BIM在工程建設項目管理中的應用探析

文／趙素麗、關亮、周奇 聯勤保障部隊第四工程代建管理辦公室 遼寧沈陽 250002

引言：

隨著時代的進步，科技的發展，工程建設管理的內容越來越復雜，BIM技術的應用，優化了設計方案，提高了施工的效率，同時與時俱進為未來的綠色建筑、智能化建筑賦能助力，使得工程建筑行業的發展蒸蒸日上，日益完善。

1.BIM 應用的基礎

1.1 人員配備

為保證BIM技術更好的應用，需要建立專業的工程團隊。詳細的團隊成員構成，如圖1所示。其中，BIM 工程師主要負責應用BIM技術完成相應的崗位工作，提高項目的質量和效率。項目經理主要負責BIM 項目的規劃、管理和實施，以保證BIM技術的應用效益。戰略總監負責企業、部門、專業的BIM 發展戰略，如組建團隊，確定技術路線，探索在BIM技術應用下提高項目質量和效率的策略[1]。

圖1 BIM 團隊組成

1.2 系統架構

1.2.1 模型組織

在BIM技術的應用中，需要根據專業建立組織模型。組織模型的基本單位是“組件”，然后多個“組件”形成一個“集合”，再將多個“集合”組裝在一起，形成一個“容器”。這個“容器”的主要作用是鏈接多個模型，即集合，從而實現模型的靈活組裝，幫助提高管理效率。

1.2.2 目錄結構

模型包含了大量的文檔，文檔之間有著密切的聯系。為加強項目組織管理的能效性，模型中的文件應組織在一個目錄中，并結合項目類型和建模規模合理確定文件目錄。但是，由于項目在實施過程中始終處于變化狀態，生成的文件處于不同的狀態，包括歸檔、發布和工作等。只有項目完成交付，才會形成穩定的文件目錄組織。

2.BIM在設計階段的應用

2.1 規劃方案設計

2.1.1 建筑性能分析

建筑性能分析是建筑規劃設計中的關鍵內容，對建筑的舒適性和節能效果有重要影響。可以利用BIM技術對項目的景觀、日照、風環境等進行綜合分析，然后進行設計優化，進一步提高建筑性能[2]。

一是景觀分析。借助BIM 模型，對項目進行精確定位，并結合設計要求，對模型中的任意位置進行分析計算，得出各個位置景觀物體的可視性，從而保證建筑設計滿足相關標準的要求，并能為住戶提供良好的視野。二是日照分析。建筑日照的設計不僅關系到居民的生活質量，還能有效降低能耗，實現建筑密度的有效控制。在這方面，借助BIM技術，可以對建筑模型的日照情況進行分析，明確建筑在全天不同時間點和位置的日照情況，確保其符合國家相關標準和規范。三是風環境分析。隨著城市的發展，城市用地空間逐漸縮小，建筑的密度和高度不斷增加，這也使得建筑風環境的效果在一定程度上逐漸增強，對建筑規劃設計產生了很大的影響。對此，可以利用BIM技術和流體力學對建筑內外的氣流進行計算和分析，合理調整和規劃設計方案，提高建筑使用性能，為居民提供舒適安全的生活空間和環境。

2.1.2 BIM 模型設計

在BIM 的應用中，選擇Revit 作為BIM 模型的參數化設計建模軟件，用參數表示同一構件的不同類型和規格，構建BIM 模型。在實際的建筑設計過程中，可以通過修改輸入參數來實現對建筑模型的直接調整。某裝配式住宅單體建筑的BIM 模型，如圖2所示，經過Revit 處理后，可以將建筑數據轉換為各種格式。如將工程數據流轉換成EXCEL 軟件，將建筑墻、柱、梁等構件的數據直接以EXCEL 格式顯示。在實際的建筑設計中，設計師可以自由設計構思，將數據信息同步更新到BIM 模型中，從而逐步細化設計，有效減少設計變更下需要消耗的時間和精力。

圖2 案例工程項目裝配式住宅單體建筑BIM 模型

2.2 初步設計

相關工程數據表明，BIM技術的合理應用可以從根本上提高建筑產品的質量。根據BIM技術的可視化特點，具有非常強的模擬性和演示性，能夠通過三維模型有效呈現項目實施的過程。更重要的是，通過BIM技術的應用，可以優化設計和管理，有效保障整個建筑過程和施工過程的質量和安全，從而最大限度地發揮項目的效用。

在項目的初步設計階段，可以全面分析研究BIM技術的可視化特點，積極探索BIM技術與GIS 技術在場地分析中的跨界應用，最大限度地實現BIM技術與相關技術的深度融合。

2.3 施工圖設計

BIM 模型可以三維展示建筑設計，施工圖設計階段，一是可以讓項目參與者更加直觀、全面、準確地了解建筑設計；二是可以進一步進行碰撞檢測，檢測精度可以精確到鋼筋的級別。如圖3所示的管道沖突檢測，碰撞檢測后，系統會自動輸出檢測報告，明確碰撞級別和位置，并進行設計優化。

圖3 管道碰撞檢測

2.4 構件設計

在構件設計管理方面，將BIM技術與RFID 技術相融合，可以為構件的生產、儲存、運輸和吊裝管理提供極大的便利。在構件的生產中，可以提取設計階段的BIM模型數據來指導構件的生產制造，并在構件中植入RFID標簽，保證RFID 標簽數據與BIM 模型數據庫的相互對應，從而提高構件管理的能效，保證運輸和吊裝的準確[3]。

3.BIM在施工方面的應用

3.1 施工進度管理

3.1.1 借助平臺管理

一是借助BIM 模型和進度管理軟件編制明細表，用外部軟件打開Revit 三維模型。然后借助外部軟件的時間附加功能，將項目進度以數據源的形式連接到進度管理軟件上，然后創建構件集并附加時間，從而構建BIM 四維模型；二是借助BIM 四維模型進行進度模擬，及時發現并解決影響項目進度的因素；三是在施工過程中，及時更新BIM 軟件中的進度信息，進行實時監控，進一步分析進度偏差，找出造成進度偏差的因素，采取有效的控制措施，保證工程進度；四是結合BIM 和掙值法可以進行進度偏差分析。

例如，PV 計劃值是指項目實施過程中某一階段需要完成的工作量，需要消耗的預算費用或工時。計算公式為:PV=A×W,其中PV 代表計劃值；a 代表原計劃完成的工作量；w 代表預算定額。AC 是實際成本，是指項目實施過程中某一階段實際完成的工作量所消耗的費用或工時。EV 代表掙值，即項目實施過程中某一階段實際完成的工作量和根據預算定額計算出的費用或工時。計算公式為:EV=B×W,其中EV 代表掙值；b 表示完成的工作量；w 代表預算定額。

掙值法的評價指標主要包括成本偏差、進度偏差、成本績效指標和進度績效指標，計算公式如下:CV=EVAC,SV=EV-PV,CPI =電動汽車/空調,SPI=EV/PC。

其中CV 代表項目成本偏差；SV 代表進度偏差；CPA代表性價比指數；SPI 代表進步績效指數。

3.1.2 依據進度計劃實施管理

項目進度計劃確定后，相關部門可根據進度計劃，一方面利用BIM技術保證項目建設在工期內如期完成，另一方面利用BIM技術保證施工的安全。

施工前，工作人員應對施工現場進行調查，整理工程建筑材料的信息，檢查機械設備的數量和質量，估計施工狀態。這種管理方式不僅復雜，而且耗費大量的工作時間。

施工過程中，通過BIM技術的應用，業主可以根據項目的施工規范和條件，向項目經理提交相應的信息資源。BIM 的應用可以實現三維模型的建立，提高計算的準確性。同時，BIM技術的應用還可以實現相關模型的建立，準確測算實際工作量，實現項目進度與預期管理目標和模型的有效融合。

基于BIM技術的信息模型可以建立項目進度目標體系，使項目質量更好，建設速度更快，更清晰地體現預期目的。在施工過程中，各工種密切配合，減少出錯的概率。4D 模式的建立通過BIM技術實現，利用可視化的特點可以合理配置相關人員、工程材料和施工機械設備。

3.2 施工質量和安全管理

工程質量對整個工程建設至關重要。隨著BIM技術的應用，我國的建筑質量得到了有效的提高。雖然這項技術在國內的應用還處于探索階段，但它比傳統的管理方法更科學、更直觀。BIM技術可以將工程質量直觀地呈現在BIM 模型上，通過三維模型可以及時準確地還原質量問題的原因和位置，提高了工程項目質量管理的效果，保證了工程建設的質量和安全。

3.2.1 依據設定的質量目標進行管理

BIM技術在施工質量管理中的應用側重于實際應用的過程，需要基于預先設定的質量目標進行建模和分析。首先，根據項目的實際需求，利用三維技術建立相應的模型。然后，通過收集和輸入建筑材料的規格和數量等信息來模擬施工過程。根據標準建筑施工技術規范，利用BIM技術動態實時監督施工過程，實現對施工質量的全方位管理。

3.2.2 借助工具設備進行管理

施工質量管理，借助移動設備和相應的測量工具，可以實現對現場施工情況的跟蹤監控，及時同步現場施工情況和相關數據信息，加強質量監控效果。

3.2.3 現場安全管理

將現場監控情況和數據信息導入BIM 系統模型，分析施工安全隱患，提前采取有效處理措施，防范和規避風險，降低風險。發生概率，同時利用監控設備對現場進行遠程實時監控。以施工電梯安全監控系統為例，系統結構如圖4所示，在發生安全事故時能保證及時有效的救援[4]。

圖4 施工電梯安全監控系統

4.BIM在工程造價方面的應用

工程造價是工程建設項目管理過程中的一項重要內容。BIM技術下的造價管理應用主要有以下幾點。

4.1 工程量統計

BIM 模型將建筑中的相關工程信息完整的保存在數據庫中，可以通過搜索快速統計工程量。還可以借助BIM技術對實際施工過程中所需的設備、材料、能耗、人員等進行統計分析，從而加強施工成本的動態控制，避免浪費過多等不良情況的發生。

4.2 掙值法計算成本與進度偏差

采用掙值法，可以使管理者及時發現成本偏差，合理控制成本，全面加強成本控制水平。同時，通過掙值法也能控制進度偏差，很好地了解項目的進度。例如，可以把2019年10月20日、11月19日、12月20日設為時間節點，分別計算PV、EV、AC、SV、CPI、SPI 的數值，分析項目進展情況。根據計算結果，10月20日首檢點的SV＞0 表示實際進度提前，CV＞0 表示實際成本小于預算，即該節點工程成本處于平衡狀態，整體處于理想狀態；11月19日第二個監測點，項目實際進度落后于進度，成本投入領先，整體項目狀態相對低效。這時候就需要調整資源，優化進度，提高項目的整體效率。第三個監控點的數據顯示，進度和費用都比較理想，說明相應的進度計劃和費用控制策略在第二個監控點之后取得了良好的效果，第三個監控階段相應的控制工作良好。截至12月20日，項目進度提前，成本降低，整體狀態理想。

通過加強項目管理，可以有效地控制整個施工階段，更準確地估算工程成本，最大限度地合理利用工程材料，節約工程實際成本，從而使企業獲得最大的經濟效益。對于一個完整的建設項目來說，工程造價是非常重要的一部分。在實際建設中，項目管理的發展可以有效地促進科學有序的建設。

建設項目管理者可以根據設計師給出的設計流程，利用BIM技術進行模擬和論證，模擬項目的設施能否有序工作，從而預防運行過程中會出現的各種情況，制定相應的對策。BIM 模型的使用還可以實時監控施工過程中的信息和工程造價的變化。

4.3 資金計劃管理

應用BIM技術，可以從時間維度轉化BIM 模型進行資金計劃管理，結合進度計劃明確時間項目成本，根據實際施工內容制定合理的項目資金計劃。

利用BIM技術，付款審核子模塊可以實現進度款的匯總和審核，大大減少了超付和費用漏洞等問題。

5.在信息管理方面

工程建設項目管理是由使用單位、設計單位、施工單位、監理單位等眾多參建者共同參與的。在傳統的工程信息管理中，各參與方所做的工作通常是獨立進行的，這導致信息無法有效交流。BIM技術的應用有效促進了建筑行業的發展，發揮了自身優勢，簡化了復雜的施工環節。隨著不斷的發展，我國已經有了比較成熟的項目管理平臺，有力的推動了我國建筑業的發展。

廣聯達BIM5D 的核心業務是施工管理，可以對施工項目的成本、質量、進度進行有效管理，并將這些數據傳輸到模型中，方便管理者開展管理工作。

BIM 模型包含了項目的所有信息。通過BIM技術構建工程信息管理平臺，可以幫助項目參與方及時有效地共享信息資源，最大限度地提高項目建設的效率，方便項目參與方高效便捷地開展工作。

結語：

在工程建設項目管理中應用BIM技術時，要明確BIM技術應用的基本要求，做好BIM技術、人員、合作等方面的準備。結合項目的規劃設計、構件設計、實際施工內容和管理需求，有針對性地開展工程項目管理。借助BIM技術進行建筑性能化和構件參數化等設計，融合Revit、GIS 及RFID 等先進技術，結合掙值法等先進方法優化設計、控制進度和成本、加強項目各階段的管理，全面提升工程項目管理效率和效果。