BIM 技術在建筑工程項目中的應用研究

王貝貝，肖新華

（華北水利水電大學土木與交通學院，河南 鄭州 450045）

隨著新時期建筑業的不斷進步發展，建筑工程項目的規模以及復雜程度也在逐漸增加，建筑行業的競爭力也越來越大，加速實現建筑業的轉型升級已成為該行業的共識。

作為數據載體的BIM 技術是推動建筑業轉型升級的重要支撐，其受到了建筑行業的廣泛重視。BIM 技術具有可視化、協調性、模擬性、可優化性等特點，將BIM 技術應用于建筑工程項目的各個階段中，能有效幫助提高生產效率，提升工程質量，保證施工進度，提高作業安全性，促進建筑工程項目事業向更好的方向發展。

1 BIM 的含義和特點

1.1 BIM 的含義

BIM 是“Building Information Model”的縮寫，意為建筑信息模型，核心在于以三維圖像的形式呈現出完整而具體的數據信息，并做模型化應用，比如對工程項目各專業之間進行自動碰撞檢測。

隨著BIM 技術被逐漸應用到工程項目的全壽命周期內，BIM 的含義實現了由“Model”到“Modeling”的轉變，此時BIM 更強調于動態過程。隨著BIM 技術被逐漸應用于工程項目的進度、成本、質量、安全等管理中，BIM 的含義再次進行了更新，即“Building Information Management”。

但不管BIM 的內涵如何更新迭代，其核心價值均是數據，而BIM 模型作為數據載體，集成了工程項目全壽命周期內的所有數據信息，解決了建筑產業鏈條各參建方之間存在的“信息孤島”問題，實現各參建方之間的高效協同共享。

1.2 BIM 的特點

1.2.1 可視化

BIM 技術可視化的特性能實現從二維設計圖紙到三維空間模型的轉換，解決了二維設計圖紙直觀性不強的缺陷，可以更為直觀清晰地表達出設計人員意圖，及早發現工程中的相關設計細節問題以及設計疏漏，BIM 可視化的特性能幫助現場工作人員快速理解施工重點、難點、復雜節點做法，并以三維模型或動畫的形式進行技術交底與方案編制，實現工作人員之間的無障礙交流。

1.2.2 可模擬性

BIM 模型承載了大量的數據信息，例如幾何信息、管理信息、時間信息、技術信息、成本信息等，利用這些信息可實現對工程項目的生產組織、進度優化、成本控制、施工方案比選、技術深化等多方面的施工模擬，例如施工場地布置模擬及優化、施工方案模擬優化、工程量計算、復雜節點深化模擬等模擬工作。此外，利用BIM 技術的可模擬性特性還可進行地震、火災等日常緊急情況處理方式的模擬。

1.2.3 模型信息集成性

BIM 模型可集成工程項目全專業信息，并承載和集成進度、技術、質量、安全、成本、人材機等管理信息。BIM 信息集成性完美地綜合了擬建建筑物的所有信息，使不同專業領域的管理者與參與者能隨時隨地通過不同端口方式查閱和調用信息，并進行實時跟蹤記錄反饋，增強了不同專業領域之間工作的協同性，提高了管理效率。

1.2.4 可優化性

與傳統2D 模式優化相比，BIM 的應用可以把項目從設計到施工再到后期竣工驗收的優化做得更好、更高效。因為項目優化受到項目信息的完整度、項目的復雜程度以及項目提供時間的制約，其中項目信息是影響項目優化的關鍵因素，而BIM 模型恰恰包含了項目的諸多信息，比如項目幾何信息、管理信息、成本信息、時間信息以及項目變化后的過程信息等[1]。當遇到比較復雜的項目時，BIM 技術能夠提供更好優化的可能，比如當遇到機電安裝管道線路較為復雜的情況，BIM 技術可對已建立好的機電安裝三維模型進行碰撞檢測，從而對存在碰撞沖突部位進行調整優化，進而提高圖紙精確度，減少施工過程中返工問題的出現。

2 BIM 在工程項目中的應用

2.1 BIM 技術在設計階段的應用

2.1.1 可視化

利用BIM 軟件Revit 可建立3D 模型，將設計模型導入Lumion 軟件中，可直接對模型進行渲染，充分發揮模型可視化的技術優勢，并且可以提前設置漫游路徑以及調整角度，直觀清晰展示出建筑物的外觀形狀以及內部的細部結構。

2.1.2 施工圖協同設計

與傳統二維CAD 圖紙設計相比，BIM 技術的應用可以確保各專業之間的統一協調。為減少因各專業間溝通協調不暢或溝通協調不及時導致的錯、漏、碰、缺等問題，設計人員可在進行設計時，在統一的平臺上基于統一的設計標準進行設計，保證所有圖紙信息元的單一性，實現圖紙之間的關聯互動性；此外，針對于存在的不同專業之間的碰撞問題，BIM 還可自動生成檢測報告，設計人員根據檢測報告呈現的數據及時進行分析調整，最大程度避免后期施工返工[2]。

2.1.3 優化出圖

根據建立的BIM 三維空間模型可自動生成建筑物平、立、剖面圖，并且設計人員可對不同專業間的圖紙進行一致性檢查并及時修正，因所有圖紙之間具有關聯互動性，則可以實現一處更改處處更改的目的，最終導出符合規范要求的圖紙，為設計人員節約大量時間，不斷提高設計效率和設計質量。

2.1.4 工程量計算

在工程量計算方面，工作人員可利用BIM 技術建立三維空間模型并可根據設置規則和計算公式快速、準確地完成工程量提取，縮減算量時間，并且BIM 技術可滿足大體量、特殊異形項目的計量要求，從而降低人工計算工程量錯誤發生的可能性[3]。

2.2 BIM 技術在施工準備階段的應用

BIM 技術在施工準備階段的應用主要體現在施工深化設計、施工場地布置、施工方案模擬上。該階段可將利用Revit 等相關軟件建立的全專業模型導入Navisworks、Fuzor 中，實現對機電管線等的碰撞檢查與深化設計；在施工準備階段，可通過建立現場BIM模型高度還原項目施工現場實際情況，進行施工場地布置，保證施工現場時間、空間上的高效組織；此外，該階段可利用BIM 技術的可模擬性對不同施工方案進行模擬，最終確定合理的施工方案。

2.3 BIM 技術在施工階段的應用

2.3.1 質量安全控制

基于BIM 技術可實現施工現場的質量安全管控，針對施工現場出現的質量、安全問題或隱患，管理人員可通過BIM 平臺將問題照片以及問題描述反饋給相關負責人，相關負責人在收到問題后，迅速查看問題在BIM 模型中的定位，并及時進行整改回復，問題發起人對質量問題進行復查，經復查無誤后將問題關閉，從而形成質量、安全閉環管理，保證工程質量，提高安全性；此外，可利用已建成的現場BIM 模型分析布置項目存在的危險源，并且利用ⅤR 技術提供給現場工作人員沉浸式的體驗，通過模擬事故真實發生時的緊迫狀態，使現場工作人員獲取各種感官體驗，幫助現場工作人員認識到安全生產的重要性，進而做好安全生產工作。

2.3.2 進度控制

基于BIM 技術實現項目進度的管控，對比分析建筑工程項目的實際進度和計劃進度，第一時間發現進度偏差，查找偏差出現的原因并及早采用相應合理的措施進行糾偏處理，實現對進度的動態管控，確保后續工程項目能夠如期完成，并且當發現實際進度與計劃進度相比存在較大偏差時，及時調整施工進度計劃[4]。基于BIM 技術的施工進度計劃調整可充分利用BIM 可視化、數據集成等優勢，在BIM 模型中直觀地展示出關鍵節點，并且基于BIM 技術調整進度計劃時，隨著數據的不斷更新，BIM 模型也會不斷刷新，并且能夠以3D 動畫的形式直觀地展示出進度計劃調整后的結果。

2.3.3 成本控制

基于BIM 模型可以搭建各參建方信息共享與協同工作平臺，此平臺可快速統計每個時間段、每個區域乃至每個構件所需要的資源數據量信息，根據資源需求數據量信息可以快速、合理分配資源，安排材料進場，減少材料的二次搬運，以達到降低材料在二次搬運過程中造成材料的損壞率以及降低施工成本的目的。此外，源自BIM 平臺的材料系統可以自動同步材料成本、規格和質量等信息，確保材料的基本質量符合施工要求，避免因返工而造成不必要的資金浪費[5]。

根據項目本身的特點以及對成本控制的需求，對BIM 模型進行造價結構分解，以實現對不同項目參與方分段分層的成本控制，有利于工程項目資金的節約與資金投入計劃的統籌安排。在施工過程中，可實時監測施工成本，出具成本分析報告，相關人員根據成本分析報告能夠提早發現成本偏差，查找偏差出現的原因，及時糾偏，進而及時調整資金計劃，實現對項目計劃成本和實際成本的動態管控。

2.3.4 可視化技術交底

在工程項目的施工階段，通常還會對重點、難點區域以及關鍵節點創建三維空間模型，利用BIM 軟件可視化的能力可對復雜節點創建可視化技術交底視頻或者3D 動畫，使現場施工作業人員更加直觀理解重點、難點區域的施工工序及工程質量控制要點，大幅提高施工人員的作業效率。

2.4 BIM 技術在竣工交付階段的應用

BIM 在竣工交付階段的應用主要體現在竣工驗收和運營管理上，通過應用BIM 技術整合所有專業模型，擬合工程項目實施過程中的技術資料、進度資料、造價資料等，用以交付業主方；在運維管理方面，可利用Revit 集成所有設備、末端等信息，方便后續使用單位構建運維平臺，提升運維效率，降低運維成本。

3 BIM 技術應用過程中存在的問題

隨著BIM 技術的逐漸深入應用，越來越多的企業認識到了在建筑工程項目各階段應用BIM 技術的重要性，但是在BIM 技術推廣應用的過程中仍存在諸多不可忽略的問題。

3.1 投入與產出問題

BIM 技術的推進需要投入大量資金，例如相關軟件硬件設備配置費、相關BIM 專業人員的培訓費以及其他相關基礎設施費用，并且BIM 技術投入在短時間內不能獲得相應的產出價值，因此應從辯證性的角度看待BIM 技術的投入與產出問題，決定是否應用BIM技術時不應只考慮資金角度的投入產出比，應注重多領域綜合的產出價值，應充分認識到除了直觀的資金成本的節約外，BIM 的價值更在于完善了項目全壽命周期的信息化管理系統，實現了各專業及各工作流程間的多維度交流與溝通，在各個階段都能實現最優化，在減少資源浪費的同時最大化項目管理的效率。

3.2 人員問題

隨著BIM 技術應用深度的不斷增加以及應用價值的不斷顯現，現階段企業對于BIM 人才的需求迅猛增長，中國建筑業BIM 應用調研組在調研BIM 技術在應用過程中的阻礙因素時，發現缺乏BIM 人才已連續五年成為企業在推廣應用BIM 過程中的最大阻礙，2021年所占比例達到了61.91%，因此，培養BIM 人才是目前急切需要解決的事情。對此，可以實行引進人才和培養人才相結合，在引進高水平、高學歷BIM 技術人才的同時，政府、高校、行業以及企業等可通過教育培訓、機構培訓、BIM 應用大賽、項目實踐等方式加強BIM 人才的培養，促進BIM 技術的發展。例如在培養BIM 人才方面，各大高校可以采取理論與實際相結合的方法，一方面在日常教學活動中傳授BIM 的相關基礎理論，一方面針對具體的實際案例，讓學生來進行設計或者模擬施工，不同專業學生通過在應用過程中的交流互動來提高彼此的綜合應用能力。

3.3 BIM 標準統一性問題

標準不統一、標準無法參考執行也是阻礙BIM 技術應用的主要因素之一。由于基礎標準不統一，在進行軟件間的數據傳輸時很容易出現不兼容的問題，造成重要數據的丟失，不能更好地實現數據聯動，不利于實現不同專業領域之間信息的高效協同。

3.4 工具問題

BIM 軟件可分為BIM 集成管理類和應用工具類，在一個實際工程項目中，需使用大量軟件，但是缺少一種全能型軟件，而且多數軟件對于計算機等硬件要求較高，短期內投入較大，針對這種情況可以采取漸進性配備所需的各種軟硬件設備，利用暫時已有的設備進行BIM 技術入門級學習和BIM 基本應用工作，待BIM 應用逐步出現實際應用效果時，再逐步將各種配置配備到位。

4 結語

BIM 技術已成為當前工程建設數字化的引領技術，在建筑工程項目的各階段都得到了廣泛的應用。通過BIM 技術的有效應用，可幫助實現對工程施工、運營管理以及整個工程質量和管理效率的有效控制，節約成本、縮短工期。

因此，面對現階段推廣BIM 技術應用時存在的問題，應辯證性地看待應用前期投入以及應用之后所帶來的價值問題，轉變思想觀念。政府應加強BIM 統一標準的制定，同時企業、高校應增強BIM 技術人才隊伍建設，共同推動BIM 技術的應用發展。