BIM技術(shù)在建筑施工流程優(yōu)化中的研究

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2025）08-0077-03

0 引言

建筑行業(yè)涉及多個專業(yè)和環(huán)節(jié)，包括設(shè)計、施工、監(jiān)理和運營等，傳統(tǒng)建筑施工項目管理是基于二維平面開展的，這種信息管理方式的引起了設(shè)計變更頻發(fā)、材料浪費嚴重、預(yù)定計劃難以有效落實等問題[1]。隨著項目規(guī)模的擴大和施工技術(shù)的進步，傳統(tǒng)方法已難以滿足現(xiàn)代建筑項目的需求。BIM技術(shù)的應(yīng)用為解決這些問題提供了可行的方向，其核心是通過數(shù)字化和三維建模，提供了一個集成的平臺，能夠有效提升施工效率和質(zhì)量。

BIM技術(shù)的應(yīng)用涉及建筑工程前期的初步設(shè)計、施工圖設(shè)計、施工過程模擬以及工程后期運維等環(huán)節(jié)，以數(shù)字化與模型化的形式動態(tài)記錄了建筑工程的演變過程[2]。BIM技術(shù)作為一種數(shù)字化的建模工具，不僅能夠在設(shè)計階段提供可視化的模型，幫助設(shè)計師和業(yè)主更好地理解設(shè)計意圖，還能在施工階段通過實時數(shù)據(jù)共享，促進各方的協(xié)作與溝通。BIM可以在施工前進行詳細的規(guī)劃和模擬，識別潛在問題，從而優(yōu)化施工流程，降低風(fēng)險。

本文探討了BIM技術(shù)在建筑施工流程中的應(yīng)用，通過分析其對施工效率、成本控制和質(zhì)量管理的影響，提出了相應(yīng)的實施策略，希望為建筑行業(yè)的從業(yè)者提供實用的指導(dǎo)，推動施工管理的現(xiàn)代化和智能化，最終實現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 BIM技術(shù)基本特點及應(yīng)用領(lǐng)域

1.1 BIM技術(shù)基本特點

BIM是一種基于數(shù)字技術(shù)的建筑設(shè)計和管理方法，它通過創(chuàng)建建筑物的三維模型，整合了建筑的幾何信息、物理特性和功能信息，BIM的核心優(yōu)勢在于其信息的可視化和共享能力，可以使各參與方能夠在同一平臺上進行協(xié)作。運用BIM技術(shù)能夠有效傳輸和共享信息，便于工作人員創(chuàng)建BIM模型，應(yīng)用詳細參數(shù)有效控制相關(guān)物料成本、集合信息等[3]。

1.1.1 實現(xiàn)三維可視化

BIM技術(shù)提供了直觀的三維建筑模型，能夠清晰地展示建筑的外觀、結(jié)構(gòu)和內(nèi)部布局，不僅可以展示靜態(tài)的三維模型，還可以進行施工進度模擬、火災(zāi)逃生模擬等動態(tài)可視化展示。

1.1.2 實現(xiàn)信息集成

BIM技術(shù)能夠?qū)⒃O(shè)計、施工和運營階段的信息整合在統(tǒng)一的模型中，形成信息集成平臺，各方通過平臺進行信息交互，有效降低信息傳遞中的誤差和延遲，提高施工效率和精確度[4]。

1.1.3 實現(xiàn)協(xié)同工作

設(shè)計、施工和監(jiān)理等各方可借助BIM技術(shù)實現(xiàn)協(xié)同工作，在建筑項目的全生命周期中（包括規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營維護）整合建筑、結(jié)構(gòu)等多個專業(yè)的設(shè)計信息，通過共享模型和數(shù)據(jù)來高效協(xié)作完成項目工作，施工單位根據(jù)BIM模型了解施工進度和具體施工要求，監(jiān)理單位根據(jù)BIM模型對施工進行監(jiān)督。

1.1.4具有模擬性

BIM技術(shù)的模擬性是按照施工組織設(shè)計方案中的順序要求，對建筑工程施工階段的施工工藝實施過程進行模擬，以便施工方分析施工組織設(shè)計以及施工工藝流程實施的可行性與合理性。

1.2 BIM技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

1.2.1 建筑設(shè)計方面

在建筑設(shè)計階段，BIM技術(shù)使設(shè)計師能夠創(chuàng)建詳細的三維模型，并進行各種設(shè)計分析，如光照、通風(fēng)和能效分析。這種能力不僅提升了設(shè)計質(zhì)量，還能在設(shè)計初期識別潛在的設(shè)計缺陷，減少后期的修改成本。

1.2.2 施工管理方面

BIM技術(shù)可以實現(xiàn)建筑設(shè)計的數(shù)字化管理，直觀展示施工進度，根據(jù)現(xiàn)場情況對進度進行調(diào)整。此外BIM模型可以進行可視化分析，通過對施工階段危險環(huán)節(jié)進行安全模擬，減少安全隱患。BIM技術(shù)還可以進行成本估算與控制，通過對BIM模型中的各種信息進行分析和計算，結(jié)合市場價格，可以估算出成本。

1.2.3 設(shè)施管理方面

設(shè)施管理所涉及的范疇涵蓋了建筑設(shè)施的整個生命周期內(nèi)的運行狀態(tài)監(jiān)控、維護策略制定、空間資源優(yōu)化利用等多元維度。利用BIM技術(shù)可以建立設(shè)施管理的數(shù)字模型，實時監(jiān)測設(shè)施的狀態(tài)和運行情況，方便地進行設(shè)備保養(yǎng)計劃、故障診斷、維修工單管理等，提高維護效率和設(shè)施利用率。

1.2.4城市規(guī)劃方面

利用BIM技術(shù)進行城市規(guī)劃，可以將整個城市以三維形式呈現(xiàn)出來，使規(guī)劃者和決策者能夠更加清晰地了解城市的全貌。通過模型，規(guī)劃者可以更好地進行土地利用分析、交通流量模擬和環(huán)境影響評估，從而做出更科學(xué)的決策。

2傳統(tǒng)施工流程存在的問題

2.1 信息溝通不暢

在傳統(tǒng)施工流程中，建筑、結(jié)構(gòu)、機電等專業(yè)設(shè)計工作相對獨立，各專業(yè)設(shè)計師缺乏高效協(xié)同機制，難以在設(shè)計進程中實時交互、協(xié)同作業(yè)。這使設(shè)計成果間出現(xiàn)沖突，如結(jié)構(gòu)布局與機電管線布置相互矛盾。設(shè)計方與施工方之間信息傳遞存在嚴重障礙，設(shè)計方案因未充分考量施工現(xiàn)場的實際條件，而增加施工難度。施工階段，各部門間信息交流主要依賴紙質(zhì)文件和口頭溝通，缺乏統(tǒng)一、高效的協(xié)作平臺，信息共享極為不暢，使得決策過程拖沓且準確性難以保證，嚴重影響施工效率與項目推進節(jié)奏。

2.2進度把握失準

在傳統(tǒng)施工進程中，施工進度計劃的制定主要依賴項目管理者過往積累的經(jīng)驗，缺乏基于精準數(shù)據(jù)模型與科學(xué)算法的分析支撐。施工計劃難以精準適配復(fù)雜多變的施工環(huán)境，極易導(dǎo)致進度計劃與實際施工嚴重脫節(jié)，一旦遭遇突發(fā)狀況，便會陷入被動，造成工期延誤，不僅增加成本，還可能影響項目交付的及時性。

2.3易造成資源浪費

傳統(tǒng)的施工管理模式中，材料、人工和機械的管理往往缺乏精細化，導(dǎo)致資源的浪費現(xiàn)象十分嚴重。材料采購?fù)ǔＲ蕾嚱?jīng)驗進行下單，這使得庫存積壓或短缺的情況屢見不鮮。由于計劃不周或協(xié)調(diào)不足，工人和機械設(shè)備經(jīng)常處于閑置狀態(tài)，造成窩工現(xiàn)象的發(fā)生。設(shè)計變更、施工方案不合理以及溝通不暢等因素也會引起重復(fù)施工。這些問題的疊加不僅顯著增加了工程成本，還對項目的經(jīng)濟效益產(chǎn)生了負面影響。

2.4質(zhì)量控制力度不足

質(zhì)量控制是確保建筑工程達到設(shè)計標準的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的質(zhì)量檢測方法主要依賴抽樣檢查，弊端是難以及時發(fā)現(xiàn)隱蔽工程中的缺陷，從而埋下了潛在的質(zhì)量隱患。材料質(zhì)量檢驗的標準往往不夠嚴格，施工工藝也未必符合規(guī)范要求，這些因素共同導(dǎo)致了整體工程質(zhì)量的下降。這不僅增加了后期維護的成本和風(fēng)險，還可能對建筑物的使用壽命和安全性產(chǎn)生負面影響。

2.5 安全隱患大

施工現(xiàn)場的安全管理至關(guān)重要，它不僅關(guān)系到工人的生命安全，也影響工程的順利進行。傳統(tǒng)的施工流程中，安全管理措施常常落實不到位，缺乏系統(tǒng)性的安全培訓(xùn)和全面的風(fēng)險評估。安全監(jiān)管主要依賴人工巡檢，對高空作業(yè)、用電作業(yè)等高風(fēng)險環(huán)節(jié)的監(jiān)管存在漏洞，增加了事故的風(fēng)險。

3BIM技術(shù)在施工流程中的應(yīng)用范疇

3.1實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計與信息共享

BIM技術(shù)通過高度集成和透明的信息共享機制，打破了傳統(tǒng)建筑項目中的信息壁壘，提升了設(shè)計、施工和管理各個環(huán)節(jié)的效率與準確性。基于BIM技術(shù)的建筑信息平臺，使每個專業(yè)人員在同一個虛擬環(huán)境下共同工作，通過信息共享與轉(zhuǎn)換，能夠?qū)崟r看到彼此的工作進展，從而實現(xiàn)真正的協(xié)同工作。

3.2 進行施工規(guī)劃與模擬

在施工前進行虛擬建造和規(guī)劃，通過創(chuàng)建三維模型，對整個項目進行可視化分析，識別出潛在的設(shè)計沖突和施工難點，如結(jié)構(gòu)與管道線路的碰撞等。BIM技術(shù)可以生成4D模型，將時間維度引入到三維模型中，幫助項目管理者更好地把握施工進度。

通過施工模擬，可以在施工實際開展前虛擬地呈現(xiàn)施工過程，施工模擬不僅局限于建筑物模型，還可以對建筑基本功能進行模擬，如在建筑設(shè)計過程中，對于不同設(shè)計方案之間可運用BIM技術(shù)來模擬建筑的防火、隔聲、采光通風(fēng)和日照等各種性能[5]。

3.3實現(xiàn)工程進度管理與成本控制

施工進度其在很大程度上影響到相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟效益，在工程進度管理上，BIM模型集成了詳細的施工任務(wù)信息，BIM技術(shù)的4D和5D模型通過將時間和成本信息與三維模型相結(jié)合，為施工管理提供了強大的動態(tài)工具。通過4DBIM模型，項目團隊能清晰地可視化整個施工進程，精準關(guān)注施工現(xiàn)場工程管理中的各項變化。當(dāng)某一階段的施工出現(xiàn)延誤時，項目團隊可以立即查看其他相關(guān)任務(wù)的安排情況，分析其對整體項目進度的影響，并制定合理的補救措施。

在成本控制方面，5DBIM模型將時間、空間、建筑構(gòu)件以及成本數(shù)據(jù)緊密關(guān)聯(lián)。通過5DBIM模型不僅能清晰看到施工流程隨時間的動態(tài)推進，還能精準知曉每一個施工環(huán)節(jié)、每一項建筑構(gòu)件所對應(yīng)的成本開銷，使得施工管理者能夠?qū)椖康呢攧?wù)狀況進行全面的監(jiān)控和管理。

3.4實現(xiàn)質(zhì)量管理與風(fēng)險控制

BIM技術(shù)可以直觀展示施工流程，施工方、監(jiān)理方可及時錄入工程質(zhì)檢和安全數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)與模型相關(guān)聯(lián)，可以實時查詢?nèi)我馐┕ざ渭皹?gòu)件的施工安全質(zhì)量情況，識別各個階段潛在的風(fēng)險。利用BIM模型模擬施工流程，能提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，避免發(fā)生質(zhì)量問題。BIM的可視化技術(shù)還能對現(xiàn)場機械設(shè)備的作業(yè)范圍及布置情況進行模擬，以便選擇合適的施工設(shè)備和布置方案[]。

BIM技術(shù)可以對歷史數(shù)據(jù)和行業(yè)標準進行整合，為施工團隊提供參考依據(jù)，通過對歷史項目數(shù)據(jù)的分析識別出常見的風(fēng)險因素，做出相應(yīng)的預(yù)判，并在當(dāng)前項目中采取相應(yīng)的預(yù)防措施。還可以將其與行業(yè)標準進行對比，確保施工過程符合所有的法規(guī)要求和質(zhì)量標準。

4BIM技術(shù)在建筑施工流程優(yōu)化策略

4.1施工前期準備

在施工前期，通過分析討論工程設(shè)計、施工流程等，制定相應(yīng)的BIM管理流程和相關(guān)標準，并在后期應(yīng)用中逐步細化完善。組織專業(yè)BIM團隊人員，明確人員分工，通過集成設(shè)計使各專業(yè)團隊在同一平臺上交流信息，這意味著在整個項目過程中，各方可以實時查看和更新設(shè)計信息，確保設(shè)計的一致性，減少后期施工中的變更和沖突。在施工前，合理應(yīng)用BIM技術(shù)模擬多種施工工藝和施工技術(shù)，可預(yù)測可能出現(xiàn)的問題和風(fēng)險，便于制定出更加合理和有效的施工方案。同時，將模型與施工進度安排相結(jié)合，對施工過程中出現(xiàn)的資源配置等風(fēng)險及時進行調(diào)整[7]。

4.2施工階段管理

施工過程會受到許多因素的影響施工進度，其中包括天氣情況、材料運輸?shù)龋以O(shè)計人員所制定的施工進度與實際施工會存在一定差異。利用BIM技術(shù)對施工進度進行實時監(jiān)控，根據(jù)現(xiàn)場實際情況及時調(diào)整施工計劃，對物料的物流管理進行優(yōu)化，可保證施工所需的物料及時到位。影響施工質(zhì)量的主要因素有材料、施工方法、氣候等，通過BIM技術(shù)檢查施工質(zhì)量，可確保施工符合設(shè)計要求。BIM技術(shù)還能實現(xiàn)自然環(huán)境的模擬，降低環(huán)境的負面影響，從而避免因自然條件造成的質(zhì)量安全問題。

4.3施工后期管理

在施工完成后，根據(jù)所有變更和施工實際情況及時更新其模型，更新后的BIM模型將成為后續(xù)運營和維護的基礎(chǔ)。BIM可對竣工驗收過程中發(fā)現(xiàn)的問題進行記錄，并在BIM模型中標注，方便后續(xù)的整改和跟蹤。在建筑運營維護方面，將BIM模型與設(shè)施管理系統(tǒng)集成，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的更新和共享。運維人員需及時反饋所遇問題，分享運維中的潛在需求，助力開發(fā)團隊優(yōu)化BIM技術(shù)。

4.4持續(xù)改進與反饋

在運營過程中，BIM可根據(jù)運營情況收集各方反饋信息，如施設(shè)備的實際運行狀況、能源消耗的監(jiān)測數(shù)據(jù)等，將這些信息及時反饋到BIM模型中，可實現(xiàn)模型的動態(tài)更新。并可定期總結(jié)BIM實施過程中的經(jīng)驗，為其他項目建設(shè)提供改進建議。建立BIM數(shù)據(jù)存檔機制，將本項目生命周期內(nèi)的BIM模型數(shù)據(jù)，依據(jù)項目類型、建設(shè)階段、數(shù)據(jù)屬性等方面進行分類歸檔，可為后續(xù)項目提供數(shù)據(jù)支持。

5 結(jié)束語

建筑工程施工中，BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)化了施工流程，通過信息模型實現(xiàn)了建筑工程從設(shè)計、施工到運維的全生命周期的信息貫通，提高了施工精確度，保障了項目的施工質(zhì)量水平。施工前期的協(xié)同設(shè)計和模擬、施工階段的實時監(jiān)控與調(diào)整、后期的竣工模型生成及運營維護，均展示了BIM技術(shù)在各個階段的優(yōu)勢。BIM技術(shù)具有十分廣闊的發(fā)展前景，將推動工程建設(shè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型和提升，助力現(xiàn)行業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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