BIM在建筑工程中的應用探討

劉 慧

北京清尚建筑設計研究院有限公司 北京 100085

BIM，簡稱“建筑信息模型”，是指在工程項目的設計、實施和運行的管理中，實現對建筑工程項目的實體和功能的可視化的技術和成果的總稱。BIM系統是一種三維空間、時間、費用綜合的多維信息系統。該系統以三維數字技術為基礎，將建筑工程的數據進行整合，并運用數字技術來顯示建筑的主體結構及功能特點。通過對BIM技術在建筑工程項目中的運用進行了探討，希望能指導建筑工程項目更好地應用BIM技術，進一步提高建筑工程項目的整體質量以及工程管理水平。

1 BIM信息技術的優勢

BIM信息技術是一種將其應用于工程建設各個領域的綜合技術流程，涉及到各個不同的利益相關方。在提升生產效率以及質量上，對可持續的建筑環境作出了巨大的貢獻。BIM信息技術在影響建筑業的政策制定時起到了很大的作用，它鼓勵其在不同的施工環境中推廣并進行有效的實施。BIM信息技術是一項非常復雜的工程，需要各方的理解和協作，要解決從傳統施工到BIM信息技術施工的挑戰；另外，BIM信息技術的執行還要求理解現有的工具，技術，信息水平和合作來決定BIM信息技術的組織準備和成熟程度。BIM信息技術是一種全新的施工管理方式，它可以應用到整個施工過程中。BIM信息技術具有很強的可視化能力，可以為結構安全監控提供一個很好的可視化表達環境，減少了對監控信息的理解，增強了監控的工作效率和互動能力。在BIM信息技術和CAD技術之間的技術比較中，BIM技術是建立在三維狀態基礎上的，有別于CAD中的二維形態。在傳統的CAD狀態下，采用點、線、面構成的封閉圖形，而沒有考慮到構件的屬性?；贐IM信息技術的構件具有各自的特征，其中各構件具有各自獨立的X、Y、Z坐標的屬性。在設計時，可以將設計者所構想的3D圖像通過電腦屏幕進行虛擬化，從而達到三維可視化的效果；BIM信息技術可以為各部門之間的信息交流提供一個協同工作平臺。因此，BIM信息技術在建筑安全監測中的應用，可以實現監控信息可視化、管理和信息共享、管理信息化。其中，BIM信息技術的可視性，在設計階段，工程師利用BIM技術對建筑物進行三維數字化，并對其進行修正，以達到最直觀的效果，從而提升工程設計人員的工作效率和工作品質。此外，BIM信息技術還能為施工作業管理階段的員工提供完整的三維圖像，方便員工快速查找所需的設備，減少了工作人員的工作負擔。如果采用傳統的CAD技術，需要有較強的專業知識、豐富的工作經驗和豐富的想象力來發現設計中的缺陷并進行修正，但即便如此，也容易出錯，而且處理時間長、效率低。因此，可以采用BIM信息技術，通過三維可視化的方法，來發現不合理的位置。與此同時，BIM信息技術的協調性，BIM信息化技術涉及到的內容與信息很多，比如，在施工工程的設計中，利用BIM技術的三維可視化特征進行合理的檢驗，對建筑物的施工和需要安裝的部位進行三維仿真，可以直觀、快速地檢查出建筑內部是否存在矛盾?；蛘咴诮ㄔO項目成本中，BIM信息技術的工程量優化功能可以幫助工程師準確、快速地獲得更多的工程資料，并對其進行合理的處理，從而幫助工程師在短時間內完成大量的工作。這些都反映了BIM信息技術在施工項目中的協同操作能力；另外，BIM系統還可以協調運行過程中的各種數據，如工程圖紙、工程量清單、綜合單價表等，通過BIM系統可以實現空間、設施、應急、節能等多個方面的協同發展[1]。

2 BIM的信息化管理在建筑工程中的應用分析

2.1 可視化方面

BIM可視化技術可以將設計圖轉化為三維模型，并能產生三維對象的三維圖像。在此基礎上，可視化技術可以為使用者提供有效的圖像，并產生新的報表。將BIM技術運用于施工項目，可以實現通信、調度、決策等功能。可視化隨著人類社會的進步，建筑形態將逐漸變得多樣化、復雜化。在現代建筑的需要下，傳統的設計圖紙已經不再適用，也不再具有應有的價值。在工程建設中，由于工程建設中存在著大量的人為因素，造成了工程建設與管理上的難度。延長工作時間。BIM技術的應用，使建筑工程在工程開工前能得到立體的展示，同時也可以利用BIM技術把建筑的內部結構展示給人們。利用BIM技術可以有效地指導建筑工人的安全生產；另外，施工人員也可以和其它施工人員進行信息資源的分享。因此，如何有效地提高過程管理的有效性是十分必要的。

2.2 信息化方面

在施工項目的管理中，存在著需要各個部門共同努力的問題。如果工程施工中出現的問題很難馬上得到解決，必須召開有關部門的會議，組織管理層進行討論，找出問題的根源，并采取相應的對策。但是，這一方法也有一定的局限性。BIM技術的應用，可以使其協調，使建筑物的內部結構得到合理安排，并能協調土建結構的建造及其他施工工作[2]。

2.3 安全管理方面

建筑工程的施工工藝有其特殊性，特別是其結構復雜、體積大、承載機制復雜等特點，極大地提高了結構設計、現場技術和技術水平；施工周期長，施工環境惡劣，工作量大，工序復雜，施工現場容易出現安全隱患；另外，從目前的安全管理水平來看，造成施工安全事故的原因有：工程難度高、安全管理意識低、安全管理手段落后等。BIM技術是建設項目信息化、工業化的一個重要載體和平臺，它不僅能提供大量的施工資料，還能對工程項目進行有效的仿真，使施工項目的造價管理流程得到最優化。BIM技術在安全維度上的擴展，使施工企業的信息化和水平得到了明顯的提高。施工現場，特別是施工中比較復雜的施工項目，涉及到人員、物、施工環境、安全管理等方面的諸多危險因素。其中，在人為的影響下，主要是由于施工工人的不規范而引起的安全事故和隱患。從統計數據來看，大部分的施工安全事故都是由人引起的；其次是材料，施工場地所需的材料包括建筑材料、施工工具和施工機械。這些材料所造成的破壞為事故的發生提供了物質基礎。如果不按照規范的方法來操作，很可能會帶來危害；另外，建筑作業的環境要素包括社會、自然和作業環境。建筑環境是最容易被忽略的因素，也是最容易發生安全事故的原因；在建筑工程的安全管理要素中，建設項目的安全與管理水平有很大的關系。施工人員若不能及時進行有效的管理與教育，極易發生安全事故。但是，BIM技術可以通過構建建筑信息模型，對施工全過程進行仿真，從而達到對工程施工全過程的全面監控與管理。同時，還可以對建筑信息進行整合與共享，保證各施工單位對工程的實時、直觀的了解[3]。

3 BIM在建筑工程中應用的風險及對策分析

3.1 BIM在建筑工程中應用的風險分析

1、這是制度和職責的問題。目前，國內對BIM技術的運用尚無明確的法律規定。BIM技術在施工項目管理中的運用，既有技術上的風險，又有管理上的風險。BIM技術在建筑設計中的應用，必然會改變現有的工作流程，從而影響到一些人的利益，而這種利益的流失是無法彌補的，設計師們自然而然地就會對BIM技術產生抵觸心理。在缺乏相關制度保障的情況下，對BIM進行強制推行是毫無意義的。另外，還有一個風險，就是由職責的分配引起的。BIM技術的運用涉及到施工管理的方方面面，涉及到各參與方的責任分配、BIM技術建模、不同專業的劃分、BIM技術的劃分等問題，都會讓BIM技術的實際應用變得非常困難，由于沒有清晰的責任分配，各參與方為了自己的利益，很難做到公平、公正，增加了BIM技術的使用風險[4]。

2、目前，國內大多數的建筑工程都采用了平面圖的方式來呈現設計成果，而BIM技術在平面上的繪制還存在著很多問題，尤其是對某些細節的處理不到位，這導致了BIM技術很難準確的描述出二維圖紙的內容，從而導致了相關的應用風險。政府有關部門應該加強這方面的研究，或者改變目前采用平面圖來展示設計成果的狀況，開發專門的三維BIM模型來展示設計成果。還有就是在BIM技術的軟件制圖上下功夫，加強二次制圖的功能。另外，BIM技術在施工管理中的應用，對軟件的兼容性也有一定的要求，如果各參與方采用了不同的BIM軟件，那么最終的設計成果是否可以共享，或者兩種不同的軟件在共享信息時會不會出錯，進而導致BIM技術的不兼容。

3、不確定的時間和后果，目前，我國的建設項目面臨著工期短、任務重的難題。延誤是建設項目管理中的一個非常重要的問題，它將直接影響到建設單位的經濟效益。但是BIM技術在實際中的運用還不夠成熟，因此BIM技術在首次使用中會出現各種各樣的技術問題，從而導致施工進度延遲，進一步導致BIM技術的推廣。BIM技術還不能直接用于施工項目，在BIM技術應用前，必須對施工單位的組織結構、人員安排、基礎設施、管理方式等進行全面的調整，但BIM技術的實施需要大量的資金投入，而BIM技術所能帶來的效益短期內無法體現，從而使得BIM技術的使用將會帶來收益的不確定性。

3.2 BIM在建筑工程中應用的對策分析

盡管BIM技術在我國的建設項目管理中仍然存在著巨大的風險，但是它仍然有著巨大的發展空間和廣闊的發展道路。隨著我國城鎮化的快速發展，建筑業的發展空間越來越大，建筑產業的發展必然會向高質量、環保、節能的方向發展，而BIM技術的應用就是實現這一目的的一種行之有效的方法，也是順應信息化的需要。由于BIM技術在國內的建設項目管理中的風險較大，因此，本文就如何防范BIM項目的風險提出了幾點建議。

1、充分發揮政府的領導作用，無論是借鑒國外發達國家BIM技術的實踐，還是國內BIM技術的實際運用，都表明了BIM技術在施工項目管理中的應有作用。通過對BIM技術的政策扶持，可以加快BIM技術在國內的應用。而對政府來說，將BIM技術運用到建設項目管理中，也是符合我國可持續發展的要求。另外，BIM技術在國內的建設項目管理中的運用，也是一個亟待解決的問題，而BIM資質認證必須有專門的組織來進行，這就要求國家建立和支持BIM資質的組織發展與完善，為BIM專業人才的培養起到了積極的推動作用。

2、建立BIM的技術規范，BIM技術在施工項目的應用，是整個生產過程中都是從設計到運行和維護的整個過程。在這個過程中，需要建立各種模型，并使之相互兼容，這就需要制定相關的標準，以達到規劃、標準化的目的。所以，在制定BIM規范的過程中，應該借鑒國內外的經驗，以減少BIM技術的失誤，進一步降低BIM技術誤入歧途的可能性，從而促進我國BIM技術規范的建立[5]。

3、完善BIM軟件的支撐，這要從三個方面著手，第一，要大力開發軟件產品。當前，建筑業應用最多的是CAD軟件，但是隨著信息化進程的加快，該軟件必然會被取代，而BIM軟件的優勢也越來越明顯，今后的建筑軟件將會越來越多元化。當前，人們已經認識到了軟件產業發展的重要意義，應該加強對這一領域的研究，以增強國內軟件產業的競爭力。其次，BIM軟件要具有本土化，與其他軟件的兼容性也要達到較高的水平。BIM軟件的本土化是指根據國內施工企業的實際情況，對BIM軟件進行設計和修訂，以適應國內施工企業對BIM的需求。BIM與其他軟件之間的兼容性也是BIM技術的一個重要問題，BIM與其他軟件的兼容性將會對BIM技術在國內的應用和發展產生一定的不利影響。最后是對BIM組件庫進行了優化。不同的建筑部件制造商都會參與到BIM系統中，在產品交付之前，將有關的信息傳遞給設計者，這樣就可以將組件庫轉化為具有海量數據能力的數據庫，從而避免了設計者為制造組件而煩惱。

4、關注高端客戶的需要，把握好利用太陽能的時機。在市場經濟條件日趨成熟的今天，業主的需求將直接關系到建筑設計企業在市場中的競爭力。同時，它也為BIM技術在施工項目的管理中的應用奠定了基礎。隨著業主對建筑施工的日益迫切，采用BIM技術進行施工項目管理，使其成為一種更為合理的方法?；跇I主對BIM技術的需求，將BIM技術引入建筑業是一種較為有效的方法。另外，隨著我國經濟的發展，能源消費的急劇增長，太陽能資源的高效利用是解決能源緊缺的重要途徑之一。

4 結束語

綜上所述，BIM技術在建筑工程施工項目中的運用，可以使建筑安全管理信息化，從而提高工程安全的可見性、可通性、協調性，進一步對工程風險進行有效的預測。隨著BIM技術在建筑工程施工項目中的不斷完善，其產生的大量的信息數據將越來越多，合理的應用BIM信息技術，可以有效的提高建筑工程施工項目的整體管理水平，保證建筑工程施工項目的整體施工質量。