BIM技术在施工现场管理中的实践与方法

1.BIM的概念

BIM的英文全称是Building Information Modeling，目前在国内基本上被翻译为建筑信息模型。

建筑信息模型（Building Information Modeling），是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。

从BIM设计过程的资源、行为、交付三个基本维度，给出设计企业的实施标准的具体方法和实践内容。BIM（建筑信息模型）不是简单地将数字信息进行集成，而是一种数字信息的应用，并可以用于设计、建造、管理的数字化方法。这种方法支持建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率、大量减少风险。

目前国内《建筑信息模型应用统一标准》还在编制阶段，所以目前暂时引用美国国家BIM标准（NBIMS）对BIM的定义，该定义是由三部分组成的：

（1）BIM是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达；

（2）BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；

（3）在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。

2.BIM的起源

1975年，“BIM之父”——佐治亚理工学院的Chuck Eastman教授创建了BIM理念至今，BIM技术的研究经历了三大阶段：萌芽阶段、产生阶段和发展阶段。BIM理念的启蒙，受到了1973年全球石油危机的影响，美国全行业需要考虑提高行业效益的问题，1975年“BIM之父”Eastman教授在其研究的课题“Building Description System”中提出“a computer—based description of—a building”，以便于实现建筑工程的可视化和量化分析，提高工程建设效率。但在当时流传速度较慢，直到2002年，由Autodes公司正式发布《BIM白皮书》后，由BIM教父—Jerry Laiserin对BIM的内涵和外延进行界定并把BIM一次推广流传。然而国外推广流传之后，我国也加入了BIM研究的国际阵容当中，但结合BIM技术进行项目管理的研究刚刚起步，而结合BIM项目运营管理的研究就更为稀少。

3.BIM模型的特点

（1）可视化。可视化即“所见所得”的形式，对于建筑行业来说，可视化的真正运用在建筑业的作用是非常大的，例如经常拿到的施工图纸，只是各个构件的信息在图纸上的采用线条绘制表达，但是其真正的构造形式就需要建筑业参与人员去自行想象了。

（2）协调性。这个方面是建筑业中的重点内容，不管是施工单位还是业主及设计单位，无不在做着协调及相配合的工作。一旦项目的实施过程中遇到了问题，就要将各有关人士组织起来开协调会，找各施工问题发生的原因以及解决办法，然后出变更，做相应补救措施等进行问题的解决。那么这个问题的协调真的就只能出现问题后再进行协调吗？在设计时，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，而出现各种专业之间的碰撞问题，例如暖通等专业中的管道在进行布置时，由于施工图纸是各自绘制在各自的施工图纸上的，真正施工过程中，可能在布置管线时正好在此处有结构设计的梁等构件在此妨碍着管线的布置，这种就是施工中常遇到的碰撞问题，像这样的碰撞问题的协调解决就只能在问题出现之后再进行解决吗？BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决。例如：电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。

（3）模拟性。模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。

（4）优化性。事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系，但在BIM的基础上可以做更好的优化。优化受三样东西的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息做不出合理的优化结果，BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在。复杂程度高到一定程度，参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。目前基于BIM的优化可以做下面的工作：

1）项目方案优化：把项目设计和投资回报分析结合起来，设计变化对投资回报的影响可以实时计算出来；这样业主对设计方案的选择就不会主要停留在对形状的评价上，而更多的可以使得业主知道哪种项目设计方案更有利于自身的需求。

2）特殊项目的设计优化：例如裙楼、幕墙、屋顶、大空间到处可以看到异型设计，这些内容看起来占整个建筑的比例不大，但是占投资和工作量的比例和前者相比却往往要大得多，而且通常也是施工难度比较大和施工问题比较多的地方，对这些内容的设计施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。

（5）可出图性。BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸，及一些构件加工的图纸。而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主出如下图纸：

l）综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后）；

2）综合结构留洞图（预埋套管图）；(www.xing528.com)

3）碰撞检查侦错报告和建议改进方案。

4.BIM技术在我国的应用

BIM在国外的应用已经趋于成熟，欧美、日本、新加坡等发达国家均开始广泛使用。应用领域贯穿整个设计阶段、施工阶段以及建成后的维护和管理阶段。大企业已经具备BIM技术能力，同时BIM专业咨询公司已经出现，为中小企业应用BIM提供有力支持。

BIM在国内也开始广泛受到重视，国家已经将BIM建筑信息模型系统作为国家科技部“十二五”的重点研究项目《建筑业信息化关键技术研究与应用》，并被住建部认可为“建筑信息化的最佳解决方案”。

BIM对中国工程建设行业举足轻重的作用。不可忽视的就是中国巨大的建设量，在这样的背景下，我们看到了中国和BIM结缘的必然性。巨大的建设量带来大量沟通和实施环节的信息流失造成了众多损失，BIM所带来的信息整合，重新定义了设计流程，能够很大程度上改善这一状况。此外，建筑生命周期管理和节能分析，也在很大程度上满足了可持续发展和国家资源规划管理信息化的需求。

BIM在国内的成功应用有、上海中心大厦、南水北调工程、香港地铁项目等。

5.BIM技术在施工过程中的应用价值

BIM技术模式是贯穿项目管理全过程。项目建设的施工阶段，是实现规划设计的关键环节，施工单位依靠BIM技术管理体系，可以提升施工水平，既能保证施工质量，有能获得更多利益，具体体现在以下5个方面：

（1）三维渲染展示，给人以真实感和直接的视觉冲击

依据施工计划，形象地展示场地和大型设备的布置情况，复杂节点的施工方案，施工顺序的选择，进行4D的模拟，对不同的施工方案进行对比选择等。建好的BIM模型可以作为二次渲染开发的模型基础。大大提高了三维渲染效果的精度与效率，给业主更为直观的宣传介绍，提升中标概率。例如浙江建工集团的浙商银行总部大楼、浙报大楼、地铁盖挖逆作施工中的应用都起到了很好的效果。

（2）快速算量，大幅提升精度

BIM数据库的创建，通过建立6D关联数据库。可以准确快速计算工程量，提升施工预算的精度与效率。由于BIM数据库的数据粒度达到构件级，可以快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息，有效提升施工管理效率。通过BIM模型提取材料用料，设备统计。管控造价，预测成本造价，从而为施工单位项目投标及施工过程中的造价控制提供合理的依据。

（3）精确计划，减少浪费

施工企业精细化管理很难实现的根本原因在于海量的工程数据无法快速准确获取以支持资源计划，致使经验主义盛行。而BIM的出现可以让相关管理人员快速准确地获得工程基础数据，为施工企业制定精确人才计划提供有效支撑，大大减少了资源、物流和仓储环节的浪费，为实现限额领料、消耗控制提供技术支撑。

（4）虚拟施工，有效协同，三维可视化功能再加上时间维度

可以进行虚拟施工，随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，同时进行有效协同，施工方、监理方，甚至非工程行业出身的业主领导都对工程项目的各种问题和情况了如指掌：这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改。

（5）碰撞检查，减少返工

BIM最直观的特点在于三维可视化，利用BIM的三维技术在前期可以进行碰撞检查。优化工程设计，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性。而且优化净空。优化管线排布方案，施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案。进行施工交底、施工模拟分提高施工质量，同时也提高了与业主沟通的能力。