BIM技术在工程项目中的应用

2015-01-28高树鹏

中国科技信息 2015年6期

关键词：工程项目成本信息

高树鹏

汕头大学医学院附属肿瘤医院

BIM技术在工程项目中的应用

高树鹏

汕头大学医学院附属肿瘤医院

高树鹏（1970-）男，广东澄海人，汕头大学医学院附属肿瘤医院，高级工程师，现从事建筑、装饰、幕墙技术研究及基建管理工作。

建筑形态向多元化、复杂化发展，二维CAD图纸无法满足工程项目设计、建造、管理的要求，迫切需要借助三维模型建模进行技术、进度、成本等管理。BIM以三维数字技术为基础，是集成工程项目各种相关信息的可视化的数字建筑模型，借助BIM技术进行协同作业和施工模拟，可事先进行碰撞检查、预见存在问题并加以解决，对工程项目实施规范化和精细化管理，对进度、成本、质量、安全等进行有效控制。

前言

建筑信息模型（building information modeling，BIM）技术已成为建设领域信息技术的研究和应用热点。BIM技术把项目主要参与方在设计阶段就集合在一起，着眼于项目的全生命期，利用BIM进行虚拟设计、建造、维护及管理，给项目主要参与方带来较大的经济效益、大幅降低项目风险，减少实施过程中的未知，让管理轻松、精细化。

建筑信息模型的技术优势

科学技术的发展和市场对建筑品质要求的提升，建筑形态向多元化、复杂化发展，二维CAD图纸无法满足设计、建造、管理的要求，需要借助BIM三维建模软件。BIM以三维数字技术为基础，是集成工程项目各种相关信息的可视化的数字建筑模型，包含数据和行为模型。BIM技术核心是一个由计算机三维模型所形成的数据库，数据库信息在建筑全过程中动态变化调整，项目主要参与方可及时准确的调用数据库中相关数据。

模型信息除了对工程对象进行3D几何信息和拓扑关系的描述外，还包括完整的工程信息描述，且信息模型中的对象是可识别且相互关联的，其中某个对象发生变化，与之关联的所有对象随之更新，在生命周期期的不同阶段也可进行修改和扩展。在项目全生命周期中的不同阶段，不同的参与人通过在BIM系统中插入、提取、更新和共享信息数据，实现协同作业。

BIM技术在工程项目管理中的应用

碰撞检查与施工模拟

建筑工程中包含建筑、结构、给排水、暖通、电气、通信等诸多专业，且外形奇特、结构复杂的建筑物越来越多。工程项目越复杂，各专业间协调不到位、二维CAD设计图纸发生碰撞经常出现；项目实施过程中会产生大量的数据，各部门、各专业获取数据的及时性和准确性难于保证，各方的合作与协同难于实现，导致工程成本增加、工期延误、甚至影响到质量和安全。

设计阶段通过BIM进行模拟计算和实验，使业主能够对设计方案进行综合评价，达到最优的设计效果，给工期、造价等带来改进；通过信息数据共享、协同作业，各专业、各部门顺畅进行协调，及时处理解决存在问题；通过三维模型进行碰撞检查，检查设计图纸中存在问题，优化设计，进行建筑幕墙、综合布线、设备设施等调整、细化、完善等内容的深化设计；根据变更条件对三维模型进行维护，使设计、施工问题提前反应，避免返工与延误工期；设计人员通过模型实现向施工人员进行可视化交底，形象直观，更加清楚了解设计意图，了解每一个细节。

项目组织阶段利用BIM模型进行模拟施工，为施工提供可行性指导，最大范围内实现资源合理运用，提前反映工程技术重点、难点、施工工艺流程等，通过模型对重点、难点进行分析，制定切实可行的对策；在施工方案制定时通过类似的碰撞检测，根据施工工艺、机械设备、材料堆放与运输线路，进行施工过程可视化模拟，分析施工操作的冲突，确定最经济合理的方案和资源配置，依据模型确定施工方案，排定计划，划分流水段，提高决策阶段的效率；利用BIM包含数据根据施工进度、部位快速统计出所需要的材料数量，进行备料、编制预算、产品定货。在安全管理方面，通过模型可以将危险源暴露出来，进行有目的的预控。

项目施工阶段通过BIM模型对施工组织设计进行验证、模拟施工，形象地表达出项目当前的施工状态、方法，利于现场技术人员对整个工序的把握，此外可以在模拟过程中发现一些问题，对施工方法在施工前及时地调整；模拟检验安全专项方案编制的实用性，对其方案实施过程中的不可见安全隐患尽可能地提前暴露、提前处理，更为直观、可懂、可操作的交底方式让操作人员轻而易懂地了解到安全操作过程和注意事项，增加安全防范意识，交底效果更加明显，达到事前预防目的。施工中通过模型形象地反映出工程实体的实况，通过对工作的分解，精确统计出工作工程量，再结合工作面、资源供应情况分析后可组织精细化施工。此外，利用BIM模型实现结构的预拼装，通过把现场安装的结构进行精确测量后建立与实际情况相符的模型，实现虚拟预拼装，提高精准度，降低失误率，减少整改、返工等问题。

进度管理

传统的进度管理方法很大程度上依赖于人员的经验，经验化的管理方法受主观因素影响大，很难形成一种标准化和规范化的管理模式。在项目实施中设计缺陷、施工进度计划编制不合理、人员的素质不高等原因时常造成进度控制出现问题。此外以下原因也是造成进度失控的原因：二维CAD设计图纸可视性不强，使各专业设计之间工作相对分离，很难对工程进行整体性表达，设计师也难于有效地检查自己的设计成果；二维CAD施工图表达形式与人们现实中的习惯维度不同，要看懂二维CAD施工图需要通过专业的学习和长时间的训练，造成设计师与建造师、项目业主之间的沟通存在障碍；网络计划图编制要求项目工作分解细致，逻辑关系准确，但在实践难于完全做到，网络计划图也不能直观地展示项目的计划进度过程，不方便进行实际进度的跟踪。

根据合同工期、确定的施工方案和从BIM抽取的工程量，以及各项资源消耗定额，可以方便地制定和优化施工进度计划，快速地计算时间参数，确定施工关键线路及确定各项施工资源。三维数据模型与工程进度计划相结合的4D模型，能够精确控制工程，动态地优化分配劳动力、材料、机械和施工场地。基于BIM的4D虚拟技术的进度管理通过反复的施工过程模拟，让可能出现的问题在模拟环境中提前发生，通过进行逐一修改，提前应对，使进度计划达到最优。进度计划既可以用横道图或网络图表示，也进行以动态的三维展示。根据模型可以快速地统计出施工部位需要的材料数量，合理安排运输。

BIM模型与施工进度连接，通过各项工序的模拟计算，得出工序工期、劳动力、材料、机械设备等资源的占用情况，实现施工资源及施工过程的可视化模拟，随时随地地直观快速地将计划进度、资源及成本与实际进度、资源及成本进行对比、分析，自动生成工程量表和资源用量表，确定进度计划的调整内容和方法，方便项目管理人员采取相应的措施控制工程进度，进一步优化进度计划。

成本控制

工程项目建设中概算超估算、预算超概算、决算超预算的现象经常出现，影响着建设工程投资效益。工程项目数据量大、各环节数据流通效率低是工程项目成本管理难度大的根源。工程量是决定工程造价的关键，工程造价是成本控制的重要内容。工程量计算方法由于缺少科学、规范、高效的计算模型，加上工程量计算规则繁琐、涉及面广、工作量大，容易出现多算、重算或漏算情况，最终导致工程量计算失准，极大地影响成本的控制。

通过将项目组织机构、施工方案、施工进度计划、合同价款、施工定额和企业管理费用等输入到BIM中，建立BIM的5D施工资源信息模型关系数据库，可以快速准确地计算工程量，提升施工预算的精度与效率，方便地进行成本预测，编制精确的成本计划。

项目实施过程让实际成本数据及时进入数据库，成本汇总、统计等工作在5D施工资源信息模型关系数据库中瞬间完成。通过建立实际成本BIM模型，使成本数据的收集、整理、分析、核算准确性大为提高，按时调整维护，短周期成本分析不再困难；模型动态地反映工程进展的资金需求量，加强了对实际成本的动态维护和管控能力，通过与计划成本的对比，利用各种成本控制方法，可以方便地进行成本控制，快速实行多维度的成本分析，也可以比较不同进度方案的资金需求计划，有利于对工程成本进行有效控制。