1.施工企业材料管理的意义
建筑工程施工成本构成中，建筑材料成本所占比例最大，占工程总成本的60%～70%。材料管理工作是施工项目管理工作中的重要内容。通过对材料管理工作的不断加深，可以使施工企业更进一步加强和完善对材料的管理，从而避免浪费，节约费用，降低成本，使施工企业获取更多利润。
2.建筑材料管理现状
材料作为构成工程实体的生产要素，其管理的经济效益与整个建筑企业的经济效益关系极大。就建筑施工企业而言，材料管理工作的好坏体现在两个方面：一方面是材料损耗；另一方面则是材料采购、库存管理。
对企业资源的控制和利用，更好地协调供求，提高资源配置效率已经逐渐成为施工企业重要的管理方向。当前没有合适的管理机制适应所有施工企业的材料管理。传统方法需要大量人力、物力对材料库存进行管理，效率低下，经常事倍功半。随着计算机水平的发展也出现很多施工管理方面的软件，但大多功能繁杂、操作复杂，不利于推广使用。
3.BIM技术材料管理应用
BIM价值贯穿建筑全生命周期，建筑工程所有的参与方都有各自关心的问题需要解决。但是不同参与方关注的重点不同，基于每一环节上的每一个单位需求，整个建筑行业希望提前能有一个虚拟现实作为参考。BIM恰恰就是实现虚拟现实的一个绝佳手段，它利用数字建模软件，把真实的建筑信息参数化、数字化后形成模型，以此为平台，从设计方、工程方到施工方，再到运维管理单位，都可以在整个建筑项目的全生命周期进行信息的对接和共享。BIM的两大突出特点也可以为所有项目参与方提供直观的需求效果呈现：一是三维可视化；二是建筑载体与其背后所蕴含的信息高度结合。
施工单位最为关心的就是进度管理与材料管理，利用BIM技术，建立三维模型、管理材料信息及时间信息，就可以获取施工阶段的BIM应用，从而对整个施工过程的建筑材料进行有效管理。
（1）建筑模型创建
利用数据库存储建筑中各类构件信息，如墙、梁、板、柱等，包括材料信息、标高、尺寸等；输入工程进度信息：按时间进度设置工程施工进度（建筑楼层或建筑标高）；开发CAD显示软件工具，用以显示三维建筑：在软件界面对各类建筑构件信息进行交互修改。
（2）材料信息管理
材料库管理设计交互界面，对材料库中的材料进行分类、对各类材料信息进行管理：材料名称、材料工程量、进货时间等。对当前建筑各个阶段的材料信息输出：材料消耗表、资料需求表、进货表等。
4.材料管理BIM模型创建
利用数据库管理软件和三维CAD显示软件对所需的材料管理建立三维建筑模型，用软件实现材料管理与施工进度协同。与时间信息结合实现BIM技术在施工材料管理中4D技术应用。
（1）软件模型
模型采用SQLite数据库，用于对所有数据进行管理，输入输出所有模型信息。图形显示以Autodesk公司的AutoCAD为平台。用Autodesk公司提供的开发包Object-ARX及编程语言VisualC++进行BIM材料数据库、构件数据信息化及三维构件显示模型开发。在AutoCAD平台上编制相关功能函数及操作界面，以数据库信息为基础，交互获取数据显示构件到CAD平台上。通过使用开发的工具，进行人机交互操作，对材料库进行管理；绘制建筑中各个楼层的构件，并设定构件属性信息（尺寸、材料类别等）。操作界面如图5-61所示。
图5-61 交互界面
①材料数据库。通过材料管理库界面对当前工程的所有建筑材料进行管理，包括对材料编号、材料分类、材料名称、材料进出库数量和时间、下一施工阶段所需材料量，随时查看材料情况，及时了解材料消耗、建材采购资金需求。
②楼层信息。设定楼层标高、标准层数、楼层名称等信息，便于绘制每层的墙、梁、板、柱等建筑构件。施工进度按楼层号进行时间设置时，将按施工楼层所需建材工程量进行材料供应准备。
③构件信息。建筑的基本构件包括基础、墙、梁、板、柱、门窗、屋面等。对构件设置尺寸、标高、材料等属性，绘制到图中，并把其所有信息保存到数据库中，CAD作为显示工具及人机交互的界面。
④进度表。按时间进度设定施工进度情况，按时间点输入计划完成的建筑标高或建筑楼层数，设定各个施工阶段，便于查看、控制建筑材料的消耗情况。
⑤报表输出。根据工程施工进展，获取相应的材料统计表，包括已完工程材料汇总表、未完工程所需材料汇总表、下一施工阶段所需材料汇总表、计划与实际材料消耗量对比表等，便于施工企业随时了解工程进展。工程进度提前或是滞后，超支还是节约，及时对工程进度进行调整，避免资金投入或施工工期偏离计划过多，造成公司损失。
（2）操作流程
通过开发的软件利用，实现材料管理；在工程施工、材料管理、工程变更等各个方面进行协同处理。流程如图5-62所示，主要通过以下步骤达到科学管理材料的目的。
①管理材料库。输入材料信息，材料编码、类别、数量、获取材料日期。
②创建建筑模型。设定楼层信息；绘制墙、梁、板、柱等建筑构件，设定各个构件材料类别、尺寸等信息。
③设定工程进度计划。按时间设定工程施工进度，按时间设定施工完成楼层或完成建筑标高。
④变更协调。输入变更信息，包括工程设计变更、施工进度变更等。
⑤输出所需材料信息表。按需要获取已完工程消耗材料表、下一阶段工程施工所需材料表。
⑥实际与计划比较。获取工程施工管理中出现的问题：进度问题、材料的库存管理问题，及时调整，避免巨大损失。
（3）应用输出
基于BIM技术并结合软件的开发利用，施工企业的材料管理可以实现智能化，从而节约人力、控制成本，具体可以实现以下所需结果：
图5-62 操作流程
①即时获取材料消耗情况。随时根据需要获取某个时间点之前所有的材料消耗量，从而根据材料信息获取相对应的工程造价，及时了解资金消耗情况。(www.xing528.com)
②获取下一阶段施工材料需求量，预测后续各个阶段的材料需求量，确保资金按时到位，保证按施工进度提供相应建筑材料。避免库存超量、浪费仓储空间、减少流动资金，从而盘活库存，实现材料适量供应。
③即时更新工程变更引起的材料变化，工程设计变更、施工组织设计变更等都会对材料管理产生巨大影响。采用BIM管理技术，随时把变更信息输入模型，所有材料信息自动更新，避免材料管理信息因变更不及时或更新不完全而造成损失。
通过对BIM技术应用到施工领域，利用数据库和CAD三维显示技术，把施工进度与建筑工程量信息结合起来，用时间表示施工材料需求情况，仿真施工过程中材料的利用，随时获取建筑材料消耗量及下一阶段材料需求量，使得施工企业进度上合理、成本上节约。从而在施工领域实现信息化技术的应用，把施工管理的技术水平提高到新的高度。
5.安装材料BIM模型数据库
（1）安装材料BIM模型及控制
项目部拿到机电安装各专业施工蓝图后，由BIM项目经理组织各专业机电BIM工程师进行三维建模，并将各专业模型组合到一起，形成安装材料BIM模型数据库。该数据库以创建的BIM机电模型和全过程造价数据为基础，把原来分散在安装各专业手中的工程信息模型汇总到一起，形成一个汇总的项目级基础数据库。安装材料BIM模型数据库建立与应用流程如图5-63所示，数据库运用构成如图5-64所示。
（2）安装材料控制
图5-63 安装材料BIM模型数据库建立与应用流程
材料的合理分类是材料管理的一项重要基础工作，安装材料BIM模型数据库的最大优势是包含材料的全部属性信息。在进行数据建模时，各专业建模人员对施工所使用的各种材料属性，按其需用量的大小、占用资金多少及重要程度进行“星级”分类，星级越高代表该材料需用量越大、占用资金越多。根据安装工程材料的特点，安装材料属性分类及管理原则见表5-6，某工程根据该原则对BIM模型进行安装材料分类见表5-7。
图5-64 安装材料BIM数据库运用构成图
表5-6 安装材料属性分类及管理原则
表5-7 某工程BIM模型安装材料分类
（3）用料交底
BIM与传统CAD相比，具有可视化的显著特点。设备、电气、管道、通风空调等安装专业三维建模并碰撞后，BIM项目经理组织各专业BIM项目工程师进行综合优化，提前消除施工过程中各专业可能遇到的碰撞。项目核算员、材料员、施工员等管理人员应熟读施工图、透彻理解BIM三维模型、透彻理解设计意图，并按施工规范要求向施工班组进行技术交底，将BIM模型中用料意图灌输给班组，用BIM三维图、CAD图或者表格下料单等书面形式做好用料交底，防止班组“长料短用、整料零用”，做到物尽其用，减少浪费及边角料，把材料消耗降到最低限度。无锡某项目K-1空调风系统平面图、三维模型如图5-65和图5-66所示，下料清单见表5-8。
图5-65 K-1空调送风系统平面图
图5-66 K-1空调送风系统BIM三维图
表5-8 K-1空调送风系统直管段下料清单
（4）物资材料管理
施工现场材料的浪费、积压等现象司空见惯，安装材料的精细化管理一直是项目管理的难题。运用BIM模型，结合施工程序及工程形象进度周密安排材料采购计划，不仅能保证工期与施工的连续性，而且能用好用活流动资金、降低库存、减少材料二次搬运。同时，材料员根据工程实际进度，方便地提取施工各阶段材料用量，在下达施工任务书中，附上完成该项施工任务的限额领料单，作为发料部门的控制依据，实行对各班组限额发料，防止错发、多发、漏发等无计划用料，从源头上做到材料的有的放矢，减少施工班组对材料的浪费。某工程K-1送风系统部分规格材料申请清单如图5-67所示。
图5-67 材料申请清单
（5）材料变更清单
工程设计变更和增加签证在项目施工中会经常发生。项目经理部在接收工程变更通知书执行前，应有因变更造成材料积压的处理意见，原则上要由业主收购；否则，如果处理不当就会造成材料积压，无端地增加材料成本。BIM模型在动态维护工程中，可以即时地将变更图进行三维建模，将变更发生的材料、人工等费用准确、及时地计算出来，便于办理变更签证手续，保证工程变更签证的有效性。某工程二维设计变更图及BIM模型如图5-68所示，相应的变更工程量材料清单见表5-9。
图5-68 4～18层排烟管道变更图及BIM模型
表5-9 变更工程量材料清单
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