息溝通，才可以做到施工過程中的高效協(xié)同。傳統(tǒng)的項目施工管理，雖然也有信息化的施工管理工具，但僅僅只是二維或三維技術(shù)，不能全面表達或查閱建筑項目的重要信息，對于現(xiàn)場的安全管理具有一定的局限性。施工圖紙多采用二維技術(shù)，僅僅是結(jié)構(gòu)設(shè)計難以展現(xiàn)建筑的參數(shù)信息，管理人員無法直觀地對建筑內(nèi)部和施工過程進行了解[1]。此外，在傳統(tǒng)的信息管理模式下，人工方式的信息傳遞和交流溝通效率低下，無法及時發(fā)現(xiàn)和處理施工過程中的問題和隱患，因此，建筑安全管理效率亟待提高。

2.2 節(jié)約材料，降低成本

材料成本在建筑成本中占據(jù)很大比例，在傳統(tǒng)的建筑工程建設(shè)中，由于管理模式和方法比較單一和粗放，造成材料不合理地使用和浪費，增加了工程的總造價。施工過程中，施工人員對于物料需求的預(yù)算誤差和規(guī)格設(shè)計偏差，產(chǎn)生了很多無用的邊角料，造成建筑材料浪費。采用BIM 技術(shù)的數(shù)據(jù)處理功能，通過專業(yè)軟件可以根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)計算出使用材料的規(guī)格和數(shù)量，然后根據(jù)材料清單進行下料，實現(xiàn)了對建筑材料的精準裁剪，提高了建筑材料的利用率，降低了施工過程中邊角廢料的產(chǎn)生率，顯著提高了建筑項目的經(jīng)濟效益。

2.3 科學(xué)管理的需要

在工程建設(shè)施工過程中，由于建筑項目工程量大、點多面廣，科學(xué)有效的管理體系是工程建設(shè)高效完成的保障。但是，在傳統(tǒng)的管理模式下，信息傳遞局限于二維設(shè)計圖紙，安全管理人員無法直觀有效地理解設(shè)計意圖，對工程細節(jié)或者注意事項采用文字進行標注，管理人員了解施工設(shè)計方案難度較大，導(dǎo)致設(shè)計與施工環(huán)節(jié)技術(shù)交底和信息傳遞效率低下，影響了施工的安全管理效率。基于BIM 技術(shù)搭建的數(shù)據(jù)信息平臺，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的動態(tài)化管理，確保工程數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性、全面性、一致性，參建各方在權(quán)限范圍內(nèi)可以及時查閱或者更新工程數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)處理和信息溝通的及時性。BIM 技術(shù)結(jié)合射頻識別等專業(yè)技術(shù)，可以實現(xiàn)對施工過程中的物料、機械、人員等進行動態(tài)跟蹤和管控，當(dāng)人員處于危險環(huán)境下或者現(xiàn)場存在安全隱患時，系統(tǒng)可以及時發(fā)出預(yù)警信息避免事故發(fā)生。BIM 技術(shù)的應(yīng)用提高了現(xiàn)場施工管理的規(guī)范性和科學(xué)性。

3 BIM 技術(shù)在建筑工程施工管理中的應(yīng)用分析

3.1 優(yōu)化施工準備流程

在施工準備階段，管理人員需統(tǒng)計人力資源、施工技術(shù)、建材設(shè)備等信息，并對各部門進行統(tǒng)一規(guī)劃和協(xié)調(diào)，詳細工作內(nèi)容包括確定施工設(shè)計方案、施工設(shè)備材料進出場計劃、施工進度等。

1.仿真模擬試驗。通過BIM 技術(shù)對建筑工程施工流程進行模擬，注重關(guān)鍵節(jié)點施工布局合理性的檢驗，若發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)場有出入之處，需進行細部調(diào)整，排除安全質(zhì)量隱患。

2.檢驗施工設(shè)計方案。傳統(tǒng)管理模式中對施工設(shè)計方案的檢驗多依賴于管理人員的工作經(jīng)驗和專業(yè)素養(yǎng)，在實際工作中會因個人工作疏漏和工作量大等問題造成檢驗工作不全面。應(yīng)用BIM 技術(shù)的可視化屬性，設(shè)計人員可與檢驗人員對方案進行檢驗，匯總風(fēng)險要素和存在的問題，基于BIM 模型對已有設(shè)計方案進行優(yōu)化[2]。

3.實地考察。施工單位需組織人員對工程現(xiàn)場進行全面考察，為建筑模型的創(chuàng)建提供數(shù)據(jù)支持。需注意的是，在實際工作中，需應(yīng)用BIM 信息模型對施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集與錄入，通過信息整合優(yōu)化作業(yè)模型，以保證模型的標準化。在創(chuàng)建標準化模型后，施工管理人員可經(jīng)過建筑構(gòu)造及碰撞試驗等工作確保施工安全與質(zhì)量。

3.2 工程量統(tǒng)計分析

建筑項目施工管理工作中，應(yīng)用BIM 模型便于工作人員獲取和提取相關(guān)的信息和資料，在模型中能夠直接形成較為完整且詳細的施工材料明細表，方便對于施工材料的管理，也能通過該模型了解到所需要的材料和設(shè)備等方面的內(nèi)容。此外，基于BIM 技術(shù)還能創(chuàng)建具備可視性的三維鋼筋結(jié)構(gòu)模型，相關(guān)的工作人員可以通過該模型實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的指導(dǎo)工作，可在很大程度上提升施工質(zhì)量和效率。項目在正式開展施工之前，可以通過BIM 技術(shù)對整個工程進行模擬和仿真，這樣就能全面地解決建筑在建設(shè)過程中或者投入使用時可能遇到的問題，做好實時預(yù)防，有效提高施工質(zhì)量，使得建筑項目更加順利地開展。

3.3 BIM 技術(shù)在安全組織管理中的應(yīng)用

隨著施工技術(shù)和施工設(shè)備的進步，建筑施工現(xiàn)場的環(huán)境安全等級得到了提高，但是安全管理手段和方法并沒有改進，仍然依靠管理人員的人工巡視監(jiān)管，并且依賴于管理人員的經(jīng)驗式主觀判斷能力，這些都嚴重影響了施工安全管理的整體效率。在建筑安全管理工作中引進BIM 技術(shù)，可以改變傳統(tǒng)的安全管理模式，通過對安全管理流程和細節(jié)重新設(shè)計，并采用數(shù)據(jù)算法，實現(xiàn)安全管理的細節(jié)流程化、資源配置最優(yōu)化，以較低的成本取得最優(yōu)的安全管理效果。對建筑施工過程的安全管理中涉及的問題跟蹤整改，傳統(tǒng)的人工管理無法對細節(jié)性問題做到監(jiān)督，BIM 技術(shù)通過數(shù)據(jù)對比和程序設(shè)置可以實現(xiàn)安全管理的精細化。基于BIM 技術(shù)搭建的模型可以實現(xiàn)對施工方案的模擬，實現(xiàn)對施工工序的碰撞檢測，并對施工方案進行優(yōu)化，實現(xiàn)施工中各工序和資源整合優(yōu)化，消除施工碰撞的安全隱患。同時BIM 技術(shù)與現(xiàn)場感應(yīng)技術(shù)相結(jié)合，可以實現(xiàn)對現(xiàn)場危險區(qū)域的實時監(jiān)測，當(dāng)施工人員與危險區(qū)域距離超過限度時，系統(tǒng)及時發(fā)出告警并提醒人員遠離危險。除此之外，基于BIM 技術(shù)的安全管理還可以應(yīng)用到水電施工、結(jié)構(gòu)、安裝等環(huán)節(jié)，確保施工組織更加科學(xué)合理、安全可靠。

3.4 施工進度管理

建筑施工中對于施工進度的把控是非常重要的，加強進度管理能夠最大程度保障施工在規(guī)定的時間內(nèi)完成。因此，為了確保建筑施工的管理目標有效落實，可科學(xué)地應(yīng)用BIM 技術(shù)。首先，運用BIM 技術(shù)對施工過程中的全部信息，包括施工環(huán)境、施工材料、施工方案、施工技術(shù)等進行全面復(fù)盤，運用技術(shù)分析及時發(fā)現(xiàn)建筑施工過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險因素，進而采取一系列防范措施，調(diào)整并改進施工技術(shù)，最大程度縮短實際施工與施工方案之間的差距。其次，影響施工進度的因素除了施工過程存在的潛在問題，還凸顯在管理層面上。通過BIM 技術(shù)可以促使部門間的協(xié)調(diào)組織能力得到提升，并建立三維建筑施工模型，能夠清晰了解與施工相關(guān)的信息，其包括人員信息、施工相關(guān)信息、施工各階段管理信息等，通過不斷調(diào)整優(yōu)化這些信息，將存在不合理的地方全部去除掉，并在實際施工中加強管控能力、提高施工效率，從而實現(xiàn)縮短施工周期的目標。

3.5 施工成本效益性管控

在BIM 模型中，結(jié)合施工設(shè)計與進度，能夠?qū)ㄖ镏腥魏我粋€構(gòu)件的成本信息進行完整、直觀的呈現(xiàn)，并且結(jié)合施工進度、質(zhì)量、安全等各方面要求，根據(jù)構(gòu)件工程量，制定合理的資金需求計劃。一方面，BIM 模型中包括建筑物全部數(shù)據(jù)信息，且覆蓋項目全生命周期，在其中進行施工成本管控，可以通過模型中工程量信息與材料、價格等內(nèi)容進行智能化連接，不用再進行人工成本核算，且能夠保證成本核算的精確性；另一方面，BIM 模型中的成本管理系統(tǒng)通過將成本信息與系統(tǒng)服務(wù)器對接，能夠?qū)崿F(xiàn)成本數(shù)據(jù)的自動化整理分析，并建立成本參數(shù)庫，為項目施工成本的動態(tài)化管理提供重要依據(jù)，最大限度優(yōu)化施工成本，提高成本效益性[3]。

3.6 施工質(zhì)量管理

為了最大限度地保障建筑施工的成果，需要全面化、精細化地加強建筑施工的管理力度，對于施工各環(huán)節(jié)的質(zhì)量問題開展管控工作。在這個過程中，應(yīng)利用BIM 技術(shù)對建筑施工的各個環(huán)節(jié)進行分析，在前期建模階段，提前對施工開展過程中可能存在的潛在問題展開調(diào)查，采取措施行動，對問題不斷優(yōu)化調(diào)整，增強立體模型在建筑施工管理中的現(xiàn)實意義，并且針對施工過程中存在的違規(guī)行為進行預(yù)估，促使管理者提前意識到這些問題，在實際施工中提前準備現(xiàn)代化管理手段應(yīng)對潛在問題，最大化地保障建筑的施工安全質(zhì)量。另外，借助BIM 技術(shù)可以預(yù)估并掌握建筑施工中的實際情況，通過模型的數(shù)據(jù)信息對施工圖紙進行優(yōu)化升級，對人員布局進行調(diào)整，加強施工管理，合理配置施工人員，促使其全面地參與到建筑施工中，同時加強管控，將潛在的施工質(zhì)量問題提前篩查出來，保證房屋施工建設(shè)在質(zhì)量與效果方面都能夠符合相關(guān)機構(gòu)的建設(shè)要求標準。并且不斷加強相關(guān)技術(shù)人員對BIM 技術(shù)的掌握與了解，通過定期開展培訓(xùn)，使工作人員充分熟練掌握BIM 相關(guān)技術(shù)，確保能夠通過數(shù)據(jù)指標清楚施工問題所在，從而展開相應(yīng)的施工流程，全方位提高建筑的整體質(zhì)量。

4 BIM 技術(shù)應(yīng)用體會與反思

通過對BIM 技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用分析可知，其在提高建筑工程施工整體效益方面具有顯著作用。但是，由于目前我國對于BIM 技術(shù)的應(yīng)用起步較晚，經(jīng)驗欠缺，因此在實際應(yīng)用中還可能出現(xiàn)一些問題，影響B(tài)IM 技術(shù)的深度應(yīng)用[4]。從實際情況看，BIM 技術(shù)在建筑工程施工應(yīng)用中，在各種技術(shù)問題方面的應(yīng)用已經(jīng)相對較為深入，能夠有效保障施工質(zhì)量、進度及安全，實現(xiàn)施工效益最大化。然而，在建筑施工項目整體統(tǒng)籌管理方面的應(yīng)用還相對薄弱。建筑工程施工過程涉及開發(fā)投資方、設(shè)計方、總承包、專業(yè)分包、監(jiān)理方、政府及相關(guān)部門等等，各方在項目建設(shè)不同時期均承擔(dān)著重要角色。在建筑工程施工管理中，利用BIM 實現(xiàn)各方的統(tǒng)籌管理，才能更好地實現(xiàn)BIM 技術(shù)在建筑施工中的整體應(yīng)用。因此，在未來研究中，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)重視應(yīng)用BIM進行項目統(tǒng)籌管理的研究，從而推進BIM 技術(shù)應(yīng)用體系與建筑工程建設(shè)全過程的深度融合，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)優(yōu)勢。

5 結(jié)語

綜上所述，BIM 技術(shù)的出現(xiàn)對傳統(tǒng)建筑工程的管理是一項革命性的革新，對建筑工程建設(shè)模式的改變具有至關(guān)重要的作用。在建筑工程中采用BIM 技術(shù)，不僅改變了傳統(tǒng)的建筑設(shè)計模式，提高了建筑項目信息的透明度，優(yōu)化了施工作業(yè)方案，避免了施工沖突和返工現(xiàn)象的發(fā)生；同時，其數(shù)據(jù)共享能力加強了各環(huán)節(jié)、各單位的信息溝通效率，提高了施工管理的精益化水平。BIM 技術(shù)將在廣泛應(yīng)用的同時，不斷進行完善與革新，推動建筑行業(yè)不斷向著科技化方向發(fā)展。