6.BIM在項目施工階段的管理與應用

BIM在項目施工階段的管理與應用作者：丁晴上海上咨建設工程詢問有限公司【摘要】建筑工程BIM化是一項系統(tǒng)性工程，BIM技術包含了工程的全生命周期。任何階段化、片段化的BIM運用均不能真正反映出工程BIM化的巨大利益。施工實施階段的BIM化運用得到了普及，BIM工程才能發(fā)揮出巨大的、前所未有的價值！【關鍵詞】項目管理BIM化；BSa；NAVISWORKSCAD技術在建筑工程界運用接近20個年頭，隨著計算機存儲和運算實力的幾何級數地增長，工作站日益小型化。虛擬三維技術在各行各業(yè)深化地發(fā)展，建筑工程界BIM技術從無到有近十個年頭，2014年上海市的“58號文件”開啟了建筑行業(yè)BIM運用階段的元年。CAD技術全面變更了建筑設計的方法、流程、速度，但CAD技術影響的重點還是在設計階段。而BIM技術涉及到了工程前期、設計階段、施工階段、運維階段，BIM技術包含了工程的全周期，因而任何階段化、片段化的BIM運用均不能真正反映出工程BIM化的巨大潛在利益。工程設計階段的BIM化，肯定程度上是新型軟件地普及應用、是CAD系列軟件到BIM系列的軟件轉換和升級。工程實施階段的BIM化則是從無到有，BIM化的運用對于施工企業(yè)、項目管理企業(yè)是全新的課題和挑戰(zhàn)。假如工程實施階段的BIM化運用得到了普及，那么“BIM技術”才能真正發(fā)揮出巨大的作用和前所未有的價值！“建筑工程BIM化”可以細分為：概念設計、方案設計、初步設計、施工圖設計、施工打算、施工實施、運維等七個階段。“項目管理BIM化”尤其是在施工打算、施工過程、施工管理BIM化為工程本身帶來了前所未有的巨大利益，包括經濟利益、時間成本，同時BIM化為將來帶來可觀的社會效益。（1）經濟利益施工BIM化是實體施工轉化為電腦里的虛擬施工，以計算機模型的方式在電腦程序中進行全過程的仿真工程施工，最大限度地避開施工中出現問題而帶來的經濟損失。其次，工程仿真模型真實的反應了工程實體材料的用量，為工程量的計算帶來了革命性的飛躍，極大地提高了精準度。最終，施工組織的5D-BIM創(chuàng)建出過去靠人工計算不行能完成的工作量。計算機模擬施工的組織過程反應每一天的工程變更同時加入現金流、財務流的參數，綜合立體地反應出將來施工的運轉狀況。工程的系統(tǒng)性常常是牽一發(fā)而動全身，計算機模擬施工5D-BIM模型搭建完成，會特別便利地應對現實中的千變萬化，某一參數的變更即刻能得出方方面面的數據變更結論，假如人工計算無論是精確性和速度均不行能完成。（2）時間成本工程參數化模型的方式在電腦程序中進行仿真工程施工，反復推敲可以總結出最優(yōu)化的施工方案，對工程進度的時間把控做到了科學和精確，施工方案的時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，目前社會普遍的免費天氣預報接近一周左右，假如我們從氣象部門購買方式，也許可以購買到近一個月的天氣預報狀況，特大型城市天氣預報如今還可以精確定位到某個區(qū)域。工程施工參數化模型添加天氣的因素能夠極大地節(jié)約施工時間成本，在施工的過程中，施工模型的天氣參數緊密地跟蹤氣象部門發(fā)布的變更而進行動態(tài)的調整，對施工時間進度的把控做到“了然于胸”。（3）社會效益通過工程參數化模型進行仿真工程施工的過程不僅僅可以帶來巨大的經濟利益，節(jié)約了施工時間成本，還能帶來方方面面的社會效益。精準的施工組織帶來的是物資打算最少現場堆垛，削減二次搬運的過程，大型的設備和物件可以精確到日期從上游廠商搬運到工地。大型設施設備的運輸可以提前與交通管理部門對接，如何避開交通的高峰期，如何提前向經過道路旁邊居民發(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，將單個建筑項目上的BIM技術應用價值延長到社區(qū)、城市和城鎮(zhèn)，借助大數據、物聯(lián)網、云計算等手段進行可持續(xù)規(guī)劃建設和才智互動。簡潔地設想，將來城市管理機構的中心主機里存放的將是三維帶有實際數據參數的城市模型。隨時可以虛擬地進入城市的各個角落。而與此同時，模型與城市監(jiān)控攝像頭實時對接，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了質的飛躍。本文主要關注“項目管理BIM化”關于施工打算、施工過程、施工管理等三個方面：一．施工打算階段的BIM化（1）BIM施工深化設計BIM施工深化設計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。首先是設計院必需預先提交施工單位施工圖精度級別的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模型的精度國際單位為LOD，一般有四個等級LOD200、LOD300、LOD400、LOD500。BSaBuildingSMART聯(lián)盟是美國建筑科學探討院，在信息資源和技術領域的一個專業(yè)委員會，開發(fā)了和維護IFC標準即以建筑為對象的工業(yè)基礎類（Industry

Foundation

Class——IFC）數據模型標準，此標準是為了促成建筑業(yè)中不同專業(yè)，以及同一專業(yè)中的不同軟件可以共享同一數據源，從而達到數據的共享及交互。同時還制定了openBIM標準（開放建筑信息模型）。bSa下屬的美國國家BIM標準項目委員會發(fā)布明確了BIM過程和工具的各方定義、相互之間數據交換要求的明細和編碼，以及模型精度LOD相關具體的指標與定義。LOD200單位級別的模型僅能做設計師溝通之用,因而設計階段BIM即設計院提交的施工圖級別BIM模型精度的標準要求是LOD300。LOD的指標級別有著極其明確的界定，不同級別之間的跨度特別之大，比如LOD200精度是屬于設計院內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的精度則是應當施工單位完成的精度,在設計院LOD300的基礎上，1）著重關注細化鋼筋配筋、捆扎、鋼筋用量；2）在這一個階段解決異型鋼構件的虛擬翻樣；3）各設備各設施各工作的整合協(xié)調。LOD500是參數化模型細分等級中的最高級別。因而，它涵蓋了軟件能夠供應、建立的全部數據信息。包含了全部設備設施信息模型的集成，許多模型和族類別也是各方企業(yè)和設備廠家供應，LOD500信息模型供應設備防真模擬測試，單系統(tǒng)在三維模型中的模擬運行，多系統(tǒng)的交叉模擬運營、模擬調試。（2）施工方案模擬關于施工方案的模擬，在AUTODESK旗下的REVIT、NAVISWORK軟件均能不同程度的呈現施工進度、施工方案的模擬。這其中REVIT軟件雖然建模功能強大，但在施工模擬這塊僅僅是初涉，而NAVISWORKS軟件則很好的補充了這一不足。NAVISWORKS軟件通過參照PROJECT文件將模型中的構件給予時間屬性，用高度仿真的可視化的模型來呈現工期進度，取代了原進度匯報方式方法，使人耳目一新、一目了然。施工方案的模擬是在BIM模型的基礎上，集成對施工將來天氣預報的大數據，施工組織支配的物流、人流、技術流、現金流的集成和預演。施工方案模擬絕不是在領導工作會議上的演示動畫或者為體現施工精準的作秀。施工方案模擬是對將來施工的每一天的具體工作支配，一種三維的表達形式，反應出施工工作內容的實質，施工方案模擬的時間單位比較合適的是用天來劃分，更加優(yōu)化和精確可以用小時來細分。本公司在上海浦東北蔡105鄰居13-02地塊項目中，進行BIM施工方案的模擬。在結合了15天氣象遠期預報、現金流的打算，人員組織支配，技術攻關的打算等一系列前期預備工作下，BIM的施工模擬方案與最終實施施工的過程的實際狀況，出入差異限制在10%以內。通過具體項目的實施從優(yōu)勢和不足兩個方面有以下幾點總結：“優(yōu)勢”1）之所以能取得比較好的結果，預備工作充分，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）軟件運用的嫻熟，過程中聘請了具有豐富實際閱歷的軟件專家是避開走彎路的關鍵，同時也能發(fā)揮出軟件的功效。3）各有關參加實踐的員工熱忱高漲，工作細致負責?！安蛔恪表椖勘旧聿焕щy，建筑規(guī)整，施工沒有太大的挑戰(zhàn)。有天助的因數，（俗話講老天爺幫忙）無論是天氣預報的精確性，項目進行過程與預料的出入特別小，這些因素均為施工進度模擬供應了幫助。施工電腦模擬還比較粗放、精細化有待提高。雖然存在不足但是取得了特別好示范效應，無論是施工方、監(jiān)理方還是甲方均受到了極大地鼓舞。目前，關于施工組織模擬在實際施工企業(yè)的運用中都尚處于起步和初始階段，值得施工企業(yè)大力培育相應的專業(yè)人才，大力探討和實踐BIM模型的施工方案的模擬。（3）構件預制加工BIM模型對構件連接節(jié)點進行深化設計詳圖出圖，鋼結構構件的工廠加工獲得尺寸、進行精確預制、分析鋼材下料數據等，可以解決二維圖紙下無法精確下料的難題。三維打印機的不斷完善，預制構件三維打印的運用成本將會快速降低。中國人口紅利在漸漸降低，建筑行業(yè)再也不行能回到依靠簡潔人員勞動力、低工資低成本的時代。全部的這一切都為將來建筑施工的模塊化、建筑構件的工廠化、以及工地現場的成品裝配化確定為發(fā)展的必定之路。二．施工實施階段的BIM化（1）虛擬進度與實際進度比對本公司在北蔡13-02項目的前期，設計院方供應應我方公司的招標圖中共發(fā)覺圖紙問題（土建安裝）累計將近50處，后續(xù)通過BIM例會探討，經設計院修改后在新版圖紙中已全部得到修正。利用施工進度管理模型進行可視化施工模擬。檢查施工進度支配是否滿意約束條件、是否達到最優(yōu)狀況。若不滿意，須要進行優(yōu)化和調整，優(yōu)化后的支配可作為正式施工進度支配。經項目經理批準后，報建設單位及工程監(jiān)理審批，用于指導施工項目實施。另一方面監(jiān)理工作應當在選用的進度管理軟件系統(tǒng)中輸入實際進度信息后，通過實際進度與項目支配間的對比分析，發(fā)覺二者之間的偏差，分析并指出項目中存在的潛在問題。對進度偏差進行調整以及更新目標支配，以達到多方平衡，實現進度管理的最終目的，并生成施工進度限制報告。北蔡13-02項目現場比對（2）工程量統(tǒng)計工程建設中須要測量工程量的項目許多，從勘察設計到施工期間由于地質、施工、設計變更等緣由，施工區(qū)內的地形地貌變更很頻繁。因此，不僅在勘察設計階段要測量工程量，在施工前、施工過程中、竣工等階段為限制工程進度、預算分項目經費、最終結算等都須要多次測量工程量。傳統(tǒng)工程量統(tǒng)計，安裝預算人員需從圖紙中逐一計數來統(tǒng)計設備、部件、管道配件等，然后分類統(tǒng)計于表格中；BIM參數化模型，可以對安裝各專業(yè)設備構件一鍵轉化，計算后分型號、分樓層、分系統(tǒng)形成統(tǒng)計報表。在北蔡13-02項目實施過程中，由于對項目建筑進行了BIM化建模，利用軟件為工程量的統(tǒng)計帶來了極大地便利，特殊是工程實施過程中的“圖紙修改”，參數化建模的優(yōu)勢發(fā)揮的凌厲精致。參數化的模型調整到位，工程量統(tǒng)計調整也同時到位，軟件自帶系統(tǒng)表格也自動調整完成。模型的參數化使得建設單位可利用施工作業(yè)模型實現動態(tài)成本的監(jiān)控與管理，并實現目標成本與結算工作前置。施工單位依據優(yōu)化的動態(tài)模型實時獲得成本信息，動態(tài)合理地配置施工過程中所需的資源。三．施工管理階段的BIM化（1）設備與材料管理傳統(tǒng)材料管理模式就是企業(yè)或者項目部依據施工現場實際狀況制定相應的材料管理制度和流程，這個流程主要是依靠施工現場的材料員、保管員、施工員來完成。施工現場的多樣性、固定性和浩大性，確定了施工現場材料管理具有周期長、種類繁多、保管方式困難等特殊性。材料的合理分類是材料管理的一項重要基礎工作，安裝材料BIM模型數據庫的最大優(yōu)勢是包含材料的全部屬性信息，在北蔡13-02項目BIM化實施過程中關于材料的管理得出以下心得體會：在進行數據建模時，各專業(yè)建模人員對施工所運用的各種材料屬性，按其需用量的大小、占用資金多少及重要程度進行“星級”分類，科學合理的限制。依據安裝工程材料的特點，對需用量大、占用資金多、專用或備料難度大的材料，建模時屬性定義為“三星類材料”，必需嚴格依據設計施工圖及BIM機電模型，逐項進行細致細致的審核，做到規(guī)格、型號、數量完全精確。對管道、閥門等通用主材定義為“二星類材料”，可以依據BIM模型供應的數據，精確限制材料及運用數量。對資金占用少、需用量小、比較次要的協(xié)助材料定義為“一星類材料”，可采納一般常規(guī)的計算公式及預算定額含量確定。BIM與傳統(tǒng)CAD相比，具有可視化的顯著特點。設備、電氣、管道、通風空調等安裝專業(yè)三維建模并碰撞后，BIM項目經理組織各專業(yè)BIM項目工程師進行綜合優(yōu)化，提前消退施工過程中各專業(yè)可能遇到的碰撞。項目核算員、材料員、施工員等管理人員應熟讀BIM模型、透徹理解BIM電氣專業(yè)、管道專業(yè)、通風專業(yè)模型。

項目經理、核算員、材料員。項目管理部、工程部、選購 部、成本部等企業(yè)各部門吃透BIM設計思想，并按施工規(guī)范要求向施工班組進行技術交底，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面形式做好用料交底，防止班組“長料短用、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、構件信息、進度表、報表等設備與材料信息。建立可以實現設備與材料管理和施工進度協(xié)同的建筑信息模型。其中，該模型應當可追溯大型設備及構件的物流與安裝信息，一般設備設施BIM模型要求生產廠商供應。（2）質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計意圖?？赏ㄟ^4D施工過程模擬，幫助施工人員理解、熟識施工工藝和流程，并識別危急源，避開由于理解偏差造成施工質量與平安問題。實時監(jiān)控現場施工質量、平安管理狀況，并更新施工平安設施配置模型。對出現的質量、平安問題，在建筑信息模型中通過現場相關圖像、視頻、音頻等