淺析BIM、CIM在工程建設(shè)中的應(yīng)用

李 勇

（中電建生態(tài)環(huán)境集團(tuán)有限公司，深圳 518102）

0 引言

BIM 為建筑信息模型，通常指將設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行三維虛擬數(shù)字化，常應(yīng)用于工程規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、制造、施工及運(yùn)營(yíng)維護(hù)等全生命建設(shè)周期。CIM 為城市信息模型，是以城市信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立起三維城市空間模型和城市信息的有機(jī)綜合體，是智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。狹義上講CIM 相對(duì)BIM 更加“廣泛”，在實(shí)際應(yīng)用過程中，BIM 通常為CIM 提供重要數(shù)據(jù)，BIM類似某領(lǐng)域某項(xiàng)專業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，兩者存在一定的差異，同時(shí)也有相當(dāng)程度的相似點(diǎn)。本文對(duì)BIM、CIM 在工程建設(shè)中的應(yīng)用內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 BIM在工程建設(shè)中的應(yīng)用

1.1 BIM應(yīng)用目標(biāo)

1.1.1 項(xiàng)目技術(shù)管理目標(biāo)

工程建設(shè)過程中，將BIM 技術(shù)運(yùn)用到項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工的協(xié)調(diào)、深化設(shè)計(jì)、成果質(zhì)量控制、優(yōu)化施工計(jì)劃、重大方案模擬論證、可視化模型指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工等方面，確保其有效性。

1.1.2 項(xiàng)目綜合管理目標(biāo)

運(yùn)用BIM技術(shù)提高信息化管理水平，提高管理工作效率。在施工全過程中對(duì)深化設(shè)計(jì)、施工工藝、工程進(jìn)度、施工組織及協(xié)調(diào)配合方面高質(zhì)量運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬管理，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目管理由3D向4D、5D發(fā)展，提高本工程信息化管理水平，解決信息共享問題，最終形成本工程全生命周期實(shí)施管理數(shù)字化信息模型。

1.1.3 項(xiàng)目創(chuàng)優(yōu)及創(chuàng)新目標(biāo)

結(jié)合自身項(xiàng)目BIM 應(yīng)用特點(diǎn)，積極參與國(guó)內(nèi)各類BIM 大賽和模范觀摩基地的評(píng)選，一方面是對(duì)自身成果的檢驗(yàn)，另一方面也是通過大賽和觀摩的形式積累社會(huì)效益，提升項(xiàng)目形象。在創(chuàng)新方面，通過科技論文或課題研究、工藝工法創(chuàng)新等，探索基于BIM 技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、AI、3D打印等技術(shù)的融合應(yīng)用。

1.2 BIM應(yīng)用方向及內(nèi)容

1.2.1 項(xiàng)目工程前期構(gòu)建的應(yīng)用

BIM 小組構(gòu)建辦公生活區(qū)的三維模型，可提前在項(xiàng)目修建前通過BIM 技術(shù)進(jìn)行三維模擬建造，構(gòu)建項(xiàng)目不同施工階段現(xiàn)場(chǎng)平面的三維布置圖。

1.2.2 項(xiàng)目工程施工階段的應(yīng)用

（1）BIM 應(yīng)用于項(xiàng)目工程土建。建立項(xiàng)目工程所有建筑物三維模型；通過建模的過程對(duì)施工圖紙進(jìn)行詳細(xì)審查，發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)調(diào)整；針對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)的技術(shù)方案和技術(shù)交底進(jìn)行三維模型構(gòu)建，通過動(dòng)畫模擬的方式對(duì)施工工序進(jìn)行詳細(xì)的拆分，對(duì)班組和工人進(jìn)行圖紙和BIM 三維可視化模型交底；建立施工現(xiàn)場(chǎng)安全文明施工場(chǎng)地布置三維模型；建立項(xiàng)目城市公園、建筑等模型。

（2）BIM 應(yīng)用于項(xiàng)目工程機(jī)電。建立項(xiàng)目工程所有地上、地下機(jī)電三維模型；進(jìn)行機(jī)電管網(wǎng)綜合排布，優(yōu)化機(jī)電安裝設(shè)計(jì)；對(duì)優(yōu)化后的機(jī)電排布進(jìn)行碰撞檢測(cè)試驗(yàn)，不斷完善機(jī)電模型；建立機(jī)電三維模型通過和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的對(duì)比進(jìn)行凈空、凈高分析，合理利用已有的空間優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

1.2.3 項(xiàng)目工程裝飾裝修階段的應(yīng)用

通過建立工程裝飾裝修模型，構(gòu)建出整個(gè)建筑物的外立面裝飾模型，做出整個(gè)建筑樓內(nèi)及公區(qū)地磚按設(shè)計(jì)要求的模型，通過BIM 技術(shù)對(duì)其進(jìn)行預(yù)排布，減少返工量、節(jié)約材料、控制成本；對(duì)建筑所有門窗洞口進(jìn)行尺寸化預(yù)排布，減少施工中的偏差，減少以后可能會(huì)產(chǎn)生的洞口踢打工作。

1.3 BIM組織框架及崗位職責(zé)

建設(shè)單位應(yīng)成立BIM 技術(shù)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)（如圖1），由建設(shè)單位工程技術(shù)負(fù)責(zé)人擔(dān)任BIM 團(tuán)隊(duì)總負(fù)責(zé)，并設(shè)置BIM 負(fù)責(zé)人一名，專職指導(dǎo)并帶領(lǐng)BIM 工作團(tuán)隊(duì)完成BIM施工模型建立、維護(hù)、應(yīng)用及協(xié)調(diào)管理等工作。

圖1 BIM組織機(jī)構(gòu)圖

1.4 BIM實(shí)施工作流程

1.4.1 BIM實(shí)施總體原則

在建設(shè)單位設(shè)立BIM 工程部，BIM 工程部由BIM經(jīng)理、BIM 協(xié)調(diào)員和BIM 技術(shù)團(tuán)隊(duì)組成，在項(xiàng)目實(shí)施全過程中，收集并整理建立BIM 模型所需資料及信息，及時(shí)維護(hù)及協(xié)調(diào)，輔助整合各分包單位深化完成后的BIM模型。

在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置BIM 現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)，是保證整個(gè)工程項(xiàng)目順利進(jìn)行，并最終成功實(shí)施BIM 的關(guān)鍵因素，每個(gè)項(xiàng)目都有眾多的參與方，如何進(jìn)行高效的協(xié)調(diào)是關(guān)鍵。BIM 現(xiàn)場(chǎng)配合措施應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目本身的特點(diǎn)和實(shí)施形式而制定，盡可能地達(dá)到提高工作效率，保證信息暢通。對(duì)圖紙核驗(yàn)、深化設(shè)計(jì)、進(jìn)度計(jì)劃、施工方案、材料管理、設(shè)計(jì)變更、系統(tǒng)調(diào)試、集成交付等方面落實(shí)BIM 應(yīng)用目標(biāo)。統(tǒng)籌管理各分包方施工深化設(shè)計(jì)模型和施工過程模型，方便各專業(yè)間模型互用，對(duì)各專業(yè)分包單位進(jìn)行工程綜合管理。

1.4.2 BIM深化設(shè)計(jì)流程

（1）建設(shè)單位BIM 團(tuán)隊(duì)參與前期的模型設(shè)計(jì)、優(yōu)化工作，確保設(shè)計(jì)模型與施工模型順利接軌。

（2）建設(shè)單位安排BIM 團(tuán)隊(duì)進(jìn)駐設(shè)計(jì)院，與設(shè)計(jì)院進(jìn)行深化設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)模型前期交流，提前熟悉設(shè)計(jì)意圖；參與建模、模型優(yōu)化工作。

（3）BIM 團(tuán)隊(duì)組織各專業(yè)分包對(duì)前期所提圖紙、模型問題與設(shè)計(jì)院進(jìn)行對(duì)接，并確保落實(shí)到圖紙、模型中。從模型審核、深化設(shè)計(jì)前置、機(jī)電管線綜合前置等方面進(jìn)行優(yōu)化，從根源上解決問題，提高工作效率。

BIM系統(tǒng)施工管理應(yīng)用路線及流程如圖2所示。

圖2 BIM系統(tǒng)施工管理應(yīng)用路線及流程

1.5 BIM工作范圍

（1）各專業(yè)模型建立及圖紙核查。各專業(yè)模型主要包括建筑模型搭建、結(jié)構(gòu)模型搭建、暖通模型搭建、電氣模型搭建、模板支撐建模。工作內(nèi)容為采用Revit2018建立模型，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，遵循BIM 模型搭建標(biāo)準(zhǔn)、深度，搭建各專業(yè)基礎(chǔ)模型。建筑模型要求根據(jù)建筑做法細(xì)化分層做法，室內(nèi)公共區(qū)域建筑模型要求根據(jù)招標(biāo)方提供的深化設(shè)計(jì)圖建立模型。交付成果均為Rvt模型。

（2）基于BIM的深化設(shè)計(jì)（見表1）。

表1 基于BIM的深化設(shè)計(jì)

（3）基于BIM的施工模擬（見表2）。

表2 基于BIM的施工模擬

1.6 BIM模型成果

BIM 施工模型提供了建設(shè)項(xiàng)目中所有專業(yè)的信息，設(shè)計(jì)方、施工方、建設(shè)單位在施工的各階段可以使用同一個(gè)BIM 模型收集信息，構(gòu)成一個(gè)多維度的綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)，且數(shù)據(jù)庫(kù)更新同步到BIM 模型中，各方利用遠(yuǎn)程瀏覽軟件可以查看多方數(shù)據(jù)，在網(wǎng)頁(yè)三維模型中進(jìn)行漫游，深入跟蹤項(xiàng)目進(jìn)展情況。而建設(shè)完成后形成的BIM 竣工模型，相對(duì)傳統(tǒng)的Excel 文件則提供高效直觀的工程資料查看方式，各方可以快速檢索和查詢與其相關(guān)的文件或數(shù)據(jù)，最后作為運(yùn)維設(shè)備管理與維護(hù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

為確保資料的完整性及可用性，交付的BIM模型和交付圖紙統(tǒng)一，信息對(duì)應(yīng)，且文件采用rvt、DNG 或DWF格式文件。并制定了BIM 模型成果質(zhì)量要求及模型移交原則，并嚴(yán)格按照要求提交工程竣工的BIM模型。

2 CIM在城市建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 CIM應(yīng)用方向及內(nèi)容

建設(shè)單位可將CIM 平臺(tái)軟件與當(dāng)?shù)亟ü懿块T實(shí)現(xiàn)無縫、實(shí)時(shí)對(duì)接，為項(xiàng)目建設(shè)提供從規(guī)劃階段到建設(shè)階段再到運(yùn)維階段的全生命周期服務(wù)。

2006年9月19日，山東黃金籃球俱樂部在濟(jì)南宣告成立。在成立儀式上，時(shí)任山東黃金集團(tuán)公司董事長(zhǎng)王建華表示，黃金集團(tuán)將把籃球產(chǎn)業(yè)作為一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)，山東黃金將持續(xù)投入，真正把山東黃金籃球俱樂部打造成一支在CBA處于領(lǐng)先地位的黃金俱樂部，并通過幾年艱苦運(yùn)作，真正把山東男籃打造成一支黃金球隊(duì)，為山東打造一個(gè)金牌籃球球市。

以CIM 平臺(tái)為基礎(chǔ)，創(chuàng)建一個(gè)高效、實(shí)時(shí)以及個(gè)性化的信息化服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各類資源的整合優(yōu)化配置，全面提升服務(wù)質(zhì)量和運(yùn)行管理水平，深化智慧化進(jìn)程。

2.2 CIM規(guī)劃設(shè)計(jì)

（1）整體場(chǎng)景3D 可視化。地面建筑及精細(xì)化BIM模型三維以及地下管線三維可視化，提前感知布局、空間預(yù)判、消除隱患、輔助決策。

（2）空間漫游。駕車漫游：基于駕駛員視角對(duì)城市進(jìn)行概覽，提前感知，有助于分辨方案優(yōu)劣。

（3）設(shè)計(jì)方案合理性驗(yàn)證。通過對(duì)日照、天空可見度、天氣模擬分析，驗(yàn)證建筑的采光、片區(qū)開闊度、結(jié)合地下管線布設(shè)實(shí)現(xiàn)排水管理合理性。

（4）設(shè)計(jì)方案一鍵變更。在方案比選和變更時(shí)，可以通過模型的導(dǎo)入、刪除、平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等操作進(jìn)行快捷調(diào)整，在一定程度上縮短調(diào)整周期，提高工作效率。

（5）規(guī)劃選址。對(duì)功能性建筑選址和服務(wù)設(shè)施服務(wù)半徑提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，為建筑選址提供輔助決策。

2.3 CIM建設(shè)施工

（1）多專業(yè)交互。對(duì)整體圖紙交互信息模擬及重點(diǎn)施工方案模擬的能力。支持土建、安裝、Revit 各類PDS工程進(jìn)行關(guān)聯(lián)和管理。

（2）投資成本循環(huán)管控。利用模型實(shí)時(shí)反映該階段的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，保證每一個(gè)決策階段都有足夠的數(shù)據(jù)支撐。

（3）現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量安全管理。完整的監(jiān)督和管理體系，涉及內(nèi)容為從發(fā)現(xiàn)問題到整改完成閉合。

（4）施工進(jìn)度監(jiān)管。對(duì)關(guān)鍵路徑以及非關(guān)鍵路徑的不同影響程度做相關(guān)的預(yù)警，保證項(xiàng)目決策人對(duì)整體項(xiàng)目的進(jìn)展程度、滯后狀況及程度有量化的認(rèn)識(shí)。

2.4 CIM運(yùn)維管理

（1）人員管理。對(duì)人流量，CIM 平臺(tái)可以對(duì)進(jìn)出人員進(jìn)行管理，實(shí)時(shí)掌握人流密集情況，及時(shí)進(jìn)行人員引導(dǎo)或疏散。

（2）停車管理。通過CIM 平臺(tái)三維模型優(yōu)勢(shì)，對(duì)所有可用停車位，進(jìn)行統(tǒng)一管理，并實(shí)現(xiàn)智慧應(yīng)用。

（3）設(shè)備物資管理。在CIM 平臺(tái)中建立物資信息結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)，方便查詢、定位、統(tǒng)計(jì)和管理。對(duì)重要設(shè)施（如路燈等）及長(zhǎng)期運(yùn)行設(shè)備（如空調(diào)等）的位置，監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)，記錄維保情況。

（4）能源環(huán)境管理。對(duì)建筑內(nèi)、地下停車場(chǎng)的實(shí)時(shí)溫度、濕度、PM2.5濃度、有毒氣體濃度等數(shù)據(jù)通過CIM平臺(tái)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。樓宇內(nèi)、樓層、房間內(nèi)的耗能情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；對(duì)大型設(shè)備運(yùn)行所需的水、電、氣等能源進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（5）招商管理。對(duì)租賃管理、統(tǒng)計(jì)分析、工作協(xié)同、收付款，同時(shí)還可以進(jìn)行依托監(jiān)測(cè)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)形成預(yù)測(cè)模型。

（6）安防管理。通過CIM 平臺(tái)與攝像頭數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，監(jiān)控實(shí)況，為安全保駕護(hù)航。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，BIM 和CIM 存在一定的差異，同時(shí)也有相當(dāng)程度的相似點(diǎn)。加強(qiáng)BIM、CIM 在項(xiàng)目建設(shè)過程中的靈活運(yùn)用，有利于提高項(xiàng)目在施工過程中對(duì)工程進(jìn)度、安全、質(zhì)量的監(jiān)督和管理，對(duì)項(xiàng)目的工程創(chuàng)優(yōu)、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)有積極作用，同時(shí)提升了智慧城市建設(shè)的新高度。