建筑工程中BIM技術的應用與發展趨勢分析

丁長江

中鐵十五局集團城市建設工程有限公司 河南 洛陽 471000

隨著我國建筑領域BIM技術的逐步發展，BIM技術通過參數模型整合工程信息，改變了工程建設、設計和維護的傳統模式和方法，有利于工程的盈利能力、精細管理、效率，質量保證和投標。通過視覺技術手段，保證整個施工管理的安全性和質量，降低施工管理的經濟成本，切實滿足當前建筑工程質量需求，促進建筑工程領域穩定發展。BIM技術在我國建筑行業的應用處于初級階段，必然會出現問題。建設企業要從轉變思維入手，借鑒相關政策措施，采取措施規范自己的建設過程，提高BIM技術的應用效率，尋找發展方向的信息化，及時轉變發展戰略，打造高端BIM應用，提升市場競爭力。

1 BIM技術

1.1 概述

BIM翻譯成漢語為建筑信息模型，是一種集成的信息技術，能夠滿足建筑信息、性能等方面的不同專業要求。將建筑項目的決策、設計、施工和運營的所有信息綜合到一個涉及各方的建筑模型中，參與工程建造的人士，即政府當局、業主、規劃師、建造商、用戶等。能夠通過綜合信息實現從建筑工程到建筑物拆遷整個生命過程中的業務管理和信息共享，通過BIM技術獲得的數據，為項目施工各方的互動提供了平臺。在施工中采用BIM技術可以大大提高建筑產品的質量和性能，并在整個工程生命周期內減少誤差和風險，節約施工成本。

1.2 運作形式

與一般的3D仿真建模軟件不同，BIM技術的功能與運作形式不同。BIM技術主要用于將建筑物和輔助設備分為許多虛擬組件，如地基、柱、梁、窗戶、樓梯、衛生設備等。各種虛擬組件不僅包括三維外觀，還包括尺寸、材料和模型等零件屬性數據。利用這些虛擬組件，BIM模型負責人可以設計計算機虛擬空間中的建筑物。此外，由于組件具有詳細的屬性，設計元素可以模擬家具的照明和配置，與用戶溝通，優化設計。此外，一些專業人員可以將空間配置、結構分析、機電系統整合到實際施工前。檢查樓梯凈高和重疊管道，是否有缺陷或碰撞。為避免建筑工程中重復進行，可以大大避免人力和財政資源的浪費。

2 BIM技術的特點

2.1 協調性

在我國建筑業中，BIM技術具有高度的工作協調性，因此，建筑工程署必須不斷加強各部門之間的溝通，以確保工程安全順利進行。項目，并在項目出現問題后及時協調解決相關問題。運用BIM技術改進工作協調，保證工作協調發展，提高工作效率和質量，確保內部結構一體化并發揮其重要作用。

2.2 模擬型

模擬不僅模擬建筑模型，而且模擬建筑中不存在的東西。在BIM設計中，可以進行虛擬實驗來模擬設計所需的內容，使設計人員能夠第一時間發現問題和不足，并進一步完善設計[1]。

2.3 可視化

在BIM技術并不普遍的情況下，施工圖是由許多設計人員繪制的，當建筑商根據工作圖紙設計工程時，可能會出現一些不完善之處，也可能出現圖紙紕漏，而這些又伴隨著許多只按設計圖紙工作的施工人員，很難及時發現一些圖紙問題。但是，在使用BIM等技術時，可以根據其視覺技術特性直接建立立體建筑模型，因此，在施工中可以獲得很多方便，提高立體建筑的施工質量，同時也提高了施工效率。

3 建筑工程管理中存在的問題

建設項目管理涉及多個專業領域，管理內容多樣復雜。在具體管理方法的實施過程中，出現了導致管理效率低下的各種問題。主要問題概述如下：

在施工過程中，有許多負責任的參與者，在施工過程中，出現了關系、參與、互動等諸多問題，導致了不合理的結果。一些負責任的當事方未能在工作中密切合作，造成了延誤。如果對方為了逃避責任而互相爭執，可能會出現嚴重的工程質量問題。

建筑工程各方面可能是個人或小型建筑工人，能力有限，支援機制不足，技術手段不足，施工質量不理想，材料風險預測和質量控制不足，施工質量難以達到，直接影響工程質量目標的實現。

建筑項目管理是一個跨部門互動的過程。各部門之間缺乏適當的信息交流機制，各部門和其他建筑單位以及信息傳遞不及時給項目管理和協調帶來了嚴重問題[2]。

BIM技術和大數據集不發達，效率低下。由于科技突飛猛進，特別是建筑業采用BIM等先進科技，信息化和智能化取得了突飛猛進的進步，取得了更高的成果。盡管如此，BIM技術的有效性仍然無法充分展示，它的使用和投資對建筑業的BIM技術影響較小，并且迫切需要提高建筑項目管理過程中BIM技術的使用效率，以及目前改進BIM信息處理，特別是通過建立BIM信息交互方案，促進信息集成，展示信息價值，確保BIM技術與建設項目管理的和諧發展[3]。

定價標準、激勵機制及信息安全等政策標準有待完善。在政策方面，我國目前實行的BIM技術標準主要是為了利用這一技術，雖然其中心技術開發體系尚未完善；由于價格定義模糊、缺乏制裁制度等嚴重問題，BIM技術的使用受到阻礙。在需求方面，盡管有許多需求，BIM技術的快速發展，單個請求的更新速度緩慢，無法跟隨BIM技術的發展，BIM技術發展的嚴重障礙，缺乏與CIM平臺匹配的信息驗證，結論和結論標準之間缺乏一致性，缺乏重要的一般性技術程序。

4 BIM技術在建筑工程施工中的優點

BIM技術在施工過程中起著重要作用。在實踐中，BIM技術具有以下優點。一是三維顯示，優化施工管理。在施工過程中，傳統的施工方案或計劃往往有一定的局限性，很難想象直觀的經驗，同時也反映了建筑工程的重點和難點。利用BIM技術，可以將平面圖轉換為視覺三維圖像，便于對設計方案進行總體觀察和分析，它還為建筑過程和過程創造了重要的先決條件。二是測量速度快，優化了信息處理效率。建筑工程是一個復雜的綜合工程系統，在施工過程中可以產生更多種類的信息，這是建筑過程的一個明顯表現。不過，長期以來，這類資料的使用并不足夠廣泛，亦明顯難以全面反映建筑工程的進度。基于BIM技術，可以獲得完整、快速的施工信息摘要，為施工工作提供重要幫助。三是優化資源配置，提高建設效益。在施工過程中，積極運用BIM技術對施工資源和進度進行綜合控制，提前準備好相關材料和機械設備并進行管理，優化資源配置，有效避免不必要的資源浪費，總體上提高施工速度和效益。

5 建筑工程項目管理中BIM技術應用的具體分析

5.1 建模

目前，BIM建模的主要應用包括Revit Autodesk、中國建科院的PKPM、廣聯達等。每個行業或公司的建模軟件的優缺點各不相同，而且用戶通常會根據他們的實際需要來選擇它。

5.2 施工場地總平建模

施工總體布局方案前期規劃是整體施工的重點，考慮到材料堆放、通道安全布置，機電設備布置、塔式起重機、電梯施工等大型機械安裝場所。施工現場規劃和布置的合理性和可預測性直接取決于整個施工期間的進度，為有效避免整體建筑計劃的修訂及規劃工作出現延誤，以致時間及費用增加或浪費，BIM可以在設計前對施工現場的總體規劃和布局進行建模[4]。

5.3 施工環節的進度管理

施工項目管理是一項非常復雜、全面的工作，局限于施工規模、過程和周期。其他主要客位因素，對施工項目的實際管理設置了諸多障礙，不利于過程管理。BIM技術的應用主要基于設計參數建立三維模型，提高了工作效率。此外，三維模型的構建完全控制了員工的日常工作內容，確保了這一過程中人員和資源的合理配置和適應，進一步提高了設計的效率和質量。

5.4 施工環節的成本管理

成本管理也是建筑項目管理領域的一項重要工作.有效的成本管理可以進一步降低不必要的成本，保證企業的經濟效益，促進企業的良好發展。BIM應用程序主要面向動態成本管理，以提高成本管理的及時性。有鑒于此，BIM技術的應用在一定程度上提供了成本預測和控制，通常確保財務和項目關系正常運作。作為這一過程的一部分，公司需要利用BIM技術建立項目成本管理數據庫，以確保信息和網絡技術的改進和合理化[5]。

5.5 運營與維護階段

BIM技術允許將項目的所有數據合并到一個共享平臺上，從而在運行階段支持項目管理，例如通過使用BIM技術管理隱藏項目。建筑工程中看不見的部分使得建筑的維護后變得更加復雜，但是BIM技術的視覺特征可以很容易地顯示內部環境，例如，在裝修過程中，可以很容易地控制內部管道的方向和墻壁的特性。

6 BIM技術在建筑工程中的應用

6.1 BIM技術在決策階段的應用

在整個生命周期的施工管理過程中，決策階段是最重要的，對后續工作有直接影響建筑。在決策階段引入BIM技術工具，可以詳細分析氣候環境、地質和水文狀況，施工現場的環境參數等要素，控制施工過程中的局部實際，并了解施工因素，以有效降低工作難度。明確規范建筑工程設計施工的相關因素，建立完善的建筑決策數據庫。

6.2 BIM技術在施工階段應用

在施工階段引入BIM技術，將通過三維成像技術演示施工項目圖紙，確保整個建筑項目的真實性。引進4D仿真技術手段，合理配置控制施工現場的各個施工環節，將確定施工過程中的復雜操作程序，得到最佳施工方案，提高施工立體效果，及時發現潛在的施工問題。結合施工工程設計圖紙，準確預算各項施工項目，將圖紙的設計、施工和安裝緊密結合，為建立可視化模型，及時發現預算中可能出現的環節疏漏，控制工作量，提高預測精度。

利用BIM技術，可以對不同建筑材料的具體位置進行科學的安全規劃和評估，以及建筑機械設備。最后，BIM技術還可以利用新的SOPS數據庫分析潛在特殊安全威脅的數據，以自動設計更具針對性及特別的安全建筑解決方案，并定期進行實時安全搜索，直至直到完全消除所有安全威脅。

BIM技術也可用于建筑工程的資源節約和成本管理。在建筑成本方面，可以利用BIM技術開發材料管理和商業成本管理系統。（1）物資管理系統。有了基本數據，BIM技術就可以建立一個數據管理平臺，從而準確地預測工作量。據介紹，采購處將對物資采購采取更加明確的態度，以避免采購過多，同時更嚴格地控制成本，避免出現問題，浪費。（2）商業成本管理。在施工過程中，通過BIM系統可以對施工成本和計劃成本進行詳細的比較分析，如果超支，還可以找到相關數據，找出具體原因，幫助管理層優化施工過程，提高建筑成本管理水平，降低總成本。

6.3 BIM技術在竣工階段應用

將BIM技術引入建筑工程中，收集工程各個環節的數據，并利用BIM技術完成數據信息交換和分析等。結合驗收，根據工程施工指標，檢查工程進度，改進工程數據管理，提高相關數據的準確性和可靠性。此外，BIM技術還可以快速計算總成本和單位成本，在項目實施的各個階段實施嚴格控制，提高項目管理水平。

7 BIM技術的應用趨勢

在BIM技術的研究和應用方面，我國起步較晚，技術成熟度及其傳播水平稍低。在建筑業，如果說CAD的應用是第一次技術革命，那么BIM的應用則是第二次技術革命，其意義不言而喻。在這種情況下，我國應增加產能，深入研究BIM技術，探索一套實用技術，與我國建筑業的發展相適應。在技術引進過程中，要不斷總結完善，充分發揮BIM技術對建筑業發展的優勢。

在大數據時代，信息資產的價值上升。BIM技術可以實現信息、數據和圖形的有效轉換，展示了建筑施工人員棉簽上三維模型形式的大量數據信息，有效降低不同單位和部門之間的通信成本，為項目管理決策提供信息支持，并利用相關軟件準確分析現有項目管理的不足設計和施工方案，優化設計圖紙和施工組織，有效規避施工風險，避免因質量不理想而退回的情況，大大提高了建筑成本與預期價格的一致性。

BIM的發展應該帶來建筑業的新革命。隨著BIM的研發和應用不斷深入，建筑行業的分工將不斷深化，實現設計協同，三維環境中的控制和操作。隨著通訊及電腦科技的發展，建造業的效率必然提高，日后預料BIM技術的發展將呈現以下趨勢。

7.1 移動終端的應用

隨著互聯網和移動智能終端的普及，人們可以隨時隨地獲取信息。在建筑方面，這些流動裝置日后會配備建筑事務監督人員等，能夠在工作場所進行管理。

7.2 無線傳感器網絡的普及

控制，無線傳感器放置在建筑物的各個角落，控制濕度、空氣質量、溫度等。結合采暖、通風、供水等控制信息。

7.3 數字化、云計算的應用

通過對橋梁、道路等進行激光掃描，可以在這個交互的三維空間中工作。結構分析、功耗分析需要云層處理分析，才能計算出強大的計算能力。甚至可以實時實現生成和分析過程，幫助設計人員實時比較各種設計和解決方案，取決于他們的喜好。

7.4 扁平化協同模式

BIM的實施要想有效，就必須通過設計能夠導致原來的設計師、工程師、承包商和業主之間的互動將變成一種平衡的管理風格，實現共同成果、有各方參與，使BIM能夠在項目的整個生命周期中獲得最大的回報。

8 結語

總而言之，BIM在我國的全面應用將極大地促進建筑企業的發展，大大提高總承包和整個工程的質量和施工速度，集中控制，有效降低施工成本，有效的施工安全風險提前管理。BIM作為一種貫穿建筑全生命周期的信息收集方法，可以促進建筑過程朝著提高效率的方向發展，機械化和簡化以及施工技術變革的實施，對施工企業的可持續發展產生了積極影響。因此需要大力推進建筑工程中BIM技術的應用與發展，提升建筑工程進度管理、安全管理、成本管理水平，實現管理信息共享，提高建筑工程的整體質量。