Bim技术在施工过程中的应用.doc

摘 要本文以BIM（建筑信息模型Building Information Modeling）技术为研究对象，以BIM技术的发展给施工技术的发展为核心，重点阐述了BIM技术将给施工带来的重要影响。文章首先从BIM技术的概念和主要内容入手，深入分析了BIM技术在整个建筑生命期中，对于质量、进度、成本、安全的控制及促进作用。简述了BIM模型信息的完备性、关联性、一致性等特征，以及解决建筑领域信息化的瓶颈问题。论述了BIM施工阶段的应用，从施工的成本、质量、进度、安全、信息管理等方面阐述BIM的应用价值。作为技术负责人，重点介绍了BIM技术在施工技术管理中的应用。从可视化图纸会审、施工组织设计、技术交底、模拟施工等方面详细说明BIM的优势，并对其技术发展做了一定的前瞻展望。同时结合笔者自身职业成长过程，阐述了对BIM技术的理解。并结合项目实践，简述了对BIM技术的初级应用。随后对当前BIM技术应用的困难做了简单分析。文章最后得出结论，BIM发展势不可挡。必然带来建筑技术的革命。施工单位不能坐等该技术的到来，相关技术人员必须主动学习，做好充分准备，这样才不至于在BIM技术全面铺开时，被市场淘汰。关键词： 建设工程，施工企业，BIM技术，技术负责人目 录摘 要I绪 论1一、BIM技术概述21、概念22、特征3（1）完备性：3（2）关联性：3（3）一致性：33、价值3（1）解决当前建筑领域信息化的瓶颈问题3（2）设计阶段的价值4（3）施工阶段的价值4二、施工过程中的BIM应用51、BIM技术的具体应用5（1）直观的视觉效果，充分展示企业实力。5（2）提升算量效率，提高工程量计算精度。5（3）精确计划，实时控制6（4）实时对比，动态管控6（5）实现虚拟施工，便于多方协同6（6）解决传统碰撞检查难题，减少返工7（7）实体建筑过程中的技术应用72、BIM应用的初级体验9（1）图形算量：9（2）碰撞检验：9（3）推行project、精细化管理：10（4）直观动态施工组织设计，展示实力：10（5）体验总结10三、BIM发展障碍111、机制不协调112、任务风险113、使用要求高，培训难度大124、BIM技术支持不到位125、软件体系不健全12结 论13绪 论在建筑工程领域，如果将CAD 技术的应用视为建筑工程设计的第一次变革，建筑信息模型（BIM，Building Information Molding ）的出现将引发整个领域的第二次革命。BIM是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。BIM的核心是虚拟设计、虚拟建造。以参建各方数据为基础，实现可视化设计和施工。将数据与图形结合，提高建筑数据的可读性。BIM 研究的目的是实现全过程的工程信息管理乃至建筑生命期管理。目前美国等发达国家已经利用BIM进行可视化设计。在我国，BIM技术还是一个新生事物，没有得到实际应用，但是可以肯定的是，BIM技术对施工企业的管理而言将是一个划时代的变革，它彻底改变了施工企业生产和管理的理念和方式。住建部发布的20112015建筑业信息化发展纲要中，明确指出：在施工阶段开展BIM技术的研究与应用，推进BIM技术从设计阶段向施工阶段的应用延伸，降低信息传递过程中的衰减；研究基于BIM技术的4D项目管理信息系统在大型复杂工程施工过程中的应用，实现对建筑工程有效的可视化管理等。可以说纲要的颁布拉开了BIM技术在我国施工企业全面推进的序幕。BIM 已成为当前建设领域信息技术的研究和应用热点。从BIM的特点看，它作为建筑生命期管理手段，应该归属于业主方管理范畴。所以个别施工企业认为BIM是政府、业主方、设计方、软件公司的事情，与施工企业关系不大。其实不然，施工建设作为建筑生命期的重要组成部分，是整个BIM体系中一个不可或缺的重要环节。如果施工管理不纳入BIM体系，整个体系将因出现断层而无法运行。这是参建各方所不能允许的。如果业主方启动了BIM管理体系，而施工单位不能响应，施工单位将被淘汰出局。因此，施工单位必须尽快掌握BIM技术，以适应不同业主的需求。这样才能在激烈的市场竞争中占领一席之地。BIM在施工过程中的应用涵盖了成本、进度、质量、安全等全方位管理。有些人根据这一特点，错误的认为，掌握BIM技术是项目经理的职责，与技术负责人相关度不大。BIM技术的确应该是项目经理的主要职责，而且项目部的所有成员都应掌握这一现代技术。但是，到具体实施过程中，对BIM技术的组织实施很自然会落到技术负责人身上。从目前国内项目部组成人员分析，也只有技术负责人能担当这一职责。例如：施工进度网络计划图，是控制施工进度的重要手段，应该是项目经理和生产负责人的主要职责。但是，组织编写和计算、绘制网络图的工作都落在技术负责人身上。所以，作为施工单位的各级技术负责人，都是贯彻BIM技术先锋。目前，全国各地对于BIM技术培训的主要对象，也是企业的各级技术负责人。一、 BIM技术概述1、 概念BIM的全拼是Building Information Modeling，即:建筑信息模型。BIM 是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，BIM 是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。一个完善的信息模型，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，可被建设项目各参与方普遍使用。BIM可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率和大量减少风险。2、 特征（1） 完备性：BIM不是单纯的可视化演示，还包括完整的工程信息描述，如：对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等设计信息；施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料资源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等维护信息；对象之间的工程逻辑关系等。（2） 关联性：信息中包含了参建各方的数据，而且这些数据是可识别且相互关联的，系统能够对各相关数据进行统计和分析，并生成相应的图形和文档。如果某个数据发生变化，各相关数据随之更新。（3） 一致性：在建筑生命期的不同阶段模型信息是一致的，同一信息无需重复输入，避免了各阶段信息不一致所导致的误差，并能够简单地进行修改和扩展而无需重新创建。3、 价值（1） 解决当前建筑领域信息化的瓶颈问题工程项目各参与方使用统一标准的数据，确保信息的准确性和一致性。实现项目各参与方之间的信息交流和共享。从根本上解决项目各参与方基于纸介质方式进行信息交流形成的“信息断层”和应用系统之间“信息孤岛”问题。（2） 设计阶段的价值实现不同专业设计之间的信息共享。各专业的设计参数和相关信息，基于同一平台获取，避免了重复录入数据及数据冗余、歧义和错误。实现各专业之间的协同设计。所有专业的修改均能实时更新到共享平台。实现虚拟设计和智能设计。实现设计碰撞检测、能耗分析、成本预测等。（3） 施工阶段的价值A. 把项目主要参与方在设计阶段就集合在一起，利用BIM 技术进行虚拟设计、建造、维护及管理。B. 实现可视化的4D 施工管理。将建筑物及施工现场三维模型与施工进度相链接，并与施工资源和场地布置信息集成一体，建立4D 施工信息模型。实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置的动态集成管理及施工过程的可视化模拟。C. 实现项目各参与方协同工作。项目各参与方信息共享，基于网络实现文档的提交、审核、审批及利用。项目各参与方通过网络协同工作，进行工程洽商、协调，实现施工质量、安全、成本和进度的管理和监控。D. 实现虚拟施工。在计算机上执行建造过程，虚拟模型可在实际建造之前对工程项目的功能及可建造性等潜在问题进行预测，包括施工方法实验、施工过程模拟及施工方案优化等。二、 施工过程中的BIM应用在项目施工阶段建立以BIM应用为载体的项目管理信息化，可以提升项目生产效率、提高建筑质量、缩短工期、降低建造成本。具体体现在：1、 BIM技术的具体应用（1） 直观的视觉效果，充分展示企业实力。三维渲染动画，给人以真实感和直接的视觉冲击。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，提升中标几率。主要应用于施工组织设计及施工方案的展示，在招投标过程中能够充分展示施工企业的能力，也能够将施工组织设计的精髓体现得淋漓尽致。（2） 提升算量效率，提高工程量计算精度。BIM可以准确快速计算工程量，提升施工预算的精度与效率。BIM技术能自动计算工程实物量，这个属于较传统的算量软件的功能。此项功能也是在笔者接触的施工企业中，最早利用计算机进行统筹管理的工作。上个世纪90年代中后期，预算软件进入到施工企业中，就迅速扎根发芽，并广为传播，成为了项目参与各方对于成本控制的统一标准。随着图形化算量功能加入到预算软件中，也使这一工作具备BIM技术的雏形。（3） 精确计划，实时控制在BIM技术出现以前，由于大量的数据无法快速统计，极低的计算效率不能满足施工时限的要求，致使大量的工作凭借经验来完成。而BIM的出现可以让管理者快速准确地获得工程基础数据，为施工企业制定精确人、财、物计划提供有效支撑，为实现限额领料、消耗控制提供技术支撑。（4） 实时对比，动态管控项目管理的基础就是工程基础数据的管理，及时、准确地获取相关工程数据就是项目管理的核心竞争力。BIM技术可以实现任一时点上工程基础信息的快速获取，可以用模型形象地反应出工程实体的实况，精确统计出各步工作的实际数据。通过计划与实际的对比，可以有效了解项目的盈亏，是否偏离目标等问题，实现对项目成本风险的有效管控。（5） 实现虚拟施工，便于多方协同虚拟模型可将时间与三维可视化功能相关联，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，施工方、监理方、业主方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。虚拟施工还可以实现可视化的设计交底。设计人员可以通过模型实现向施工方的可视化设计交底，能够让施工方清楚了解设计意图，了解设计中的每一个细节。交底过程中施工方也可以从施工的角度提出意见和建议，并实时更改、优化设计方案。还可实现可视化的技术交底，我国工人文化水平不高，大型复杂的工程向工人技术交底时，往往难以让工人理解技术要求，但通过模型就可以直观的让人工人知道自己将要完成的部份是什么样，有哪些技术要求，直观而形象。（6） 解决传统碰撞检查难题，减少返工施工过程中相关各方有时需要付出巨大的代价来弥补由设备管线碰撞等引起的拆装、返工和浪费。传统的二维图纸设计中，由于采用二维设计图来进行会审，人为的失误在所难免，使施工出现返工现象，造成建设投资的极大浪费，并且还会影响施工进度。施工单位在拿到图纸的第一时间也要组织相关专业对图纸再次进行会审，是人力、物力的重复投入，且仍然存在人为失误的可能性。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。最后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，提高施工质量，同时也提高了与业主沟通的能力。 （7） 实体建筑过程中的技术应用1） 实现钢结构的预拼装。传统的施工方法要在工厂进行预拼装后再拆开到现场进行拼装。而采用BIM技术后就可以把现场的已安装的钢结构进行精确测量后在计算机中建立与实际情况相符的模型，实现虚拟预拼装。 2） 实现构件工厂化生产可以基于BIM设计模型对构件进行分解，在工厂加工好后运到现场进行组装，精准度高，失误率低。3） 整合各方数据，自动分析，为技术人员提供参考。BIM数据库中的数据具有可计量的特点，大量工程相关的信息可以为工程提供数据后台的巨大支撑。BIM中的项目基础数据可以在各管理部门进行协同和共享，工程量信息可以根据时空维度、构件类型等进行汇总、拆分、对比分析等，保证工程基础数据及时、准确地提供。4） 随着施工技术的发展，各种新技术、新材料、新工艺层出不穷，导致各类规范、图集频繁更新。作为技术人员要不断学习，即使暂时用不上的新技术也要作为储备知识进行学习，牵扯技术人员大量的精力。整合了相关数据的BIM体系，能够精确指出项目所需的技术资料，便于技术人员有目的的学习，提高了学习效率。5） 实时数据共享平台，提高了工程数据的透明性，既提升了办公效率，也避免了后期人为干预造成的弄虚作假现象。如：A. 钢筋、混凝土试块等物资试验数据，由试验室的试验设备将试验数据直接发送到共享平台，既节省了数据传递的时间，又让相关各方同时接收到数据，避免了在数据传递过程中人为修改。B. 回弹仪的数据，由现场的网络直接传送到数据平台。在回弹结束后，对数据的处理同时完成，并调用相应的对比数据，完成混凝土评定报告。既节省了大量的计算、比对工作，也避免了人为计算错误和对数据的人为干扰。C. 对于混凝土的温度检测，各测温点的带传感器的温度计，将数据统一上传到数据中心，由计算机随时记录，并计算分析。一旦出现偏差，立即发出警告，便于技术人员第一时间进行处理。6） BIM管理系统集成了对文档的搜索、查阅、定位功能，并且所有操作在基于四维BIM可视化模型的界面中，充分提高数据检索的直观性，提高工程相关资料的利用率。当施工结束后，自动形成的完整的信息数据库，为工程运营管理人员提供快速查询定位。2、 BIM应用的初级体验笔者在工作实践中也曾主动尝试过BIM技术的初级应用。（1） 图形算量：2005年首次接触图形算量软件，是清华斯维尔的图形算量。当时正在“xxxx公司办公楼”项目。由于该项目建筑面积不大。因此，想在该项目中运用图形算量。主要目的是将图形算量引入到预算工作中，其次对算量后生成的三维模型，进一步加以利用。同时，也是希望掌握这一先进技术。但是，没能成功。主要原因是，当时图形算量软件进入门槛较高，需要有扎实的计算机图形技术，和熟练的操作。随着项目深入开展，没有时间和精力再对图形算量进行深入研究。（2） 碰撞检验：1996在“xx综合楼项目”中实习锻炼。该项目为综合楼，精装修。专业齐全，包含空调工程、幕墙工程、消防工程等。该项目空调为全空气系统，因此风道体积较大，在施工过程中发生了顶棚内各专业管道的碰撞：风管与喷淋管道、电缆桥架碰撞；喷淋主管道与结构梁碰撞；为处理这些问题，造成5层吊顶整体下降，所有喷淋主管道位移。造成了工期的延误和成本的增加。这当时给我的印象十分深刻。2007年主持“xx绿化配套用房工程”时，我曾想先建立三维模型，做碰撞检验。当时想法比较简单，根据设计提供的电子版图纸，利用3dmax，将平面图三维化，再利用三维模型人工做碰撞检验。但是，刚开始动手就遇到困难。以当时的软件技术，要想实现这一目标，需要极强的专业技能。不是短时间的学习就能实现的。（3） 推行project、精细化管理：从2008年的“xx综合商厦工程”项目开始，我就用微软的project软件做进度网络计划图，作为控制进度的手段。随着软件运用的深入，我尝试将这一工具推广。在2010年的“xx回迁小区5、6号地块工程”项目中，我要求各分包单位统一用project软件上报进度计划，便于整合后统一管理。但是这项工作也没能推行开。主要原因是各分包单位技术水平参差不齐，大部分单位根本没接触过project软件。对于进度计划的编制仍停留在手绘横道图阶段。（4） 直观动态施工组织设计，展示实力：在 “xx回迁小区5、6号地块工程”项目的招投标过程中，我曾想利用动态虚拟施工辅助编制施工组织设计，以能在投标单位中脱颖而出。但当时只是想法，没能付诸实施。我知道，那需要专业团队才能制作，不是短期内能够完成的，不可能在开标前拿出完整的作品。（5） 体验总结几次失败的经历使我获益匪浅。虽然从2011年我才正式接触到BIM的概念，但是在此前我已经有了初步的BIM思路。掌握了BIM概念后，我对之前的失败做了进一步总结。知道了施工技术负责人应该掌握BIM的哪方面技术，并应掌握到何种程度。BIM是一个多专业、多方位的系统工程。任何一方不可能精通全面的技术。比如：BIM功能需求应由设计方、施工方、运营方提出，而功能的实现应由专业研发机构负责研发。施工单位只是最终的使用方，不需要对实现过程进行干预。随着BIM技术的完善，施工方的技术负责人更加侧重于技术策划、技术监督等技术管理管理工作，许多技术实施工作可以交由计算机完成。这就会使技术负责人有目的的学习BIM技术，能够尽快掌握所需的BIM知识。以便在各方协同时，能够有的放矢的提出建议和意见，使BIM体系发挥最佳效果。三、 BIM发展障碍1、 机制不协调BIM应用不仅带来技术风险，还影响到设计工作流程。因此，设计师应用BIM软件不可避免地会在一段时间内影响到个人及部门利益，并且一般情况下设计师无法获得相关的利益补偿。因此，在没有切实的技术保障和配套管理机制的情况下，强制在单位或部门推广BIM是不太现实的。2、 任务风险我国普遍存在着项目设计周期短、工期紧张的情况，BIM软件在初期应用过程中，不可避免地会存在技术障碍，这有可能导致无法按期完成设计任务。3、 使用要求高，培训难度大尽管主流BIM软件一再强调其易学易用性，实际上相对2D设计而言，BIM软件培训难度还是比较大的，对于一部分技术人员来说熟练掌握BIM技术有一定难度。4、 BIM技术支持不到位BIM软件供应商不可能对客户提供长期而充分的技术支持。通常情况下，最有效的技术支持是在良好的成规模的应用环境中客户之间的相互学习，而环境的培育需要时间和努力。在愈来愈强调分工协作的今天，BIM技术中心将成为必不可少的保障部门。5、 软件体系不健全现阶段BIM软件存在一些弱点：本地化不够彻底，工种配合不够完善，细节不到位，特别是缺乏本土第三方软件的支持。软件的本地化工作，除原开发厂商结合地域特点增加自身功能特色之外，本土第三方软件产品也会在实际应用中发挥重要作用。2D设计方面，在我国建筑、结构、设备各专业实际上均在大量使用国内研发的基于AutoCAD平台的第三方工具软件，这些产品大幅提高了设计效率，推广BIM应借鉴这些宝贵经验。结 论尽管BIM技术在我国还处于起步阶段，但是国家到企业都对这一新技术高度重视，BIM发展势不可挡。必然带来建筑技术的革命。施工单位不能坐等该技术的到来，相关技术人员必须主动学习，做好充分准备，这样才不至于在BIM技术全面铺开时，被市场淘汰。 （注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）