基于BIM的建设工程监理模式的研究

2015-12-17严事鸿赵春雷郑刚俊

建设监理 2015年11期

关键词：监理管控信息

严事鸿，赵春雷，郑刚俊

（中咨工程建设监理公司，北京 100048）

基于BIM的建设工程监理模式的研究

严事鸿，赵春雷，郑刚俊

（中咨工程建设监理公司，北京 100048）

结合监理行业特点和BIM技术优势，分析提出了工程监理组织、监理全寿命周期工作流程及监理BIM应用研究。工程监理行业应广泛结合BIM技术，加深其在项目监理机构的运用，为工程监理增值。

建筑信息模型（BIM）；工程监理；全寿命周期；管控

0 引言

随着建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM）技术的不断推广普及，BIM 技术逐渐以第二次革命“引领者”的姿态改变着现行的建筑行业。在更多的建设项目上有了 BIM 技术的身影，更多的人成为了“BIMer”。美国国家 BIM 标准(National Building Information Modeling Standard，NBIMS）给出了 BIM 的定义，其中蕴含着其物理和功能、共享、协同、全寿命周期等几个特征。“物理和功能”表明 BIM 不只是单纯的 3D 模型的建立，而是建筑信息(如材料性能、重量、价格、采购信息）的传递；“共享”和“协同”表明 BIM 能解决建设过程中沟通协调上出现的问题，加快不同专业领域之间及不同时间点之间信息的流通速度，以消除“信息孤岛”的现象；“全寿命周期”表明 BIM 从单一的关注建设工程的施工阶段向面向服务于建筑物从策划到拆除或者建筑改建时期。建设工程监理(Construction Project Management）作为建筑参建方之一，而且监理主要是提供智力型服务，被分析认为是最适合作为 BIM 技术推广的推手。在监理行业探究 BIM 技术的应用，将是监理改革转型的一次全新尝试。

1 建设监理行业BIM趋势化的必要性

1.1 BIM行业政策及背景

早在 2011 年，国家住房和城乡建设部《2011～2015 年建筑业信息化发展纲要》就将加快建筑信息模型(BIM）列为“十二五”期间的总体目标之一；尤其是对勘察设计的协同、集成设计、施工和项目管理的 4D 模拟功能的推广，提出了明确的要求。之后，《住房城乡建设部关于推进建筑业发展和改革的若干意见》中更加明确了在建筑工程中推广使用 BIM 对建筑物“全寿命周期”内对工程的增值作用，拓宽了建筑相关人员的视野。不仅如此，2015 年 1 月 1 日实施的新版《绿色建筑评价标准》中，应用建筑信息模型 BIM 技术占到了总分值的 2 分，将 BIM 在工程的全寿命期的信息管理和利用纳入了考核的指标。

细观各省市，《民用建筑信息模型设计标准》为北京地方标准，该标准作为我国第一部 BIM 应用标准，从资源要求、模型深度要求和交付要求，对 BIM 的具体应用提出了具体的要求，必将大力推动 BIM 软件协同工作的进度，使得建筑 BIM 化变得有据可依。上海市人民政府办公厅《关于在本市推进建筑信息模型技术应用的指导意见》提出，到 2016 年底，上海市主要设计、施工、咨询服务和物业管理等单位普遍具备 BIM 技术应用能力；至 2017 年，上海市规模以上政府投资工程全部应用 BIM 技术。2015 年 5 月，深圳市建筑工务署发布了全国首个政府公共工程 BIM 实施纲要和实施管理标准，从政府管理的角度对 BIM 的标准化应用提出了要求。众多 BIM 行业推广政策的实行，标志着建筑行业 BIM 趋势化“春天”的到来。

1.2 监理行业面临的挑战

国家将放开监理服务收费价格，监理取费完全由市场主导，将导致监理行业内价格的恶性竞争。加之深圳率先发布的取消强制性监理的文件，形势非常不利于监理行业的发展。从监理自身而言，业务职能过于单一，主要还是针对施工现场质量方面的监控；监理行业的从业人员素质较差，良莠不齐，无法满足业主对项目实施全方位管理的需要；监理行业收费过低，难以提供高薪职位，导致大量人才流失。这种种的“内忧”结合改革带来的“外患”，对监理行业而言无疑是雪上加霜。

穷则思变。监理行业面对挑战不应自怨自艾，为了顺应目前日益激烈的竞争形势，应考虑改变自身团队和管理模式，使监理向更高水平业务、精细化、超前化管理模式靠拢。BIM 作为未来建筑行业管理的新趋势在监理行业得到普遍推广，十分必要。监理行业借助 BIM 技术的力量将会给本企业带来新的活力，使监理工作踏上一个新平台。

2 基于BIM的建设工程监理模式

2.1 基于BIM的建设工程监理组织

总监理工程师(以下简称“总监”）作为项目监理机构的核心人员，对项目的工程信息最需要得到全面的掌控，而BIM 恰恰能包含建筑物从策划设计初期到竣工结束直至运营的全部信息。所以以 BIM 技术建立的监理组织，总监应作为主控人员。项目监理机构的其他人员基于 BIM 平台，对 BIM内储存信息进行插入、提取、更新和修改，以支持和反馈自身工作情况，同时与其他部门协同工作。参考国外 BIM 组织结构并结合监理行业的特点，提出项目监理机构 BIM 组织(见图 1）。与传统的线性组织结构不同，BIM 协同工作模式更加类似于矩阵式的组织结构。由于 BIM 本身就有协调各部门工作的功能，因此当工作部门指令发生矛盾时能及时得到沟通解决，有效减轻了总监在协调方面的工作量。项目监理部 BIM 部门横向地与各部门交叉，对各部门的工作也起到了一定的指导和监督作用，为现场施工顺利实施增加了一项保证措施。项目监理机构应有自己的监理部 BIM，所有与外对接的BIM 技术都应是通过门户建筑信息模型进行交流，以保证自己技术的独立性，增强自我工作的可追溯性。

图1 项目监理机构BIM组织

2.2 基于BIM的建设工程监理全寿命周期工作流程

监理工作的主要内容可归纳为“三控制、三管理、一协调”，在建工程需要监理机构全面的参与和管控。现阶段监理工作的重点多数放在施工的准备及工程施工阶段，忽视了能为监理服务增值的其他阶段。为了更加凸显 BIM 技术在项目全寿命周期的管控，项目监理机构应努力延伸自己的服务范围，使 BIM 技术在项目监督管理方面的优势充分发挥出来。这对监理在 BIM 技术条件下的工作流程提出了更高、更信息化管理的要求。基于 BIM 的建设工程监理全寿命周期工作流程(见图 2）。

借助 BIM 中可视化及 3D 模拟的强大功能，监理的管控将更多侧重于规划和预控。监理的主要工作内容和重点也会向设计、招标阶段和施工前准备阶段转移。提前提取 BIM 内建筑信息，对待建项目做好事前预控措施的规划工作。施工阶段管控将会是按照计划有组织、有针对性地展开。现阶段监理几乎不曾涉及的工程保修期和项目运营期的内容，监理应借助 BIM 技术拓宽自己监理服务的范围。

3 工程监理BIM应用研究

美国 bSa(building SMART alliance）出版的《BIM 项目实施计划指南》将项目 BIM 实施情况分类描述，并分别给出了不同种类应用的描述、潜在价值、团队能力需求、所需资源用以指导 BIM 执行团队，同时也希望借此激发更多 BIM 其他方面的应用性能。整理分析所列应用，同时结合 BIM 技术现行的发展特征和监理行业的特点，可以得到监理行业现阶段或是未来可实现阶段的 BIM 的应用。应用分为 12 种，希望本文的研究可以起到抛砖引玉的作用，为更多投身于 BIM 研究的监理人员起到参考和启发的作用。

3.1 BIM标准规范的审核

监理行业执行现场监督管控的重要依据之一，就是各类法规及规范。对 BIM 也是一样。不同软件使用的标准不一，将会造成软件之间不能兼容、数据交换易造成关键数据的丢失。虽现行有越来越多的软件尝试以 IFC 标准为基础编制 BIM 标准，但由于多数软件之前使用的都是自己的标准，加上政府未对这一领域进行强制规定；造成横向上软件之间协同工作还不具备成熟的条件，仍旧是以单个项目 BIM 目标实现为主；纵向上建筑全寿命周期过程中各软件数据交流也存在障碍。但随着 BIM 技术的不断发展，BIM 标准逐步引起人们重视。全寿命周期 BIM 研究的需求将不断加强，BIM 标准将会进一步规范化，而项目监理机构应将 BIM 标准中规定的 BIM 交付深度、交付形式、语义信息、文件格式等重要信息，作为监理 BIM 的一个管控要素。

3.2 方案的论证及规划

BIM 的可视化可以提前建立“实体”建筑物。在设计及招标阶段，监理单位可以协助建设单位，对设计的建筑信息模型的经济性、可行性、安全性及完善性进行不同方案的比选，选择最佳的设计 BIM 方案。在正式施工前，提前根据BIM 设计完成内容，分析建筑物在施阶段将发生的问题，协助建设单位编制针对性的施工招标文件。在施工前为建设单位提供优质的、全方位的咨询服务。

图2 基于BIM的建设工程监理全寿命周期工作流程

监理单位应引入积极的缺陷管理方法对现场进行管控规划。在收到 BIM 文件后，可以针对 BIM 内部包含的详细的建筑信息，更有针对性地确定项目监理机构的人员需求及组成。编制监理规划时，可以更准确、详细地描述监理工作的范围、内容、目标。借助云数据库技术，在监理公司或行业内寻求经验丰富的监理人员协助，提前预判在施建筑物将会遇到的施工难点及可能会遇到的问题，预先性地做好控制准备和风险规避的相应措施。安全工作也相类似。预先提取 BIM 内施工信息，对在施工过程中可能发生的安全隐患、存在的危险源提前分析；待项目正式施工时，有针对性地采取危险源识别、隐患消除的相关工作。这就要求监理公司应搜集、归纳以往监理管控重点，成立缺陷管理的数据库，为BIM 事前建设缺陷管理提供数据上的支持。

施工单位上报的施工组织设计或是专项方案，BIM 内提取的施工信息将会是监理工程师审核该方案是否具有可行性的重要依据。

3.3 现场使用规划

基于 BIM 技术，审核施工单位使用 BIM 对现场场地规划的合理性。审查施工单位在现场模拟使用情况：施工区、生活区的布置、施工现场加工区及材料堆放区的布置、施工现场临时道路布置的合理性，选择最优布置方案，提高施工场地使用效率，有效减少材料二次倒运额外增加的费用。现场规划应先经监理审查通过后才可施工，在施工前做好可视化的高效率的监理管控，避免出现现场项目已施工完成，但发现不满足规范设计要求而返工的情况发生。

由于平面施工图很难将工法样板区形象完整表现出来，借助 BIM 的 3D 可视化技术，将工法样板中包含的所有施工要点、细节提前设计。通过 BIM 完整展示，监理单位提前审核设计完成工法样板，提前做好样板策划。通过后利用模型对现场施工人员进行可视化交底，并以工法样板 BIM 进行现场监督检查。通过样板区的 BIM 化，能有效提高样板区施工的质量，而样板区施工质量的提高将有助于提高工程的施工质量。

场地管理还有一项漫游功能。通过 BIM 漫游可以直观模拟场区内实景，协助建设单位选择最优参观线路，提前设计领导参观线路、行车线路和人行线路。

3.4 审查施工模拟及现场管控

在项目施工过程中总是会遇见平面施工图中专业性较强、危险性较大及施工难以理解的复杂节点。BIM 技术的突出优势体现在其可视化运用上，将复杂节点通过 3D 模型直接向工人展示。同时，通过施工模拟软件模拟施工工序，监理单位对可视化节点及其施工工序进行监督审核；审核通过后，对现场施工人员在重点难点的施工节点前安排可视化的施工交底，提高施工质量和效率。

基于 BIM 的现场施工检查系统也将有所改变。这一系统由三个关键部分组成：电脑界面、现场平板界面和网络平台。电脑界面的工程师根据从 BIM 内提取出来的现场管控信息，通过网络平台向平板界面的监理人员发出需要管控的问题及管控要点；现场平板人员通过声音记录、实拍照片等方式返回检查信息于网络平台；最后由网络平台进行 BIM 的整合及问题追踪。具体流程见图 3。

图3 基于BIM的施工现场检查系统

3.5 进度规划

施工进度是监理管控和建设单位关注的重点之一。施工建筑物能否有组织地完成计划工期，是监理管控不可缺少的部分。BIM 技术下的进度是建筑物将空间信息与时间信息经过整合在一个可视化过程而展示出来的，可以清晰地了解各个里程碑事件中建筑施工是否符合进度计划、场地使用情况是否符合施工场地和物资施工条件。监理单位可以将横道图与 4D(3D+时间）BIM 结合起来，提高对施工进度计划是否满足阶段性和总进度计划要求审查的精准度，不易遗漏工程项目。若结合遥感技术，通过可视化的施工进度的输入，对比完工 BIM 模型和计划 BIM 模型，能直观、高效地反映进度计划完成情况。

3.6 数字化制造管控

制造行业的自动化一直走在前列，目前已实现多种产品的数字化制造。如建筑构件加工信息深化过程中的钢结构构件加工、管材的切割、预制构件制作，甚至于到钢筋具体下料长度的控制，都可以得以数字化精确的计算和控制，监理单位的管控措施主动性将提高。通过提取 BIM 中存储信息与现场实际进行比对，或预先审查 BIM 中数字化制造信息，即可进行有效管控。如：配合现阶段二维码技术，监理单位可以通过扫描进场构件上的二维码，将扫描得到的信息与 BIM中存储信息进行对比，直接控制进场材料的规格、材质、厂家等相关信息。监理单位通过审核 BIM 数字化生产下的钢筋下料长度，事前控制钢筋工程的施工质量。

3.7 监理3D管控

监理的 3D 管控措施，可以借助 3D 激光扫描仪器或者传统的测量手段得到所测的建筑物的实际点云数据信息，将所得到的点云数据信息重新建立 BIM 模型，并且与设计 BIM 模型数据进行比对，进而得到所测建筑物的实际施工偏差，以管控施工质量。这一技术的发展，将有效提高监理对墙柱平整度、埋件位置、管线综合布置及建筑物轴线偏差等方面验收的效率、精度和涵盖的范围。两种不同思路的管控措施具体流程如图 4。

图4 监理3D管控流程图

3.8 造价及工程量管控

BIM 技术条件下，项目监理机构能快速比对施工单位上报的实际完成量与计划量。若发现存在工程量偏差情况时，能及时纠偏，为建设单位在投资控制方面提供服务。施工单位在提交工程量变更申请时，项目监理机构根据 BIM 内存储的价格信息，能准确计算变更前后成本变化，避免了人工计算带来的误差且能有效降低人工的消耗。当需要发生工程量方面的变更时，监理可以通过 BIM 技术分析采用不同的变更方式，对于成本产生的变化，向建设单位在工程量变更方面提供不同方案的比选帮助。

3.9 竣工模型审查

工程完工后，除了将工程建设的相关档案移交建设单位外，竣工 BIM 相关文件作为建筑物日后的改造、加固的依据，也是移交的重点部分。监理单位应重点审查 BIM 竣工交付的交付内容、交付形式、文件格式、包含的信息等内容是否与建设单位合同要求的一致。有竣工交付的 BIM 模型，可以真实地比对工程竣工实际量和工程竣工的计划值的差值、竣工决算值与估算值的差值，为建设单位快速完成竣工验收相关工作提供帮助。

3.10 灾害应急模拟

灾害发生之前，施工单位应通过预先对现场可能发生灾害的地点和发生的过程进行模拟。监理作为监督方参与其中，审核该灾害制定的人员疏散的最佳逃生路线以及应急救援小组的应急预案的可行性；要求最后通过漫游动画等方式，将事先规划合理的逃生路线对所有现场人员进行安全应急模拟的交底。

建立 BIM 系统与实施设备状态之间的监控关系。当灾害发生时，监理应提取 BIM 中存储的设备信息，指导施工单位及时采取针对性的措施、选择现场人员最适合的逃生路线，也能指导救援人员选择最优的救援措施和路线，提高应急救援行动的成效。

3.11 资产保修和维护

工程保修阶段，监理服务应重点放在建筑物设施定期维护回访及现场保修方面。通过 BIM 云端数据库，对已到计划维护时间而未有维护记录的建筑物设施及时提示维护，避免遭受更大的损失。当现场被发现建筑物设施存在质量缺陷时，项目监理机构应及时提取 BIM 中该设施(结构设施或设备设施）的主要信息记录，合理监督施工单位的修复工作。

3.12 监理协同工作

协同不仅仅指代的是项目监理机构中不同专业之间的沟通交流，也涵盖了项目监理机构在建设工程项目全寿命周期内的交流与合作。现有的云技术的存在，使得协同工作模式下的监理能有效加强与建设单位和设计单位的沟通，做到设计 BIM 信息改动的联动效应，强化数据的关联性，及时做到现场变更实时更新监控。项目监理机构在完成阶段性施工后的 BIM 内存储信息，为后序其他监理工作的开展提供了参考依据。

BIM 技术的介入积极推动了建筑行业的变革，也深深地影响着监理行业的发展。但就现阶段监理行业 BIM 应用程度来说，还远不及整个 BIM 行业发展应用的速度。监理行业面对新形势下的挑战，应充分地与其他技术集成，扩展 BIM 在监理行业的应用领域及应用效益。BIM 将使监理行业从传统的监理模式中逐步地得到解放，监理的主要工作任务、工作方法、工作规划也将发生巨变。本文为国内 BIM 监理模式提供有价值的参考作用，希望促进监理行业的改革发展和监理企业的升级转型。

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(编者：该文获“浩智杯”第一届全国建设监理论文大赛二等奖。)