基于BIM的工程项目管理系统及其应用

施健荣

1 BIM理论及其概念

BIM（Building Information Modeling），仅仅从字面意义上理解为建筑信息模型。BIM作为一个高度的数字化集成系统，它以数字信息技术为基础，构建三维的实体模型。BIM技术平台不仅包含巨大的建筑信息，同时也是一个信息共享的综合系统，它能够给设计者、施工人员、项目管理者、业主、物业提供各类所需的信息，也能够对工程项目全生命周期中的各个环节提供可靠的依据。

1.1 BIM是过程与结果的结合体

BIM建筑信息模型兼具物理特性与功能特性。作为一个数字建筑模型，与传统的3D模型同样具有物理特性，以一种产品信息的形式存在。运用计算机，通过信息技术建立工程模型，供使用者观看并且体验。但对于功能特性，传统的3D模型不具备这一特性，是指BIM模型所携带的建筑相关的数字化信息。利用这些数字化的信息，项目参与各方都能够在BIM模型中对信息进行输入、修改、整合等过程，实现BIM模型的共享与集成。

1.2 BIM能实现多维模拟

长久以来，建筑工程领域一直使用传统的CAD技术，它主要体现在平面的技术，只能从两个维度来展示工程项目。而BIIM模型则是动态的三维模型，形成立体的建筑物，使整个建筑更具体化、形象化。在发展的方向上，BIM技术可以增加更多的维度比如4D、5D等等。4D指在通常所指的三维基础上，增加时间上的维度，能够对施工进度方面进行管理；5D是指在之前的维度上又增加了成本的维度，从造价的方面对工程项目进行成本控制。总理论上将，可以把影响工程项目的因素都加入BIM模型，形成一个维度，以便更好的进行对项目的管理。

2 不同项目参与方在BIM中的应用

工程项目不同于一般的工业产品，它的完成需要多方人员共同参与，相互协作才能完成。传统的建筑工程模型，从设计到施工的过程可能会存在很多意想不到的错误。采用BIM技术，可以实现建筑与安装等不同专业的协同设计，也能够在施工阶段进行精细化的管理以及后期的运营阶段对建筑的智能维护。

2.1 业主方

从业主方面来说，是项目各参与方的主要受益者，也是推动BIM发展的主要动力。通过BIM建模的技术，业主可以在设计的前期阶段，与各个参与方相互沟通，最大程度的满足自己对建筑物的要求。同时，可以听取来自不同参与方的意见和建议，提早安排对项目各方面的部署，解决项目中可能出现的各种问题，减少业主对项目承担的风险。在工程竣工验收之后，BIM模型中所包含的大量建筑信息，可以指导业主在后期合理的使用建筑物。更好的控制成本、节约资源。所以，越来越多的业主意识到BIM所带来价值并开始逐步使用BIM技术。

2.2 设计方

BIM技术在设计方面的应用，是BIM技术新鲜生命力的体现。传统的施工图设计，设计人员在CAD二维图纸上进行设计和修改，经常会出现漏改、错改的现象。运用BIM技术，设计人员不同专业能够同时进行协同设计，避免了专业设计之间的孤立性，也大大减少了在修改图纸中所浪费的时间。其次，BIM技术的可视化设计，能够在三维的模型中检查设备与建筑之间、管线与管线之间的碰撞问题，从前期消除施工过程中可能遇到的障碍。随着时代对建筑物越来越高的要求，经济环保、节能减排的概念逐步融入到建筑行业之中，BIM技术可以对建筑模型的各种性能进行模拟、对比和分析，从而确定最能满足此项性能的设计，使项目的质量达到完美。

2.3 施工方

在施工方面，BIM技术的应用可以有效地帮助施工方更好的进行施工现场以及人力物力的合理布置。①在实际的施工过程当中，常常会发生设备安装的管线碰撞问题，施工方不得不采用拆除并返工的方法解决，既耽误工期又造成极大的经济损失。运用BIM技术，在施工之前可以进行管线的碰撞模拟，从而避免类似情况的发生。②BIIM模型中可以对施工过程进行模拟，以此来优化工程项目的施工进度，合理的安排施工方案，最大效率的完成施工任务。

2.4 材料设备方

工程在建筑过程中，材料设备的供应，是影响工期的重要因素。传统的材料供应，依靠管理者的经验，安排人员进行采购并使用，但在BIM模型的环境中，需要供应材料设备的时间、数量不再依靠经验，而是依靠真实的数据支持。通过虚拟的环境，对即将使用的人工、材料和设备进行更合理的配置，以此来制定施工计划。

3 BIM在项目管理中的应用

工程项目从设计之初到后期的运营阶段，是一个全生命周期的过程，而基于BIM的工程项目管理是建筑行业新兴的管理理念。是指以BIM技术平台为前提，将工程项目的设计阶段、施工阶段、运营阶段统一到同一个平台当中，同时让项目的参与各方在此平台上沟通交流、相互协作，实现信息数据的无缝衔接，进而更好的完成工程项目的目标。这样，就实现了运用BIM技术对项目全生命周期的综合管理。

3.1 设计阶段

传统的工程项目设计使用CAD绘制二维的图纸，但利用BIIM技术的核心建模软件，可以实现多维设计以及动态展示，是构建的模型更接近真实的建筑物。

（1）BIM可直观展示建筑模型。BIM在建筑方案设计阶段的最终成果是建筑模型，也是BIM的核心技术。通过三维的可视化模型展示，更直观的展现建筑物的真实效果，让业主以及各参与方在此基础上进行信息的交流，对于存在的问题及时进行更正。

（2）BIM可实现多专业协同设计。在建筑的设计阶段，不同的设计人员根据自己的专业进行建筑设计，例如建筑工程师、结构工程师、给排水工程师等等。运用BIM建筑模型，使不同专业的设计人员能够在同一个模型上进行设计和沟通，对于设计中出现的碰撞、错误及时的交流信息并改正，极大的极高了设计效率以及设计的准确度，为后期的施工阶段和运营阶段解决了不必要的麻烦。

（3）BIM可实现复杂工程的设计。现代建筑的发展，已经不再局限于仅仅满足居住需求或生产需求，更多的开始关注于建筑的节能减排、绿色环保等需求。越来越多的超级工程出现，传统的CAD设计技术已经无法满足复杂形体的设计，这时可以利用BIM的体量入手，进行精细化的设计，以满足复杂工程的需求。关于项目对特殊性能方面的要求，通过BIM虚拟空间进行模拟实验，能够以量化的数据准确体现出这一性能的效果。

（4）BIM提高项目前期对工程造价的控制。①在BIM的数据库中，设计人员可以根据以往的工程案例，参考类似项目，进行一个经济合理的设计。②设计阶段是造价控制的重要环节，BIM的三维建筑模型使计算工程量更准确，市场的材料设备参考价也更新较快，造价人员可以直接参考BIIM模型中的信息数据，并以此为依据简单快捷的得到概算价格。这样，就能够从项目全生命周期的初始阶段开始对工程造价进行有效的全方位管理。

3.2 施工阶段

（1）BIM可进行模拟施工。传统的施工组织设计的安排依据仅是施工图纸，而施工图纸的设计并没有考虑施工现场的实际情况，比如材料的对方地、工序施工面的设置等等，所以，以往的施工组织设计在实施的过程中往往会出现很多问题。利用BIM技术，在施工前对施工过程进行模拟，可以生成四维的施工组织设计以及施工进度安排，在前期排查可能遇到的各种问题，并提前调整和安排。BIM能够对不同的方案进行试验，确定最优的施工方案，有效的避免工序之间衔接不紧密而导致的工期延误问题，同时解决不同工序工作面冲突的问题，使管理者对施工的进度控制以及造价控制更加方便精准。

（2）BIM可进行精细化施工。以往的施工人员拿着二维的平面图纸进行施工，由于图纸设计深度不够，对很多安装工程不能做好铺垫。比如在平面图中的预留孔洞位置不够准确、在管线安装过程中出现的安装问题等等，都为施工的带来了不必要的麻烦。但运用BIM技术在前期进行的管道碰撞模拟，可以有效的避免这些情况的发生。在BIM建筑模型中，所包含的大量建筑信息是传统施工无法比拟的，这里的施工图包括各个构件的细节数据，以及详细的加工示意图，施工人员只需要按照施工图施工即可。

（3）BIM可在装配式建筑中广泛应用。装配式建筑正在被应用于越来越多的工程项目，运用装配式可以大大的缩短施工工期，也可以避免现场施工带来的一些危险因素。但进行装配式施工对预制的构件有极高的要求，构件与构件之间的拼接不允许出现任何差错，传统的建筑技术显然已经无法满足这一要求。利用BIM技术，将各个构件之间的关联事先模拟并优化，以保证在装配的过程中严丝合缝，达到设计要求。

（4）BIM可为预制产业提供技术支撑。随着装配式建筑的发展，预制产业面临新的机遇。BIM模型中的构件信息均以数字化的形式存在，这些信息可以直接传到相关的机械设备中，进而完成构件的自动化批量生产。也能够对预制构件的生产、进场等时间进行合理的安排，从而实现对施工阶段施工进度以及人力物力的精细化管理。

3.3 运营阶段

工程项目竣工验收后，开始投入正常的施工阶段，这一阶段的时间远比设计和施工阶段长很多，如果在运营阶段不能够有效的对建筑物进行管理，会影响项目的使用周期，在传统的竣工验收后，会将相关资料移交给物业公司，包括工程合同、竣工图纸、设计资料等等。这些资料的移交多以纸质版的形式存在，在后期工程项目出现问题需要查阅相关资料时，非常麻烦而且可能会丢失部分资料。但是运用BIM平台技术，可以将相关资料信息生成相应的数据库，为后期的运营管理提供数据支持，便于企业的各个部门关注建筑本身的变化。此外，物业公司也可以对BIM模型中的相关内容进行补充和完善，不断更新数据，使BIM信息始终与建筑物的使用现状保持同步。

4 BIM在项目管理应用中存在的问题

BIM技术在我国经过多年的发展，已经从最初的理论阶段走向了实践阶段，但是在推广的过程当中仍然遇到了多重困难，主要包括以下几个方面。

（1）传统的工程项目参与者已经习惯使用CAD技术进行项目管理，在建筑行业依然占据着极大的市场份额，业内很多人士难于改变。而且BIM技术还没有得到广泛的应用，成功的案例较少，所以工程人员对于接受BIM这项新技术需要一定的时间去适应。

（2）随着对BIM技术的推广，逐步有一些企业开始运用这一信息平台，但使用上仍具有很大的局限性。大多数工程仅仅使用BIM中的建模软件，或者碰撞软件进行检测，而没有实现对项目的全生命周期管理。

（3）在工程领域的从业人员，大多都专注于自己的专业知识学习，而对BIM技术基本知识掌握不够，很难将实际专业与BIM理论有效的结合，这就极大的影响BIM技术对三大目标控制的过程。要真正把BIM技术应用于施工阶段，不仅需要BIM工程师熟练的软件操作能力，还需要丰富的设计和施工技术经验。但目前，相关人员中缺少这样的综合型人才，在很大程度上阻碍了BIM在各个阶段的运用效果。

（4）由于建筑对BIM技术的应用还没有形成一定的规模，国家对于BIM技术暂时还没有统一的标准。虽然很多标准也在制定的过程当中，但运用BIM技术对项目进行全生命周期的管理仍然缺少国家法律法规的支撑。BIM技术实质上是服务工程项目实施的，所以，拥有一套完整的、规范的BIM标准非常必要。

5 结语

我国建筑行业是国家的支柱产业之一，BIM技术作为工程项目领域的新型信息技术，是对工程领域的一次创新改革。随着BIM技术的应用，必将给工程建设行业带来巨大的变化。作为一种精细化的管理模式，BIM管理技术从建立可视化的模型，到模拟虚拟施工、模拟管道碰撞等前期问题排查，再到对施工进度以及人力物力的合理安排，最终在运营阶段实现方便快捷、实时更新的物业管理，实现对工程项目全生命周期的管理。但目前遇到的主要问题是对于BIM管理技术的应用问题，对于这项新的技术，从业人员接受它还需要一定的时间，也需要在工作中实践磨合。

总之，从国家层面来讲，符合国家的整体发展规划；从行业层面来讲，新技术的应用必然会给建筑行业带来新鲜的血液，促进行业的发展；从个人层面来讲，作为相应的从业人员，可以创造新的思维模式，综合型的技术人才更能适应社会的发展需要。

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