浅谈基于BIM的技术在施工项目管理中
的应用
摘要：BIM建筑信息模型为我们展现了二维图纸所不能给予的视觉效果和认知角度，基于BIM的虚拟施工为施工企业有效控制施工组织，减少返工，控制费用、进度，创造绿色环保低碳施工方面提供了有力支持。随着BIM理念在建筑行业内不断地被认知和认可，其作用也在工程领域内日益凸显，作为建设项目全寿命周期中至关重要的施工阶段，BIM 建筑信息模型的运用将为施工企业的施工产生极为重要的影响。
1.BIM概念的引入
建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）是创建并利用数据模型对项目进行设计、建造及运营管理的过程。BIM技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全寿命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计、施工以及运营单位在内的各参建主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。它的特点是可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性。 2011年5月建设部发布了《2011至2015年建筑业信息化发展纲要》，在纲要中，BIM技术被列为重要的应用
技术加以宣传推广，拉开了BIM在我国施工企业全面推进的序幕。 Stephen A.Jones 说：它正在引发工程建设行业一次史无前例的彻底变革, 并给采用该模型的建筑企业带来极大的新增价值。通过近年多个项目应用和实践证明了其无法比拟的优势。基于BIM技术的虚拟施工，将革命性的变革工程项目管理方式，以及项目实施组织模式。
2. BIM在工程建设中的作用日益凸显
由于施工阶段的成本占据工程总投资额的绝大部分，BIM 技术应用对于建筑产业链的重要性是不言而喻的。而我国施工企业的科技投入仅占企业营业收入的 0.25%，而施工中应用计算机进行项目管理的不到 10%，提升空间非常之大。随着BIM的发展，已经将时间信息和空间信息整合在一个可视的4D（3D+时间）模型中，也已产生再整合费用信息，形成可视的5D（3D+时间+费用）模型，将BIM与5D施工管理结合起来，已被应用于工程实践中。
通将建筑物或结构物及施工现场3D模型与施工进度链接，与施工资源、安全质量以及场地布置等信息集成一体，实现了基于BIM和网络的施工进度、人力、材料、设备、费用、安全、质量和场地布置的5D动态集成管理以及施工过程的5D可视化模拟。因此以 BIM 为核心的工程基础信息管理系统在建设行业广泛应用，必将形成国内 BIM 应用的一支强大力量。
3. 基于BIM的技术在施工中的应用
基于BIM的虚拟施工，其施工本身不消耗施工资源，却可以根据可视化效果看到并了解施工的过程和结果，可以较大程度地降低返工成本和管理成本，降低风险，增强管理者对施工过程的控制能力。
建模的过程就是虚拟施工的过程，是先试后建的过程，施工过程的顺利实施是在有效的施工方案指导下进行的，施工方案的编制主要是根据项目经理、项目总工程师及项目部的经验，施工方案的可行性一直受到业界的关注，由于建筑产品的单一性和不可重复性，施工方案具有不可重复性。一般情况，当某个工程即将结束时，一套完整的施工方案才展现于面前。
施工进度拖延，安全、质量问题频发、返工率高、施工成本超支等已成为现有建筑工程项目的通病。在施工开始前，制定完善的施工方案是十分必要的，也是极为重要的。虚拟施工技术不仅可以检测和比较施工方案，还可以优化施工方案。
3.1建筑构件建模
首先根据建筑图纸，将整个建筑工程分解为各类构件，并通过三维构件模型，将它们的尺寸、体积、重量直接测量下来，以及采用的材料类型、型号记录下来。其次针对主要构件选择施工设备、机具，确定施工方法。通过建筑构件建
模，可以帮助施工者事先研究如何在现场进行构件的施工和安装。
3.2施工现场建模
施工前，施工方案制定人员先进行详细的施工现场查勘，重点研究解决施工现场整体规划、现场进场位置、卸货区的位置、起重机械的位置及危险区域等问题，确保建筑构件在起重机械安全有效范围作业；利用五维建模，可模型施工过程，构件吊装路径、危险区域、车辆进出现场状况、装货卸货情况等。施工现场虚拟五维全真模型可以直观、便利的协助管理者分析现场的限制，找出潜在的问题，制定可行的施工方法。有利于提高效率、减少传统施工现场布置方法中存在漏洞的可能，及早发现施工图设计和施工方案的问题，提高施工现场的生产率和安全性。
3.3施工机械建模
施工方法通常由工程产品和施工机械的使用决定，现场的整体规划、现场空间、机械生产能力、机械安拆的方法又决定施工机械的选型。
3.4临时设施建模
临时设施是为工程施工服务的，它的布置将影响到工程施工的安全、质量和生产效率，五维全真模型虚拟临时设施对施工单位很有用，可以实现进行临时设施的布置及运用，还可以帮助施工单位事先准确地估算所需要的资源，以及评
估临时设施的安全性，是否便于施工，以及发现可能存在的设计错误。
3.5施工方法可视化
5D全真模型平台虚拟原型工程施工，对施工过程进行可视化的模拟，包括工程设计、现场环境和资源使用状况，具有更大的可预见性，将改变传统的施工计划、组织模式。施工方法的可视化使是所有项目参与者在施工前就能清楚的
知道所有施工内容以及自己的工作职责，能促进施工过程中的有效交流，它是目前评估施工方法、发现问题、评估施工风险简单、经济、安全的方法。
采用BIM进行虚拟施工，需事先确定以下信息：设计和现场施工环境的五维模型；根据构件选择施工机械及机械的运行方式；确定施工的方式和顺序；确定所需临时设施及安装位置。
3.6施工方法验证过程
BIM技术能模拟全真运行整个施工过程，项目管理人员、工程技术人员和施工人员可以了解每一步施工活动。如果发现问题，工程技术人员和施工人员可以提出新的方法，并对新的方法进行模拟来验证其是否可行，即施工试误过程，它能做到在工程施工前绝大多数的施工风险和问题都能被识别，并有效地解决。
3.7项目参与者之间有效的交流工具
虚拟施工使施工变得可视化，这极大地便利了项目参与者之间的交流，特别是不具备工程专业知识为主的人员，通过施工模拟，可以增加项目参与各方对工程内容及完成工程保证措施的了解。施工过程的可视化，使BIM成为一个便于施工参与各方交流的沟通平台。通过这种可视化的模拟缩短了现场工作人员熟悉项目施工内容、方法的时间，减少了现场人员在工程施工初期犯错误的时间和成本。还可加快、加深对工程参与人员培训的速度及深度，真正做到质量、安全、进度、成本管理和控制的人人参与。
3.8工作空间可视化
BIM还可以提供可视化的施工空间。BIM的可视化是动态的，施工空间随着工程的进展会不断的变化，它将影响到工人的工作效率和施工安全。通过可视化模拟工作人员的施工状况，可以形象地看到施工工作面、施工机械位置的的情形，并评估施工进展中这些工作空间的可用性、安全性。
3.9 费用控制
BIM提供的施工预算的准确性，BIM模型被誉为参数化的模型，因此在建模的同时，各类的构建就被赋予了尺寸、型号、材料等等的约束参数， BIM是经过可视化设计环境反复验证和修改的成果，由此导出的材料设备数据有很高的可信度，应用BIM模型导出的数据可以直接应用到工程预算中，为造价控制、施工决算提供了有利的依据。以往施工决算的
时候都是拿着图纸在计算，有了模型以后，数据是完全自动生成，做决算、预算的准确性提高了。
3.10 进度控制
施工组织是对施工活动实行科学管理的重要手段，它决定了各阶段的施工准备工作内容，协调施工过程中各施工单位、各施工工种以及各项资源之间的相互关系。BIM可以对施工的重点或难点部分进行可见性模拟，按网络时标进行施工方案的分析和优化。对一些重要的施工环节或采用施工工艺的关键部位、施工现场平面布置等施工指导措施进行模拟和分析，以提高计划的可执行性。利用BIM技术结合施工组织设计进行电脑预演，以提高复杂建筑体系的可施工性。借助BIM对施工组织的模拟，项目管理者能非常直观地理解间隔施工过程的时间节点和关键工序情况，并清晰地把握在施工过程中的难点和要点，也可以进一步对施工方案进行优化完善，以提高施工效率和施工方案的安全性。
3.11可视化图纸输出
可视化模型输出的施工图片，分发给施工人员可作为可视化的工作操作说明或技术交底，用于指导现场的施工，方便现场的施工管理人员拿图纸进行施工指导和现场管理。
4.基于BIM的技术在施工中要到达的目标
BIM建筑信息模型的引入，将促进工程施工的标准化、预制化，从某种意义上讲就是为工程行业引入一条生产线，它以减少一次性带来的风险和成本增加。
通过基于BIM技术的虚拟施工，施工单位可以达到以下目标：创建、分析和优化施工进度；针对具体项目分析将要使用的施工方法的可行性；通过模拟可视化的施工过程，提早发现施工问题，消除施工隐患；形象化的交流工具，使项目参与者能更好地理解项目范围，提供形象的工作操作说明或技术交底；可以更加有效地管理设计变更；全新的试错、纠错概念和方法。
5.BIM对施工企业发展的影响
目前，不仅用于建筑工程、还推广至桥梁、隧道、风电、高速公路和设备安装等工程领域，如上海国际金融中心、昆明新机场设备安装、邢汾高速公路等工程项目。BIM它能提高施工企业总承包总集成能力，能合理控制工程成本提高施工效应，实现绿色环保施工的理念，是施工企业信息化建设的有效途径。