浅谈基于BIM的技术在施工项目管理中的应用

浅谈基于BIM的技术在施工项目管理中的应用摘要：BIM建筑信息模型为我们展现了二维图纸所不能给予的视觉效果和认知角度，基于BIM技术在施工中的应用为施工企业在施工过程中进行多专业协调、现场布置优化、施工进度、质量管理、安全管理、资源及成本管理，大大减少返工，节约施工成本。本文主要介绍的就是工程项目在管理过程中BIM技术的应用及应用中存在的主要问题。一、bim技术概述何谓BIM，美国的BIM国家标准做出了如下的解释：“对一个建筑工程项目的物理和功能特性的数字化表达；一个信息共享的平台；一个实现建筑工程全生命周期管理的信息过程；一个实现建筑项目不同阶段信息插入、提取、更新以及修改的协同化作业平台。”从BIM的标准中，我们可以发现BIM所具有的可视化、协同性、模拟性、优化和出图的技术特点。BIM技术于1970年代首先在美国被提出，进入21世纪，随着电子信息工业的迅猛发展，BIM的应用技术首先在工业化国家得到推广。美国建筑行业统计数据表明：80%以上的美国建筑300强企业都已经在应用BIM技术进行项目设计和工程管理，欧美和日本等工业化国家也已经先后出台了BIM技术实施的国家标准。数字仿真模拟技术是联合多媒体、人机接口、计算机图形仿真以及数字传感等多种技术的多学科综合技术，先是应用在航天科学等高科技领域，随着电子信息技术的普及，影视动画、游戏设计、机械制造等领域也已经广泛应用该技术，但在工程管理领域，BIM技术的研究和应用，还处于比较初等水平。BIM技术、3D技术、4D技术都属于数字仿真模拟技术。其中，4D是在3D的基础上加入第四维——时间信息，可以对工程进度进行可视化分析，但没有考虑资源因素；BIM技术主要侧重于工程项目的设计和施工管理，将可视化技术在项目管理中的应用提到到崭新水平。中国的BIM技术应用普及尚不足10%，处于起步阶段。国家已经明确提出将加大对BIM技术研究的支持力度：住建部《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》中都明确指出要加快推广建筑信息模型技术和基于网络的协同应用技术，改进传统生产与管理模式，提升企业生产效率和管理水平，在国际标准的基础上逐步构建符合我国实际的BIM技术标准规范。未来建筑科技发展的目标之一就是建设数字城市，当然，BIM技术将在其中扮演重量级角色，目前，国内很多知名项目都是BIM技术成功的案例：奥运跳水场馆——“水立方”，还有上海中心大厦等，应用效果都受到良好评价。二、基于bim技术在施工中的应用1、建筑构件建模首先根据建筑图纸，将整个建筑工程分解为各类构件，并通过三维构件模型，将它们的尺寸、体积、重量直接测量下来，以及采用的材料类型、型号记录下来。其次针对主要构件选择施工设备、机具，确定施工方法。通过建筑构件建模，可以帮助施工者事先研究如何在现场进行构件的施工和安装。2、多专业协调各专业分包之间的组织协调是建筑工程施工顺利实施的关键，是提高施工进度的保障，其重要性毋庸置疑。目前，暖通、给排水、消防、强弱电等各专业由于受施工现场、专业协调、技术差异等因素的影响，缺乏协调配合，不可避免地存在很多局部的、隐性的、难以预见的问题，容易造成各专业在建筑某些平面、立面位置上产生交叉、重叠，无法按施工图作业。通过BIM技术的可视化、参数化、智能化特性，进行多专业碰撞检查、净高控制检查和精确预留预埋，或者利用基于BIM技术的4D施工管理，对施工过程进行预模拟，根据问题进行各专业的事先协调等措施，可以减少因技术错误和沟通错误带来的协调问题，大大减少返工，节约施工成本。3、现场布置优化随着建筑业的发展，对项目的组织协调要求越来越高，项目周边环境的复杂往往会带来场地狭小、基坑深度大、周边建筑物距离近、绿色施工和安全文明施工要求高等问题，并且加上有时施工现场作业面大，各个分区施工存在高低差，现场复杂多变，容易造成现场平面布置不断变化，且变化的频率越来越高，给项目现场合理布置带来困难。BIM技术的出现给平面布置工作提供了一个很好的方式，通过应用工程现场设备设施族资源，在创建好工程场地模型与建筑模型后，将工程周边及现场的实际环境以数据信息的方式挂接到模型中，建立三维的现场场地平面布置，并通过参照工程进度计划，可以形象直观地模拟各个阶段的现场情况，灵活地进行现场平面布置，实现现场平面布置合理、高效。4、进度优化比选建筑工程项目进度管理在项目管理中占有重要地位，而进度优化是进度控制的关键。基于BIM技术可实现进度计划与工程构件的动态链接，可通过甘特图、网络图及三维动画等多种形式直观表达进度计划和施工过程，为工程项目的施工方、监理方与业主等不同参与方直观了解工程项目情况提供便捷的工具。形象直观、动态模拟施工阶段过程和重要环节施工工艺，将多种施工及工艺方案的可实施性进行比较，为最终方案优选决策提供支持。基于BIM技术对施工进度可实现精确计划、跟踪和控制，动态地分配各种施工资源和场地，实时跟踪工程项目的实际进度，并通过计划进度与实际进度进行比较，及时分析偏差对工期的影响程度以及产生的原因，采取有效措施，实现对项目进度的控制，保证项目能按时竣工。5、工作面管理在施工现场，不同专业在同一区域、同一楼层交叉施工的情况难以避免，对于一些超高层建筑项目，分包单位众多、专业间频繁交叉工作多，不同专业、资源、分包之间的协同和合理工作搭接显得尤为重要。基于BIM技术以工作面为关联对象，自动统计任意时间点各专业在同一工作面的所有施工作业，并依据逻辑规则或时间先后，规范项目每天各专业各部门的工作内容，工作出现超期可及时预警。流水段管理可以结合工作面的概念，将整个工程按照施工工艺或工序要求划分为一个可管理的工作面单元，在工作面之间合理安排施工顺序，在这些工作面内部，合理划分进度计划、资源供给、施工流水等，使得基于工作面内外工作协调一致。BIM技术可提高施工组织协调的有效性，BIM模型是具有参数化的模型，可以集成工程资源、进度、成本等信息，在进行施工过程的模拟中，实现合理的施工流水划分，并基于模型完成施工的分包管理，为各专业施工方建立良好的工作面协调管理而提供支持和依据。6、现场质量管理在施工过程中，现场出现的错误不可避免，如果能够将错误尽早发现并整改，对减少返工、降低成本具有非常大的意义和价值。在现场将BIM模型与施工作业结果进行比对验证，可以有效地、及时地避免错误的发生。传统的现场质量检查，质量人员一般采用目测、实测等方法进行，针对那些需要与设计数据校核的内容，经常要去查找相关的图纸或文档资料等，为现场工作带来很多的不便。同时，质量检查记录一般是以表格或文字的方式存在，也为后续的审核、归档、查找等管理过程带来很大的不便。BIM技术的出现丰富了项目质量检查和管理方式，将质量信息挂接到BIM模型上，通过模型浏览，让质量问题能在各个层面上实现高效流转。这种方式相比传统的文档记录，可以摆脱文字的抽象，促进质量问题协调工作的开展。同时，将BIM技术与现代化新技术相结合，可以进一步优化质量检查和控制手段。7、图纸及文档管理在项目管理中，基于BIM技术的图档协同平台是图档管理的基础。不同专业的模型通过BIM集成技术进行多专业整合，并把不同专业设计图纸、二次深化设计、变更、合同、文档资料等信息与专业模型构件进行关联，能够查询或自动汇总任意时间点的模型状态、模型中各构件对应的图纸和变更信息、以及各个施工阶段的文档资料。结合云技术和移动技术，项目人员还可将建筑信息模型及相关图档文件同步保存至云端，并通过精细的权限控制及多种协作功能，确保工程文档快速、安全、便捷、受控地在项目中流通和共享。同时能够通过浏览器和移动设备随时随地浏览工程模型，进行相关图档的查询、审批、标记及沟通，从而为现场办公和跨专业协作提供极大的便利。8、工作库建立及应用企业工作库建立可以为投标报价、成本管理提供计算依据，客观反映企业的技术、管理水平与核心竞争力。打造结合自身企业特点的工作库，是施工企业取得管理改革成果的重要体现。工作库建立思路是适当选取工程样本，再针对样本工程实地测定或测算相应工作库的数据，逐步累积形成庞大的数据集，并通过科学的统计计算，最终形成符合自身特色的企业工作库。9、安全文明管理传统的安全管理、危险源的判断和防护设施的布置都需要依靠管理人员的经验来进行，而BIM技术在安全管理方面可以发挥其独特的作用，从场容场貌、安全防护、安全措施、外脚手架、机械设备等方面建立文明管理方案指导安全文明施工。在项目中利用BIM建立三维模型让各分包管理人员提前对施工面的危险源进行判断，在危险源附近快速地进行防护设施模型的布置，比较直观地将安全死角进行提前排查。将防护设施模型的布置给项目管理人员进行模型和仿真模拟交底，确保现场按照布置模型执行。利用BIM及相应灾害分析模拟软件，提前对灾害发生过程进行模拟，分析灾害发生的原因，制定相应措施避免灾害的再次发生，并编制人员疏散、救援的灾害应急预案。基于BIM技术将智能芯片植入项目现场劳务人员安全帽中，对其进出场控制、工作面布置等方面进行动态查询和调整，有利于安全文明管理。总之，安全文明施工是项目管理中的重中之重，结合BIM技术可发挥其更大的作用。10、资源计划及成本管理资源及成本计划控制是项目管理中的重要组成部分，基于BIM技术的成本控制的基础是建立5D建筑信息模型，它是将进度信息和成本信息与三维模型进行关联整合。通过该模型，计算、模拟和优化对应于项目各施工阶段的劳务、材料、设备等的需用量，从而建立劳动力计划、材料需求计划和机械计划等，在此基础上形成项目成本计划，其中材料需求计划的准确性、及时性对于实现精细化成本管理和控制至关重要，它可通过5D模型自动提取需求计划，并以此为依据指导采购，避免材料资源堆积和超支。根据形象进度，利用5D模型自动计算完成的工程量并向业主报量，与分包核算，提高计量工作效率，方便根据总包收入控制支出进行。在施工过程中，及时将分包结算、材料消耗、机械结算在施工过程中周期地对施工实际支出进行统计，将实际成本及时统计和归集，与预算成本、合同收入进行三算对比分析，获得项目超支和盈亏情况，对于超支的成本找出原因，采取针对性的成本控制措施将成本控制在计划成本内，有效实现成本动态分析控制。三、施工企业BIM应用中存在的主要问题1、对信息化建设的认识和信息化意识有待加强建筑施工企业信息化建设是国家建筑业信息化的基础之一也是企业管理转型、升级的关键工作，是企业管理的新鲜事物。但是，在实际工作中，企业决策层、管理层和作业层的人员对此项工作普遍存在认识不足、意识不强、动力欠缺的现象。2、对信息化建设的资金投入不足目前，建筑施工企业开展信息化建设，包括了硬件的投入和软件的开发，需要较大的资金投入，特别是企业在首期建设中。需要很大的资金投入量，通过机房改造、硬件升级、软件开发和采购等，才能形成企业信息系统和发挥效用。但建筑施工企业是微利行业，产值利润率、资产利润率均远远低于其他产业，难以筹措大量资金进行信息化建设和维护。3、专业技术人员数量不足、质量不高在建筑施工企业内部，从事计算机应用和管理的专业属小众业务。人员配备少，开发能力弱。特别是既懂计算机技术、又懂建筑专业技术的复合型人才更为缺乏，难以满足企业信息化建设的需要。4、政府和行业主管部门的政策支持缺失迄今为止，对于建筑施工企业信息化建设工作。政府和行业主管部门只提要求，不提政策扶持，所有的资金投入(包括硬件升级、软件开发和系统维护等)均由企业自筹。严重打击了企业开展信息化建设的积极性。此外，政府和行业主管部门在软件开发及标准制定方面尚未有行动，仅靠企业自身难以开发易用性好、兼容度高、运行稳定的信息化软件。四、基于BIM的技术在施工中要到达的目标BIM建筑信息模型的引入，将促进工程施工的标准化、预制化，从某种意义上讲就是为工程行业引入一条生产线，它以减少一次性带来的风险和成本增加。通过基于BIM技术的虚拟施工，施工单位可以达到以下目标：创建、分析和优化施工进度；针对具体项目分析将要使用的施工方法的可行性；通过模拟可视化的施工过程，提早发现施工问题，消除施工隐患；形象化的交流工具，使项目参与者