6.BIM在項(xiàng)目施工階段的管理與應(yīng)用

BIM在項(xiàng)目施工階段的管理與應(yīng)用作者：丁晴上海上咨建設(shè)工程詢問(wèn)有限公司【摘要】建筑工程BIM化是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，BIM技術(shù)包含了工程的全生命周期。任何階段化、片段化的BIM運(yùn)用均不能真正反映出工程BIM化的巨大利益。施工實(shí)施階段的BIM化運(yùn)用得到了普及，BIM工程才能發(fā)揮出巨大的、前所未有的價(jià)值！【關(guān)鍵詞】項(xiàng)目管理BIM化；BSa；NAVISWORKSCAD技術(shù)在建筑工程界運(yùn)用接近20個(gè)年頭，隨著計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)算實(shí)力的幾何級(jí)數(shù)地增長(zhǎng)，工作站日益小型化。虛擬三維技術(shù)在各行各業(yè)深化地發(fā)展，建筑工程界BIM技術(shù)從無(wú)到有近十個(gè)年頭，2014年上海市的“58號(hào)文件”開(kāi)啟了建筑行業(yè)BIM運(yùn)用階段的元年。CAD技術(shù)全面變更了建筑設(shè)計(jì)的方法、流程、速度，但CAD技術(shù)影響的重點(diǎn)還是在設(shè)計(jì)階段。而B(niǎo)IM技術(shù)涉及到了工程前期、設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)維階段，BIM技術(shù)包含了工程的全周期，因而任何階段化、片段化的BIM運(yùn)用均不能真正反映出工程BIM化的巨大潛在利益。工程設(shè)計(jì)階段的BIM化，肯定程度上是新型軟件地普及應(yīng)用、是CAD系列軟件到BIM系列的軟件轉(zhuǎn)換和升級(jí)。工程實(shí)施階段的BIM化則是從無(wú)到有，BIM化的運(yùn)用對(duì)于施工企業(yè)、項(xiàng)目管理企業(yè)是全新的課題和挑戰(zhàn)。假如工程實(shí)施階段的BIM化運(yùn)用得到了普及，那么“BIM技術(shù)”才能真正發(fā)揮出巨大的作用和前所未有的價(jià)值！“建筑工程BIM化”可以細(xì)分為：概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、施工打算、施工實(shí)施、運(yùn)維等七個(gè)階段?！绊?xiàng)目管理BIM化”尤其是在施工打算、施工過(guò)程、施工管理BIM化為工程本身帶來(lái)了前所未有的巨大利益，包括經(jīng)濟(jì)利益、時(shí)間成本，同時(shí)BIM化為將來(lái)帶來(lái)可觀的社會(huì)效益。（1）經(jīng)濟(jì)利益施工BIM化是實(shí)體施工轉(zhuǎn)化為電腦里的虛擬施工，以計(jì)算機(jī)模型的方式在電腦程序中進(jìn)行全過(guò)程的仿真工程施工，最大限度地避開(kāi)施工中出現(xiàn)問(wèn)題而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。其次，工程仿真模型真實(shí)的反應(yīng)了工程實(shí)體材料的用量，為工程量的計(jì)算帶來(lái)了革命性的飛躍，極大地提高了精準(zhǔn)度。最終，施工組織的5D-BIM創(chuàng)建出過(guò)去靠人工計(jì)算不行能完成的工作量。計(jì)算機(jī)模擬施工的組織過(guò)程反應(yīng)每一天的工程變更同時(shí)加入現(xiàn)金流、財(cái)務(wù)流的參數(shù)，綜合立體地反應(yīng)出將來(lái)施工的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。工程的系統(tǒng)性常常是牽一發(fā)而動(dòng)全身，計(jì)算機(jī)模擬施工5D-BIM模型搭建完成，會(huì)特別便利地應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)中的千變?nèi)f化，某一參數(shù)的變更即刻能得出方方面面的數(shù)據(jù)變更結(jié)論，假如人工計(jì)算無(wú)論是精確性和速度均不行能完成。（2）時(shí)間成本工程參數(shù)化模型的方式在電腦程序中進(jìn)行仿真工程施工，反復(fù)推敲可以總結(jié)出最優(yōu)化的施工方案，對(duì)工程進(jìn)度的時(shí)間把控做到了科學(xué)和精確，施工方案的時(shí)間把控再不是靠人工的閱歷。工程的施工受天氣的變更影響很大，目前社會(huì)普遍的免費(fèi)天氣預(yù)報(bào)接近一周左右，假如我們從氣象部門(mén)購(gòu)買(mǎi)方式，也許可以購(gòu)買(mǎi)到近一個(gè)月的天氣預(yù)報(bào)狀況，特大型城市天氣預(yù)報(bào)如今還可以精確定位到某個(gè)區(qū)域。工程施工參數(shù)化模型添加天氣的因素能夠極大地節(jié)約施工時(shí)間成本，在施工的過(guò)程中，施工模型的天氣參數(shù)緊密地跟蹤氣象部門(mén)發(fā)布的變更而進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整，對(duì)施工時(shí)間進(jìn)度的把控做到“了然于胸”。（3）社會(huì)效益通過(guò)工程參數(shù)化模型進(jìn)行仿真工程施工的過(guò)程不僅僅可以帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益，節(jié)約了施工時(shí)間成本，還能帶來(lái)方方面面的社會(huì)效益。精準(zhǔn)的施工組織帶來(lái)的是物資打算最少現(xiàn)場(chǎng)堆垛，削減二次搬運(yùn)的過(guò)程，大型的設(shè)備和物件可以精確到日期從上游廠商搬運(yùn)到工地。大型設(shè)施設(shè)備的運(yùn)輸可以提前與交通管理部門(mén)對(duì)接，如何避開(kāi)交通的高峰期，如何提前向經(jīng)過(guò)道路旁邊居民發(fā)布通告，最小化的影響道路的暢通，不影響老百姓的日常生活。單體建筑作為城市空間的基本單元，將單個(gè)建筑項(xiàng)目上的BIM技術(shù)應(yīng)用價(jià)值延長(zhǎng)到社區(qū)、城市和城鎮(zhèn)，借助大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等手段進(jìn)行可持續(xù)規(guī)劃建設(shè)和才智互動(dòng)。簡(jiǎn)潔地設(shè)想，將來(lái)城市管理機(jī)構(gòu)的中心主機(jī)里存放的將是三維帶有實(shí)際數(shù)據(jù)參數(shù)的城市模型。隨時(shí)可以虛擬地進(jìn)入城市的各個(gè)角落。而與此同時(shí)，模型與城市監(jiān)控?cái)z像頭實(shí)時(shí)對(duì)接，那么“才智城市”的雛形也就浮出水面了。這樣的“才智城市”虛擬模型為城市的管理帶來(lái)了質(zhì)的飛躍。本文主要關(guān)注“項(xiàng)目管理BIM化”關(guān)于施工打算、施工過(guò)程、施工管理等三個(gè)方面：一．施工打算階段的BIM化（1）BIM施工深化設(shè)計(jì)BIM施工深化設(shè)計(jì)的主要目的是提升深化后的建筑信息模型的精確性、可校準(zhǔn)性，將施工操作規(guī)范與施工工藝融入施工作業(yè)模型，使得施工模型滿意施工作業(yè)的須要。首先是設(shè)計(jì)院必需預(yù)先提交施工單位施工圖精度級(jí)別的BIM模型，提到模型的精度這里就牽涉到BIM模型精度的單位。BIM模型的精度國(guó)際單位為L(zhǎng)OD，一般有四個(gè)等級(jí)LOD200、LOD300、LOD400、LOD500。BSaBuildingSMART聯(lián)盟是美國(guó)建筑科學(xué)探討院，在信息資源和技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，開(kāi)發(fā)了和維護(hù)IFC標(biāo)準(zhǔn)即以建筑為對(duì)象的工業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)（Industry

Foundation

Class——IFC）數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)是為了促成建筑業(yè)中不同專(zhuān)業(yè)，以及同一專(zhuān)業(yè)中的不同軟件可以共享同一數(shù)據(jù)源，從而達(dá)到數(shù)據(jù)的共享及交互。同時(shí)還制定了openBIM標(biāo)準(zhǔn)（開(kāi)放建筑信息模型）。bSa下屬的美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目委員會(huì)發(fā)布明確了BIM過(guò)程和工具的各方定義、相互之間數(shù)據(jù)交換要求的明細(xì)和編碼，以及模型精度LOD相關(guān)具體的指標(biāo)與定義。LOD200單位級(jí)別的模型僅能做設(shè)計(jì)師溝通之用,因而設(shè)計(jì)階段BIM即設(shè)計(jì)院提交的施工圖級(jí)別BIM模型精度的標(biāo)準(zhǔn)要求是LOD300。LOD的指標(biāo)級(jí)別有著極其明確的界定，不同級(jí)別之間的跨度特別之大，比如LOD200精度是屬于設(shè)計(jì)院內(nèi)部探討建筑方案之用。從LOD200到LOD300就好比是建筑方案的手繪草圖到完整的施工圖。LOD400的精度則是應(yīng)當(dāng)施工單位完成的精度,在設(shè)計(jì)院LOD300的基礎(chǔ)上，1）著重關(guān)注細(xì)化鋼筋配筋、捆扎、鋼筋用量；2）在這一個(gè)階段解決異型鋼構(gòu)件的虛擬翻樣；3）各設(shè)備各設(shè)施各工作的整合協(xié)調(diào)。LOD500是參數(shù)化模型細(xì)分等級(jí)中的最高級(jí)別。因而，它涵蓋了軟件能夠供應(yīng)、建立的全部數(shù)據(jù)信息。包含了全部設(shè)備設(shè)施信息模型的集成，許多模型和族類(lèi)別也是各方企業(yè)和設(shè)備廠家供應(yīng)，LOD500信息模型供應(yīng)設(shè)備防真模擬測(cè)試，單系統(tǒng)在三維模型中的模擬運(yùn)行，多系統(tǒng)的交叉模擬運(yùn)營(yíng)、模擬調(diào)試。（2）施工方案模擬關(guān)于施工方案的模擬，在AUTODESK旗下的REVIT、NAVISWORK軟件均能不同程度的呈現(xiàn)施工進(jìn)度、施工方案的模擬。這其中REVIT軟件雖然建模功能強(qiáng)大，但在施工模擬這塊僅僅是初涉，而NAVISWORKS軟件則很好的補(bǔ)充了這一不足。NAVISWORKS軟件通過(guò)參照PROJECT文件將模型中的構(gòu)件給予時(shí)間屬性，用高度仿真的可視化的模型來(lái)呈現(xiàn)工期進(jìn)度，取代了原進(jìn)度匯報(bào)方式方法，使人耳目一新、一目了然。施工方案的模擬是在BIM模型的基礎(chǔ)上，集成對(duì)施工將來(lái)天氣預(yù)報(bào)的大數(shù)據(jù)，施工組織支配的物流、人流、技術(shù)流、現(xiàn)金流的集成和預(yù)演。施工方案模擬絕不是在領(lǐng)導(dǎo)工作會(huì)議上的演示動(dòng)畫(huà)或者為體現(xiàn)施工精準(zhǔn)的作秀。施工方案模擬是對(duì)將來(lái)施工的每一天的具體工作支配，一種三維的表達(dá)形式，反應(yīng)出施工工作內(nèi)容的實(shí)質(zhì)，施工方案模擬的時(shí)間單位比較合適的是用天來(lái)劃分，更加優(yōu)化和精確可以用小時(shí)來(lái)細(xì)分。本公司在上海浦東北蔡105鄰居13-02地塊項(xiàng)目中，進(jìn)行BIM施工方案的模擬。在結(jié)合了15天氣象遠(yuǎn)期預(yù)報(bào)、現(xiàn)金流的打算，人員組織支配，技術(shù)攻關(guān)的打算等一系列前期預(yù)備工作下，BIM的施工模擬方案與最終實(shí)施施工的過(guò)程的實(shí)際狀況，出入差異限制在10%以內(nèi)。通過(guò)具體項(xiàng)目的實(shí)施從優(yōu)勢(shì)和不足兩個(gè)方面有以下幾點(diǎn)總結(jié)：“優(yōu)勢(shì)”1）之所以能取得比較好的結(jié)果，預(yù)備工作充分，由于前期做了大量打算工作，方方面面重視是勝利的前提。2）軟件運(yùn)用的嫻熟，過(guò)程中聘請(qǐng)了具有豐富實(shí)際閱歷的軟件專(zhuān)家是避開(kāi)走彎路的關(guān)鍵，同時(shí)也能發(fā)揮出軟件的功效。3）各有關(guān)參加實(shí)踐的員工熱忱高漲，工作細(xì)致負(fù)責(zé)?！安蛔恪表?xiàng)目本身不困難，建筑規(guī)整，施工沒(méi)有太大的挑戰(zhàn)。有天助的因數(shù)，（俗話講老天爺幫忙）無(wú)論是天氣預(yù)報(bào)的精確性，項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程與預(yù)料的出入特別小，這些因素均為施工進(jìn)度模擬供應(yīng)了幫助。施工電腦模擬還比較粗放、精細(xì)化有待提高。雖然存在不足但是取得了特別好示范效應(yīng)，無(wú)論是施工方、監(jiān)理方還是甲方均受到了極大地鼓舞。目前，關(guān)于施工組織模擬在實(shí)際施工企業(yè)的運(yùn)用中都尚處于起步和初始階段，值得施工企業(yè)大力培育相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)人才，大力探討和實(shí)踐BIM模型的施工方案的模擬。（3）構(gòu)件預(yù)制加工BIM模型對(duì)構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)詳圖出圖，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工廠加工獲得尺寸、進(jìn)行精確預(yù)制、分析鋼材下料數(shù)據(jù)等，可以解決二維圖紙下無(wú)法精確下料的難題。三維打印機(jī)的不斷完善，預(yù)制構(gòu)件三維打印的運(yùn)用成本將會(huì)快速降低。中國(guó)人口紅利在漸漸降低，建筑行業(yè)再也不行能回到依靠簡(jiǎn)潔人員勞動(dòng)力、低工資低成本的時(shí)代。全部的這一切都為將來(lái)建筑施工的模塊化、建筑構(gòu)件的工廠化、以及工地現(xiàn)場(chǎng)的成品裝配化確定為發(fā)展的必定之路。二．施工實(shí)施階段的BIM化（1）虛擬進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度比對(duì)本公司在北蔡13-02項(xiàng)目的前期，設(shè)計(jì)院方供應(yīng)應(yīng)我方公司的招標(biāo)圖中共發(fā)覺(jué)圖紙問(wèn)題（土建安裝）累計(jì)將近50處，后續(xù)通過(guò)BIM例會(huì)探討，經(jīng)設(shè)計(jì)院修改后在新版圖紙中已全部得到修正。利用施工進(jìn)度管理模型進(jìn)行可視化施工模擬。檢查施工進(jìn)度支配是否滿意約束條件、是否達(dá)到最優(yōu)狀況。若不滿意，須要進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，優(yōu)化后的支配可作為正式施工進(jìn)度支配。經(jīng)項(xiàng)目經(jīng)理批準(zhǔn)后，報(bào)建設(shè)單位及工程監(jiān)理審批，用于指導(dǎo)施工項(xiàng)目實(shí)施。另一方面監(jiān)理工作應(yīng)當(dāng)在選用的進(jìn)度管理軟件系統(tǒng)中輸入實(shí)際進(jìn)度信息后，通過(guò)實(shí)際進(jìn)度與項(xiàng)目支配間的對(duì)比分析，發(fā)覺(jué)二者之間的偏差，分析并指出項(xiàng)目中存在的潛在問(wèn)題。對(duì)進(jìn)度偏差進(jìn)行調(diào)整以及更新目標(biāo)支配，以達(dá)到多方平衡，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度管理的最終目的，并生成施工進(jìn)度限制報(bào)告。北蔡13-02項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)（2）工程量統(tǒng)計(jì)工程建設(shè)中須要測(cè)量工程量的項(xiàng)目許多，從勘察設(shè)計(jì)到施工期間由于地質(zhì)、施工、設(shè)計(jì)變更等緣由，施工區(qū)內(nèi)的地形地貌變更很頻繁。因此，不僅在勘察設(shè)計(jì)階段要測(cè)量工程量，在施工前、施工過(guò)程中、竣工等階段為限制工程進(jìn)度、預(yù)算分項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)、最終結(jié)算等都須要多次測(cè)量工程量。傳統(tǒng)工程量統(tǒng)計(jì)，安裝預(yù)算人員需從圖紙中逐一計(jì)數(shù)來(lái)統(tǒng)計(jì)設(shè)備、部件、管道配件等，然后分類(lèi)統(tǒng)計(jì)于表格中；BIM參數(shù)化模型，可以對(duì)安裝各專(zhuān)業(yè)設(shè)備構(gòu)件一鍵轉(zhuǎn)化，計(jì)算后分型號(hào)、分樓層、分系統(tǒng)形成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。在北蔡13-02項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，由于對(duì)項(xiàng)目建筑進(jìn)行了BIM化建模，利用軟件為工程量的統(tǒng)計(jì)帶來(lái)了極大地便利，特殊是工程實(shí)施過(guò)程中的“圖紙修改”，參數(shù)化建模的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮的凌厲精致。參數(shù)化的模型調(diào)整到位，工程量統(tǒng)計(jì)調(diào)整也同時(shí)到位，軟件自帶系統(tǒng)表格也自動(dòng)調(diào)整完成。模型的參數(shù)化使得建設(shè)單位可利用施工作業(yè)模型實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)成本的監(jiān)控與管理，并實(shí)現(xiàn)目標(biāo)成本與結(jié)算工作前置。施工單位依據(jù)優(yōu)化的動(dòng)態(tài)模型實(shí)時(shí)獲得成本信息，動(dòng)態(tài)合理地配置施工過(guò)程中所需的資源。三．施工管理階段的BIM化（1）設(shè)備與材料管理傳統(tǒng)材料管理模式就是企業(yè)或者項(xiàng)目部依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況制定相應(yīng)的材料管理制度和流程，這個(gè)流程主要是依靠施工現(xiàn)場(chǎng)的材料員、保管員、施工員來(lái)完成。施工現(xiàn)場(chǎng)的多樣性、固定性和浩大性，確定了施工現(xiàn)場(chǎng)材料管理具有周期長(zhǎng)、種類(lèi)繁多、保管方式困難等特殊性。材料的合理分類(lèi)是材料管理的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作，安裝材料BIM模型數(shù)據(jù)庫(kù)的最大優(yōu)勢(shì)是包含材料的全部屬性信息，在北蔡13-02項(xiàng)目BIM化實(shí)施過(guò)程中關(guān)于材料的管理得出以下心得體會(huì)：在進(jìn)行數(shù)據(jù)建模時(shí)，各專(zhuān)業(yè)建模人員對(duì)施工所運(yùn)用的各種材料屬性，按其需用量的大小、占用資金多少及重要程度進(jìn)行“星級(jí)”分類(lèi)，科學(xué)合理的限制。依據(jù)安裝工程材料的特點(diǎn)，對(duì)需用量大、占用資金多、專(zhuān)用或備料難度大的材料，建模時(shí)屬性定義為“三星類(lèi)材料”，必需嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)施工圖及BIM機(jī)電模型，逐項(xiàng)進(jìn)行細(xì)致細(xì)致的審核，做到規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量完全精確。對(duì)管道、閥門(mén)等通用主材定義為“二星類(lèi)材料”，可以依據(jù)BIM模型供應(yīng)的數(shù)據(jù)，精確限制材料及運(yùn)用數(shù)量。對(duì)資金占用少、需用量小、比較次要的協(xié)助材料定義為“一星類(lèi)材料”，可采納一般常規(guī)的計(jì)算公式及預(yù)算定額含量確定。BIM與傳統(tǒng)CAD相比，具有可視化的顯著特點(diǎn)。設(shè)備、電氣、管道、通風(fēng)空調(diào)等安裝專(zhuān)業(yè)三維建模并碰撞后，BIM項(xiàng)目經(jīng)理組織各專(zhuān)業(yè)BIM項(xiàng)目工程師進(jìn)行綜合優(yōu)化，提前消退施工過(guò)程中各專(zhuān)業(yè)可能遇到的碰撞。項(xiàng)目核算員、材料員、施工員等管理人員應(yīng)熟讀BIM模型、透徹理解BIM電氣專(zhuān)業(yè)、管道專(zhuān)業(yè)、通風(fēng)專(zhuān)業(yè)模型。

項(xiàng)目經(jīng)理、核算員、材料員。項(xiàng)目管理部、工程部、選購(gòu) 部、成本部等企業(yè)各部門(mén)吃透BIM設(shè)計(jì)思想，并按施工規(guī)范要求向施工班組進(jìn)行技術(shù)交底，將BIM模型中用料意圖灌輸給班組，用BIM三維圖、CAD圖紙或者表格下料單等書(shū)面形式做好用料交底，防止班組“長(zhǎng)料短用、整料零用”，做到物盡其用，削減奢侈及邊角料，把材料消耗降到最低限度。在施工作業(yè)模型中添加或完善樓層信息、構(gòu)件信息、進(jìn)度表、報(bào)表等設(shè)備與材料信息。建立可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備與材料管理和施工進(jìn)度協(xié)同的建筑信息模型。其中，該模型應(yīng)當(dāng)可追溯大型設(shè)備及構(gòu)件的物流與安裝信息，一般設(shè)備設(shè)施BIM模型要求生產(chǎn)廠商供應(yīng)。（2）質(zhì)量與平安管理利用建筑信息模型的可視化功能精確、清楚地向施工人員展示及傳遞建筑設(shè)計(jì)意圖?？赏ㄟ^(guò)4D施工過(guò)程模擬，幫助施工人員理解、熟識(shí)施工工藝和流程，并識(shí)別危急源，避開(kāi)由于理解偏差造成施工質(zhì)量與平安問(wèn)題。實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量、平安管理狀況，并更新施工平安設(shè)施配置模型。對(duì)出現(xiàn)的質(zhì)量、平安問(wèn)題，在建筑信息模型中通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)圖像、視頻、音頻等