基于BIM技術的工程施工項目管理技術

潘偉

太原城市職業技術學院，山西太原，030000

0 引言

隨著土木工程項目復雜程度的提高，傳統工程項目施工和管理模式暴露出低效能、資源浪費和環境污染等問題。國家十四五規劃明確提出了發展智能建造和智慧工地的要求，并將BIM技術的應用推廣作為城市智能化指標。

目前工程項目管理以質量控制為主，忽視了項目施工過程進度、運營與維護階段的控制，導致工程質量和效率低下[1]。BIM技術是基于三維數字技術的建筑信息模型，其強大的交互式和可視化功能有利于合理安排工程進度和科學決策，能保證施工過程各工種之間分工協同[2]，已被廣泛應用于建筑工程[3]、地下工程[4]、公路橋梁[5]等工程領域。發展BIM技術可提高建筑行業發展和施工管理水平，提高建筑工程全壽命周期的可視化、協調性、可重復性，實現工程項目的優質落地。

然而，我國對BIM技術的實際應用還處于初級階段[6]，本研究通過分析工程中施工項目管理存在的問題，對比分析了BIM技術較傳統工程項目管理技術優勢，對BIM的推廣應用具有一定的科學指導意義。

1 施工項目管理關鍵技術

1.1 建筑工程項目管理現狀

工程質量關系建筑全壽命周期內的使用功能，對近期和長遠的經濟效益都有重大影響，建筑工程項目管理是企業管理工作的核心，也是土木工程施工過程中的難點。受技術條件、管理理念和地緣限制等因素的影響，項目工程存在以下問題：

1.1.1 從業人員專業技能和素質不高

在建筑工程施工管理過程中：一線從業人員作為主要項目參與者，其從業素質對工程施工質量起著決定性因素，影響工程的質量和進度。目前施工一線的從業人員當中大部分由農民工團體組成，由于絕大多數質量意識差，也缺乏應有的責任意識，項目參與度不夠。而作為工程項目的中堅力量組成，大多數施工企業的管理層和技術層人員雖然具備了較為專業的管理知識，然而由于大部分工程管理人員缺乏一線施工經驗，很難有機會深入一線很好地對接實際工程，忽視了更加細節的工程質量控制的施工管理交叉內容及項目運營階段的跟蹤負責等。

1.1.2 質量控制手段單一

施工項目管理過程需要業主、勘察、設計、施工等多個單位之間的協調配合。業主單位需要統籌整個項目施工全過程的人員調度和資金支持；勘察單位配合施工單位做好項目所在地的地質水文資料交底；設計單位需要對項目前期的施工規劃和設計圖紙進行嚴格地審核；施工單位需要對項目全過程進度和質量進行嚴格控制。在傳統的項目管理體系中，所有的工作都是圍繞二維CAD圖紙以及平面的紙質電子材料展開，這種質量控制方法存在著兩方面的弊端：一是CAD圖紙是一種二維的平面圖，不能將建筑工程的關鍵技術要點很直觀地呈現出來；二是工程全局范圍內的質量控制對工程施工項目管理人員的要求相當高，對于項目決策和方案的制定與落實存在著很大的挑戰。

1.1.3 無法實現信息共享

由于建筑工程項目的各個參建單位之間相互平行，甚至有的單位之間不存在隸屬關系，因此意見溝通和技術共享未能很好實施，缺乏公共的信息共享云平臺和標準化的管理技術操作規程，導致同一項目中的不同單位出現大量的“信息孤島”，為建筑工程施工項目管理過程中的質量控制和信息傳達帶來很大的阻礙。

1.1.4 難以預測項目的最終效果

傳統的施工過程是在二維圖紙的指引下完成，在項目實施過程中，由于決策者的方案和參與者的意見未能很好的統一，往往存在主觀臆斷現象，在施工過程中對圖紙的理解出現一些誤解，這就會導致施工結果與設計的結果存在一些差異，不能發現項目實施前期問題，可能會對工程質量埋下禍患，未能對工程項目的整體決策和實施框架做到宏觀調控，很大程度上影響項目的質量。

1.1.5 各專業工種配合不夠緊密

建筑工程項目的施工過程需要多個專業、多家單位、多項工種密切配合，多種材料、多種設備和多種技術交叉使用。在施工過程中各個工種之間配合不緊密、協調較困難的事情時有發生，由于信息不對稱給工程項目管理帶來挑戰，對工程質量產生影響，甚至導致返工，影響工程進度。

1.2 基于BIM技術的施工項目管理

BIM運用三維數字技術對建筑工程項目中的各類數據進行了有效地收集、整合，通過搭建云平臺最終建立一個虛擬仿真的建筑模型。對于建筑設計師而言，對項目工程中各個工程部件進行參數化可以大大降低設計時間，便于對構件的信息和數量進行統計和管理。在進行項目調整和變更時，只要對需要改變的部件進行方案變更，軟件便會對全套設計圖紙和信息數據進行調整和更新，且不影響已經實施的方案，大大提高了工作效率。BIM技術作為當前解決建筑施工項目管理最先進的技術具有以下顯著優勢：

1.2.1 可視化

傳統的建筑工程項目中都是把二維平面圖作為施工的依據，憑借經驗和想象力指導施工，BIM技術具有高度可視化功能，在項目施工前期就可以把工程項目結構整體和零部件細節處展示出來，其獨特的代入感有利于施工人員與決策人員更清楚地了解項目動態過程，對施工過程的把控也更加便利。

1.2.2 協調性

工程項目實施過程是一個不斷協調和協同的過程，基于BIM技術的工程項目管理各項目參與方之間的協同具有高效、準確的特征，提供了清晰高效的溝通協調平臺，可以更好地滿足工程需求，提高施工的效率和質量。

1.2.3 優化性

BIM技術可以對建筑項目施工過程、方案和一些復雜的構件進行優化控制，由于在項目前期不用考慮工程變更成本，可以使方案不斷優化直至滿足業主要求。

1.2.4 可出圖性

當前的圖紙基本都是結構圖、安裝圖和節點詳圖，可視化程度低，導致可讀性和應用性差，BIM出圖為綜合施工圖，是經過碰撞檢查過的修改設計圖，包括道路設計、建筑設計、結構設計、設備暖通設計等相關圖紙信息，施工人員在無線端平臺即可清晰熟悉結構的關鍵節點。

1.2.5 模擬性

建筑工程施工現場和運營階段存在著許多不確定性，特別一些大型項目承受極端的載荷和環境影響。BIM技術運用仿真系統在計算機終端構建出建筑物所在的周圍的場景和實際工況，同時模擬建筑物受到的荷載和環境情況，有針對性地分析工程所受到的影響，增加施工管理過程中的真實性。

2 BIM技術的應用

將BIM技術應用于土木工程施工管理中已經有非常多的案例[8]，但是具體的方案與工程落地之間還存在著較大的差距。以下梳理了技術優勢和具體的應用方案。

2.1 碰撞檢查、深化設計圖紙、可視化交底

就建筑模型的整體性來看，在整個項目工程周期BIM模型有著自己獨特的優勢，在項目前期對模型進行三維可視化檢驗，可以初步發現在工程圖紙中的一些基本問題并及時解決，并在BIM模型中一般以碰撞報告的形式進行展示。其優勢主要體現在可以將項目實體進行提前可視化，有利于施工和設計技術人員對所存在的問題進行分析并及時修改。在同一共享平臺的基礎上，項目的各參建方可以依據優化模型對建筑的預想效果、項目結構的整體施工方案以及一些管線問題進行進一步的商討與修改，這樣的方式將會加快整個項目的進程。由于在前期就可以看出將要出現的問題并對其進行解決，因此就不會出現后續更加嚴重的返工現象，避免各參與單位的推諉扯皮事故發生；在施工交底時，由于面向的對象不同，一個可視化的、直觀的、清晰的模型更容易被人所接受，這樣就極大地提高信息傳遞的效率，同時也降低了信息傳錯的概率。

2.1.1 施工項目圖紙會審

傳統的項目模式在進行圖紙會審展示采用的是二維圖紙，在大型和復雜工程項目中，圖紙數量規模和圖紙版面越來越復雜，圖紙會審難度增加，不利于各單位之間的協調。另一方面，各圖紙之間的關聯性較差、匹配程度低，這樣對于工程項目會帶來一定的成本及技術風險，還會導致圖紙會審結果出現失誤。利用BIM技術進行碰撞檢測，能夠快速地檢查出一些錯誤設計和施工方案，三維模型使建筑整體構造和零部件等都很清晰地展現，可以有針對性地對運營的模擬結果進行預測和評估。

2.1.2 施工項目信息交流

傳統工程項目中各技術單位之間都是借助大量的圖紙資料，出現信息不對稱問題導致決策失誤。BIM技術采用智能化和數字化的交流模式，改變了傳統點對點的溝通方式，降低了土木工程項目各參與方的協同難度，提高了信息交流的速度與效率，使信息的準確性和安全性提升。

2.1.3 施工項目資料管理

傳統項目模式中通常采用紙質的文檔進行信息的管理與存儲，在整個項目周期中的資料包括二維圖紙、項目合同、工程財務信息等，數量相當龐大，而相對落后的管理方式給工程項目的資料人員和財務人員的工作帶來一定的難度。采用BIM技術的項目在工程項目設計方案變更時只需要調整某一步驟的參數，隨著建筑模型的變更其相應的數據資料也會發生變化，通過將變更前后的模型運營情況進行對比，根據變更后的方案產生新的模型和參數信息，把使用BIM技術的信息存儲技術作為施工校驗依據是非常方便高效的，極大地減少了資料員和財務人員的工作量，提高了項目的效率。

2.1.4 施工項目碰撞檢測

傳統的項目管理技術只能通過二維的圖紙來進行設計和校驗，然而圖紙之間沒有明顯的信息關聯性，需要通過人的空間構想能力來進行分析結構的三維空間位置，很難從整體上考慮管線之間的連貫性和沖突，在解決一個碰撞點的同時可能引發新的碰撞點，不能實現對管線的排布調整，更不存在碰撞檢測這一技術的說法。把BIM技術應用到工程項目管道、給排水、電路等工程碰撞檢測中時，當一處進行改動時，其他碰撞點也會隨之進行調整，這種檢測方法大大地降低了錯誤率，提升了項目的容錯率，減少了設計人員的設計出錯，提高了工程的運營能力。

2.1.5 項目施工現場

傳統施工現場構筑物位置是通過測量現場數據，將其與二維圖紙中的數據相比對，看其是否合格來進行項目檢測，基于BIM技術的施工現場構筑物定位可以將現代數碼設備與衛星導航技術相結合，對施工現場進行實時監控，實時上傳施工現場存在的問題并及時報告，有效地防止信息流失，實現了施工現場的數字化管理。就質檢順序來看，傳統方式進行質檢時多是從檢驗批、分項、分部、單位工程從小到大進行的，而紙質存檔的信息也給各方查詢信息帶來了很多的不便。BIM技術的信息收集整理從三個不同的方面進行，即構建類別、空間和時間。并且可以通過BIM的后臺服務器將工程項目的所有信息都囊括，一方面便于信息數據的管理；另一方面，當各參建方想要查看某方面信息時并不需要通過大量圖紙，而是可以在后臺服務器中直接調取不同維度、不同構件的數據資料。能夠有效地防止信息的流失，保證信息系統的完整性與準確性，為工程項目提供了更加真實準確的數據體系。

2.2 施工項目方案動態模擬與優化

BIM技術最大的特征體現在可視化方面。在工程項目進程中會不可避免地會出現一些施工失誤，BIM技術將現實施工方案模擬出來，然后針對施工失誤進行相應的施工方案調整和錯誤應急預案編制，再經過各參與方討論對模型進行改進調整，繼而對方案進行優化。采用模擬和協作統一平臺，這就在很大程度上保證了工程的質量，通過將數據庫中的人員信息進行比對和篩選，提供相應技術所對應的熟練技術人員，來保證施工方案的可行性與可靠性。

2.2.1 管線綜合排布

管線綜合排布是設備安裝和給排水工程相結合的多工種技術難題，在設計過程中容易出現各專業圖紙不協調和材料、尺寸等選用規格不同現象。BIM技術在工程項目施工前期，先將各專業圖紙中的管線按照設計方案進行三維模擬架設；其次在進行綜合管線排布模擬時將管線支架和施工縫進行三維優化排布，精確地計算出支架的具體安裝數據，和接縫的適宜位置。通過三維渲染和管道路徑模擬，及時發現各管路和線路的碰撞和浪費等情況，通過在項目工程實施前給出最優方案，最終達到提高工作效率與工程質量的目的。

2.2.2 質量檢查、施工照片與模型集成化

在傳統工程項目中，施工現場管理水平很大程度上取決于管理者的經驗，由于精力有限，管理人員并不能24小時參與施工現場管理。BIM通過對參與施工現場的人員進行參數化，實時跟蹤現場人員身體指標和個人情緒，在項目進程中，將每日的工程資料和工程進度匯總后形成電子檔的施工日志，有效地對施工過程與動態進行全方位的監測。在項目模型中，提前錄入結構基本信息，還需要做到施工圖與具體施工部位一一映射，即將模型中的施工部位與其相應的照片資料進行整合和信息匯總。對于整個集成平臺，多個單位之間在同一平臺決策和交流，質量檢查與整改回復實施共享批注，使問題得到及時處理，降低質量問題發生概率[9]。

3 結語

通過對比分析了BIM技術和傳統施工管理技術的優劣，主要結論如下：

（1）BIM技術在項目施工和運營過程中具有可視化程度高、仿真性能強特點，對建筑工程施工項目管理的質量和效率起到了提升作用。

（2）在施工項目圖紙會審、信息交流、資料管理、碰撞檢測和施工現場中具有較好的優勢，對實現智能制造具有重要意義。