宗 仁 棟

(中鐵交通投資集團有限公司，廣西 南寧 530021)

關(guān)于運用BIM進行工程管理的研究

宗 仁 棟

(中鐵交通投資集團有限公司，廣西 南寧 530021)

從BIM具有的集成化、可視化、交互性、模擬性、動態(tài)優(yōu)化5個創(chuàng)新點出發(fā)，通過在建筑構(gòu)件三維模型基礎(chǔ)上關(guān)聯(lián)WBS、施工進度和資源信息，創(chuàng)建了施工階段的4D施工資源信息模型，研究了施工階段將資源管理細化到WBS工序節(jié)點的機制與方法，開發(fā)了基于BIM技術(shù)的5D資源動態(tài)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了施工過程的工程量動態(tài)查詢，人、材、機等施工資源的動態(tài)管理，施工成本的實時監(jiān)控、工程進度款的支付與管理。

BIM，可視化，5D，WBS

1 BIM時代背景

伴隨著建筑業(yè)競爭日趨激烈，對傳統(tǒng)的建筑設(shè)計、施工、監(jiān)理提出了新的要求，業(yè)主也在管理的方面不斷進行完善，BIM理念應(yīng)運而生，見圖1。

BIM(Building Information Modeling)，即建筑信息模型，該技術(shù)可以通過施工流程模擬、信息量統(tǒng)計給項目管理提供重要的技術(shù)支持，使每個階段要做什么，工程量是多少，下一步做什么，每一階段的工作順序是什么，都變得顯而易見，使管理內(nèi)容變得“可視化”，增強管理者對工程內(nèi)容和質(zhì)量掌控的能力。

2 BIM創(chuàng)新之處

1)集成化。BIM相較于傳統(tǒng)的管理和建設(shè)模式，最大的區(qū)別就是它的集成化特點。BIM將最初的2D構(gòu)件信息擴展為帶有空間坐標(biāo)的三維信息，并在此基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展成為攜帶成本信息及進度信息的5D管理信息模型(見圖2)。因此基于BIM的管理平臺不僅可以通過三維數(shù)據(jù)了解各個構(gòu)件基本信息及具體空間位置，更可以進一步通過對成本及進度信息的添加及修改實現(xiàn)對工期、成本的管理。除了各類工程信息的集成外，BIM也將建設(shè)項目的全壽命周期進行了集成。

傳統(tǒng)方法雖然可以對前期階段所制定的進度計劃進行優(yōu)化，但是由于其可視性弱，不易協(xié)同，以及橫道圖、網(wǎng)絡(luò)計劃圖等工具自身存在著缺陷，所以項目管理者對進度計劃的優(yōu)化只能停留在部分程度上，這就使得進度計劃中可能存在某些沒有被發(fā)現(xiàn)的問題，當(dāng)這些問題在項目的施工階段表現(xiàn)出來時，對建設(shè)項目產(chǎn)生的影響就會很嚴(yán)重?；贐IM技術(shù)的進度管理通過虛擬施工對施工過程進行反復(fù)的模擬，可使在施工階段可能出現(xiàn)的問題在模擬的環(huán)境中提前發(fā)生，逐一修改，并提前制定應(yīng)對措施，使進度計劃和施工方案最優(yōu)，再用來指導(dǎo)實際的項目施工，從而保證項目施工的順利完成，見圖3。

2)可視化。BIM的另一個特點就是可視化，它通過可視化技術(shù)為建設(shè)參與各方提供一個三維可視化的效果圖，比傳統(tǒng)的2D出圖更加直觀清晰。

尤其是當(dāng)前建筑業(yè)快速發(fā)展，各類建筑都朝著大型化、復(fù)雜化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的CAD二維出圖方式不僅給施工方甚至給設(shè)計方自身都帶來極大的不便。而BIM的可視化功能為各參與方提供一個三維模型，解決了復(fù)雜結(jié)構(gòu)識圖困難的問題。同時能輔助設(shè)計優(yōu)化及施工中的進度成本可視化控制，通過場地的布置及材料需求安排物資采購調(diào)度計劃。由于BIM包含的大量信息，可視化的結(jié)果不僅可以通過效果圖展示項目竣工情況并生成報表，同時可以為項目的開發(fā)、設(shè)計、施工、運用各方提供一個可視化的管理狀態(tài)。

3)交互性。在建設(shè)項目的全壽命周期中，涉及到眾多的利益相關(guān)者，他們在工作的各個階段無不存在著相互之間的協(xié)調(diào)配合工作，見圖4。

但傳統(tǒng)項目管理方式由于信息傳遞方式的缺乏造成了信息孤島及信息滯后現(xiàn)象。如在設(shè)計過程中土建部分、安裝部分分開設(shè)計，極有可能造成各種專業(yè)之間的碰撞問題。在施工階段，由于缺乏良好的信息溝通方式，施工方與設(shè)計方就施工圖紙中存在的問題無法進行良好的交流，尤其是當(dāng)發(fā)生設(shè)計變更時，施工單位無法及時獲知變更信息，更可能由于對變更理解的偏差而造成嚴(yán)重的損失；在項目交付使用后，運營方缺乏對建設(shè)項目設(shè)計及建設(shè)期詳細信息的了解，造成后期維護過程中缺乏針對性，尤其不利于綠色運營管理的實現(xiàn)。

而BIM為各參建方提供了一個信息交流平臺，使眾多參與者可以在一個平臺上協(xié)同工作，共同參與。

4)模擬性。BIM可以通過一系列虛擬手段用數(shù)字仿真技術(shù)對將要進行的項目及過程進行模擬，從而實現(xiàn)事前控制。BIM技術(shù)模擬的不僅僅是建筑物本身的模型，還可以借助各類分析軟件對項目的能耗、日照、緊急疏散等情況進行模擬，同時通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)在施工前即對項目的施工整體過程進行模擬，從而確定合理的施工組織方案以及成本、進度計劃指導(dǎo)施工。在后期運營階段，可以通過模擬的手段對日常維護問題進行提前分析，提高管理效率及節(jié)能效果。對較復(fù)雜的如管線重新布置等問題，用BIM來模擬具體的布線位置及布線方案可以極大的提高工作效率，減少返工等問題。

5)動態(tài)優(yōu)化。項目的全壽命周期就是一個不斷優(yōu)化的過程，優(yōu)化受到信息量、復(fù)雜程度及時間三方面的影響。而BIM正好能完整的攜帶大量的信息，并通過實時傳遞保證信息的時效性。由于BIM的集成化、可視化及交互性等特點，使得各參與方在建設(shè)過程中能對項目進行實時的動態(tài)控制。如在施工階段，若發(fā)生任何臨時性問題需要設(shè)計變更時，施工單位只需將情況上報至BIM管理平臺，設(shè)計單位即可協(xié)同施工單位實時進行修改，大大縮短了傳統(tǒng)信息傳遞過程所消耗的時間并減少了信息傳遞損耗問題。

正是由于BIM擁有集成化、可視化、交互性、模擬性以及動態(tài)優(yōu)化的特點，它尤其適合于進行建設(shè)項目的進度控制。集成化特性使得進度信息并非孤立，而是與成本、材料、現(xiàn)場布置等信息聯(lián)系在一起，交互平臺為多方共同控制項目進度提供了基礎(chǔ)，通過模擬對進度進行合理安排，并通過動態(tài)優(yōu)化進行進度的事中控制。

3 運用BIM擬優(yōu)化解決的問題

1)工程變更優(yōu)化。BIM的4D模型是進度調(diào)整的有力工具。當(dāng)變更發(fā)生時，利用BIM模型可以把設(shè)計變更內(nèi)容關(guān)聯(lián)到模型中，只要把模型稍加調(diào)整，相關(guān)的工程量變化就會自動反映出來，可通過對BIM模型的調(diào)整使管理者對變更方案帶來的工程量及進度影響一目了然，管理者以變更的工程量為依據(jù)，及時調(diào)整人員物資的分配，將由此產(chǎn)生的進度變化控制在可控范圍內(nèi)。同時在施工管理過程中，可以通過實際施工進度情況與4D虛擬施工進行比較，直接的了解各項工作的執(zhí)行情況。當(dāng)現(xiàn)場施工情況與進度預(yù)測有偏差時，及時調(diào)整并采取相應(yīng)的措施。通過將進度計劃與企業(yè)實際施工情況不斷的對比，調(diào)整進度計劃安排，使企業(yè)在施工進度管理工作上能全面掌控。甚至我們可以把設(shè)計變更引起的造價變化直接反饋給建設(shè)方，使他們清楚的了解設(shè)計方案的變化對工程造價產(chǎn)生了哪些影響。

工程變更在實際施工過程中經(jīng)常發(fā)生，且難以進行精準(zhǔn)的測量和控制。傳統(tǒng)方式中，設(shè)計人員對設(shè)計變更后的方案重新出圖，然后需對變更后的圖紙再次進行工程量的計算，才能得到最終成本造價結(jié)果。因此，工程中一旦產(chǎn)生變更，就會相繼帶來重復(fù)勞動和計算偏差風(fēng)險。

通過BIM軟件所繪制的實時動態(tài)建筑模型，可以做到即時更新設(shè)計師對圖紙的更改，所有的變更過程通過BIM信息平臺在模型中自動更新完成，并在軟件中自動計算工程量變動統(tǒng)計結(jié)果，而無需重復(fù)人工計算。對于可能多次產(chǎn)生調(diào)整變更的部位，BIM技術(shù)可利用其可視化動態(tài)分析的特點，模擬多方案施工情況，在設(shè)計源頭上降低變更率。利用BIM技術(shù)的信息集成與即時跟蹤，能夠良好促進施工總承包企業(yè)對于工程變更的掌控。

2)工程費用優(yōu)化?；谲浖到y(tǒng)創(chuàng)建的虛擬建筑模型是一個涵蓋了建筑全部信息的數(shù)據(jù)庫。施工管理可以直觀的看作是將建筑模型和時間、成本結(jié)合起來的5D模型。這個過程中施工方案的可行性可以在設(shè)計或施工之前就確定下來，運用施工系統(tǒng)可以快速、方便、精確的建立施工模型。這種方法得到的模型可以降低設(shè)計文檔中出現(xiàn)的錯誤，這樣就降低了施工的費用和時間。

工程量可以通過模型準(zhǔn)確的獲得，再加上時間和成本，就能分析施工工序的可行性。應(yīng)用施工管理可以自動的將工程進度和施工模型連接起來，這種連接一旦形成，工程進度的方案就能高效的進行分析和交流，并可以將預(yù)算中的數(shù)據(jù)信息運用到生產(chǎn)中，使得生產(chǎn)在預(yù)定中進行，此外把施工模型和時間、成本結(jié)合起來，做成一個表格，可以分析財務(wù)狀況。在施工管理系統(tǒng)中，進度、成本、設(shè)計三個方面是緊密相連、密不可分的，其中任何一方變動都會自動的反映在另外兩方面上，這樣可以減少預(yù)算和評估的時間，且預(yù)算的準(zhǔn)確性也得到了提高。此外，施工項目的可預(yù)見性也得到了提高，在設(shè)計和施工初期提前找出問題。

目前，建筑施工與建造技術(shù)的信息化程度較低，主要體現(xiàn)在工程算量、成本核算等方面，面臨著效率低、浪費大等問題。通過實施BIM來提升施工的質(zhì)量與效率，減少施工人力與材料的浪費具有重要的經(jīng)濟與社會意義。在采用BIM設(shè)計時，通過材料的選擇已經(jīng)將造價的參數(shù)自動記錄，可以隨時生成造價清單，實現(xiàn)基于BIM的工程造價技術(shù)。設(shè)計者可以通過BIM賦予建筑構(gòu)件時間屬性，模擬施工建造工程，使其變得清晰、可視。

3)工程進度優(yōu)化。運用BIM進行工程項目管理可清晰的觀察到項目推進進展情況，已完成哪些分項，剩余哪些分項，剩余分項中怎么合理安排施工工序等這些問題都能借助BIM很好的得到解決。實際運用BIM過程中，對未完成的分項進行顏色區(qū)分的標(biāo)注，提高可視度的同時，更重要的是能夠合理組織施工工序，從而使得進度得到優(yōu)化。

同時，可對整個工程項目進行WBS分解，把整個項目分成若干個組成模塊，進行節(jié)點工期制定，然后根據(jù)實際施工進度進行工期考核，對建設(shè)單位而言，能夠很好的掌控實際進度與節(jié)點進度的偏差情況，配合使用獎懲制度，從而使得進度得到優(yōu)化，縮短工期。

4 結(jié)語

1)BIM的應(yīng)用不管對建設(shè)方、設(shè)計方還是施工方帶來效率的提升、技術(shù)水平的提高和管理控制力的加強都是毋庸置疑的。同時對于業(yè)主最關(guān)心的工程變更、造價、工期、工程質(zhì)量是否符合規(guī)范等問題，BIM所帶來的價值優(yōu)勢也是巨大的。

2)BIM可視化的設(shè)計方式能與業(yè)主更好的交流；參數(shù)化的設(shè)計方式使構(gòu)件調(diào)整快捷準(zhǔn)確，方案調(diào)整時只需要進行參數(shù)修改，即可達到要求，大大減少了重復(fù)的工作，提高了生產(chǎn)的效率；完成了用傳統(tǒng)設(shè)計手段無法完成的任務(wù)。

3)BIM對結(jié)構(gòu)安全信息進行分類、應(yīng)用層的探索。該系統(tǒng)在實現(xiàn)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)安全信息管理系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，能更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取、管理、分析，且能科學(xué)有效化的將指令信息、監(jiān)測成果進行展示，并用于指導(dǎo)實際工作的展開。

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Research conducted on the application of BIM project management

ZONG Ren-dong

(China Railway Communications Investment Group Co., Ltd, Nanning 530021， China)

Starting from five creative BIM points of integration, visualization, interactivity, simulation and dynamic optimization, the article connects WBS, construction schedule and source information by establishing tri-dimensional model, sets up 4D construction source information model at construction phase, studies WBS mechanism and methods, develops 5D dynamic source management system on the basis of BIM technology, and finally realizes dynamic BIO consulting, dynamic management of employee, materials and machines, timely monitoring construction cost, engineering schedule funds payment and management as well.

BIM, visualization, 5D, WBS

1009-6825(2014)36-0266-03

2014-10-14

宗仁棟(1978- )，男，工程師

TU712.1

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