施工阶段BIM模型协同内容及要素概述

(1)施工BIM协同内容

施工阶段的BIM具有不同于其他阶段的特点,主要体现在模型的创建方法、模型细度、模型应用和管理方式等。同样,BIM也随施工阶段不同环节或任务有所不同。BIM环境下的施工阶段协同管理实施流程实质就是明确各项目参与方在施工阶段各自的任务和责任。

①施工BIM应用策划

工程项目的施工BIM应用策划应与其整体计划协调一致。施工BIM应用策划应明确下列内容:

a.BIM应用目标。主要BIM应用目标包括:多方案比选、全生命期分析、施工计划、成本估算。需完成主要BIM应用工作包括:深化设计建模、施工过程模拟、4D建模、5D造价等。

b.BIM应用范围和内容。“够用就好”是BIM应用的基本策略,过多、过细的信息将浪费工程项目的宝贵资源。因此,在BIM应用策划中明确BIM应用目标和范围,并明确对应的模型细度,降低BIM应用投入、提升BIM应用效益。

c.人员组织架构和相应职责。要详细描述项目团队协作的规程,主要包括模型管理规程。例如,命名规则、模型结构、坐标系统、建模标准,以及文件结构和操作权限等,以及关键的协作会议日程和议程。

d.BIM应用流程。

e.模型创建、使用和管理要求。

f.信息交换要求。

g.模型质量控制和信息安全要求。详细描述为确保BIM应用需要达到的质量要求,以及对项目参与者的监控要求、进度计划和应用成果要求。

h.软硬件基础条件等。

BIM应用流程编制宜分为整体和分项两个层次。整体流程应描述不同BIM应用之间的逻辑关系、信息交换要求及责任主体等。分项流程应描述BIM应用的详细工作顺序、参考资料、信息交换要求及每项任务的责任主体等。制定施工BIM应用策划可按下列步骤进行:

a.确定BIM应用的范围和内容;

b.以BIM应用流程图等形式明确BIM应用过程;

c.规定BIM应用过程中的信息交换要求;

d.确定BIM应用的基础条件,包括沟通途径以及技术和质量保障措施等;

e.施工BIM应用策划及其调整应分发给工程项目相关方,工程项目相关方应将BIM应用纳入工作计划。

②施工BIM应用管理

工程项目相关方应明确施工BIM应用的工作内容、技术要求、工作进度、岗位职责、人员及设备配置等。工程项目相关方应建立BIM应用协同机制,制订模型质量控制计划,实施BIM应用过程管理。模型质量控制措施应包括下列内容:

a.模型与工程项目的符合性检查;

b.不同模型元素之间的相互关系检查;

c.模型与相应标准规定的符合性检查;

d.模型信息的准确性和完整性检查。

工程项目相关方宜结合BIM应用阶段目标及最终目标,对BIM应用效果进行定性或定量评价,施工BIM应用的成果交付应按合约规定进行,并总结实施经验,提出改进措施。项目BIM应用也是工程任务的一部分,也应该遵循PDCA(计划Plan、执行Do、检查Check、行动Action)过程控制和管理方法,因此制定BIM应用策划应该是BIM应用的第一步,并通过后期BIM应用过程管理逐步完善和提升。

　　(2)BIM模型协同要素^[11]

①施工模型

施工模型主要包括深化设计模型和施工过程模型。深化设计模型一般包括:现浇混凝土结构深化设计模型、装配式混凝土结构深化设计模型、钢结构深化设计模型、机电深化设计模型等。施工过程模型包括:施工模拟模型、预制加工模型、进度管理模型、预算与戚本管理模型、质量与安全管理模型、监理模型等。其中,预制加工模型包括:混凝土预制构件生产模型、钢结构构件加工模型、机电产品加工模型等。

在具体的工程项目中,各专业间如何确定BIM应用的协同方式,选择会是多种多样的,例如各专业形成各自的中心文件,最终以链接或集成各专业中心文件的方式形成最终完整的模型;或是其中某些专业间采用中心文件协同,与其他专业以链接或集成方式协同等等,不同的项目需要根据项目的大小、类型和形体等情况来进行合适的选择。不管施工模型创建采用集成模型还是分散模型的方式,项目施工模型都宜采用全比例尺和统一的坐标系、原点、度量单位。施工图设计模型是施工BIM应用的基础,是实现设计与施工信息共享的关键。

碰撞检查是有效解决专业内和建筑、结构、机电等专业之间综合深化成果的控制手段,碰撞检查报告需要详细标识碰撞的位置、碰撞类型、修改建议等,方便相关技术人员发现碰撞位置并及时调整。一般碰撞类型分为两种:

硬碰撞:模型元素在空间上存在交集。这种碰撞类型在设计阶段极为常见,特别是在各专业间没有统一标高的情况下,常发生在结构梁、空调管道和给水排水管道三者之间。

软碰撞:模型元素在空间上并不存在交集,但两者之间的距离比设定的标准小时即被认定为碰撞。软碰撞检查主要出于安全考虑。例如,水暖管道与电气专业的桥架和母排有最小间距要求、设备和管道维修最小空间要求等。

②施工模拟(www.xing528.com)

针对复杂项目的施工组织设计、专项方案、施工工艺宜优先应用BIM技术进行模拟分析、技术核算和优化设计,识别危险源和质量控制难点,提高方案设计的准确性和科学性,并进行可视化技术交底。包括施工组织模拟和施工工艺模拟。

其中,施工组织模拟是对施工成本、进度、质量安全等的综合模拟,进行资源配置。在资源配置模拟中,人力配置模拟通过结合施工进度计划综合分析优化项目施工各阶段的人力需求,优化人力配置计划;资金配置模拟可结合施工进度计划以及相关合同信息,明确资金收支节点,协调优化资金配置计划;材料机械配置模拟可优化确定各施工阶段对模板、脚手架、施工机械等资源的需求,优化资源配置计划。通过平面布置模拟避免塔吊碰撞等问题。需要指出的是,施工组织模拟BIM应用成果应按照合同要求或相关工作流程进行审核或校订,并得到相关方的批准方可发布;而施工工艺模拟内容可根据工程项目施工实际需求确定,新工艺以及施工难度较大的工艺宜进行施工工艺模拟。

③预制加工

预制加工产品可采用条形码、二维码、射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)等形式贴标。涉及混凝土预制构件生产、钢结构构件加工和机电产品加工。一般预制加工产品物流运输、安装BIM应用模式如下。

预制加工产品运输到达施工现场后,读取其物联网标示信息编码,获取物料清单及装配图;现场安装人员根据物料清单检查装配图,确定安装位置;安装结束后经过核实检查,安装完成状态信息实时附加或关联到BIM模型,有利于预制加工产品的全生命期管理;通过加工过程中信息的不断采集,不断丰富预制加工模型的内容,并通过预制加工模型整合加工中的各种信息(包括人员、设备、方法、材料、环境等),实现施工过程的质量追溯管理。

④进度管理

项目进度管理包括两大部分的内容,即项目进度计划编制和项目进度控制。进度管理BIM应用前,需明确具体项目BIM应用的目标、企业管理水平、合同履约水平和项目具体需求,并结合实际资源,确定编制计划的详细程度。应根据具体项目特点和进度控制需求,在编制相应不同要求的进度计划过程中创建不同程度的BIM模型,录入不同程度的BIM信息。进度管理BIM应用应为进度控制提供更切实有效的信息支持。

进度计划编制:基于BIM技术的进度计划编制,是应用BIM技术进行WBS创建,根据BIM深化设计模型自动生成工程量,将具体工作任务的节点与模型元素的信息挂接得到进度管理模型,结合工程定额进行工程量和资源分析、进行进度计划优化,通过对优化后的进度计划进行审查,看其是否满足工期要求,满足关键节点要求,如不满足则调整,直至优化方案满足要求。应用BIM技术,可进行进度模拟和可视化交底,实现对工期的监控。

进度控制:BIM应用是以进度管理模型为基础,将现场实际进度信息添加或连接到进度管理模型,通过BIM软件的可视化数据(表格、图片、动画等形式)进行比对分析。一旦发生延误,可根据事先设定的阀值进行预警。

⑤预算与成本管理

施工图预算BIM应用的目标是通过模型元素信息自动化生成、统计出工程量清单项目、措施费用项目,依据清单项目特征、施工组织方案等信息、自动套取定额进行组价,按照国家与地方规定记取规费和税金等,形成预算工程量清单或报价单。

成本管理BIM应用的核心目标是利用模型快速准确地实现成本的动态汇总、统计、分析,精细化实现三算对比分析,满足成本精细化控制需求。如施工准备阶段的劳动力计划、材料需求计划和机械计划,施工过程中计量与工程量审核等。应将模型中各构件与其进度信息及预算信息(包括构件工程量和价格信息)进行关联。

⑥质量与安全管理

基于BIM技术,对施工现场重要生产要素的状态进行绘制和控制,有助于实现危险源的辨识和动态管理,有助于加强安全策划工作。使施工过程中的不安全行为或不安全状态得到减少和消除。做到不引发事故,尤其是不引发使人员受到伤害的事故,确保工程项目的效益目标得以实现。质量与安全管理BIM应用应遵循现行国家标准的原则,通过POCA循环持续改进质量和安全管理水平。

⑦施工监理

施工监理主要包括两方面:监理控制的BIM应用和监理管理的BIM应用。

监理控制的BIM应用如下。在施工准备阶段,协助建设单位用BIM模型组织开展模型会审和设计交底,输出模型会审和设计交底记录。在施工阶段,将监理控制的具体工作开展过程中产生的过程记录数据附加或关联到模型中。过程记录数据包括两类,一类是对施工单位录入内容的审核确认信息,另一类是监理工作的过程记录信息。

监理管理的BIM应用如下。将合同管理的控制要点进行识别,附加或关联至模型中,完成合同分析、合同跟踪、索赔与反索赔等工作内容。对监理控制的BIM信息进行过程动态管理,最终整理生成符合要求的竣工模型和验收记录。

⑧竣工验收

竣工验收模型应由分部工程质量验收模型组成,分部工程质量验收模型应由该分部工程的施工单位完成,并确保接收方获得准确、完整的信息。竣工验收资料宜与具体模型元素相关联,方便快速检索,如无法与具体的模型元素相关联,可以虚拟模型元素的方式设置链接。

【注释】

[1]王广斌,张雷.综合BIM应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2016.

[2]丁烈云.BIM应用·施工[M].同济大学出版社,2015.

[3]李云贵.建筑工程设计BIM应用指南[M].北京:中国建筑工程出版社,2017.

[4]李云贵.建筑工程设计BIM应用指南[M].北京:中国建筑工程出版社,2017.

[5]浙江省建筑信息模型(BIM)技术应用导则,2016.

[6]GB/T 51235-2017,建筑信息模型施工应用标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2017.

[7]查克·伊斯曼,伊斯曼,泰肖尔兹,等.BIM手册:适用于业主、项目经理、设计师、工程师和承包商的建筑信息模型指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2016.

[8]查克·伊斯曼,伊斯曼,泰肖尔兹,等.BIM手册:适用于业主、项目经理、设计师、工程师和承包商的建筑信息模型指南[M].中国建筑工业出版社,2016.

[9]拉动式工作流程(Pull flow)是生产系统中规范工作流程的一种方法,只有当下一个工作站发出“预订”信号的时候,上游的工作站才开始生产需要的部件。这种生产方式与传统方法不同,传统方法是中央机构推动整个生产。

[10]王广斌,张雷.综合BIM应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2016.

[11]GB/T 51235-2017,建筑信息模型施工应用标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2017.