BIM時代的到來給施工企業(yè)帶來了什么？

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  在建筑市場競爭日益激烈的環(huán)境下，建筑施工企業(yè)要想更好地可持續(xù)發(fā)展和發(fā)揮競爭優(yōu)勢，就必須提升企業(yè)的管理水平和核心競爭能力，就必須不斷地進行技術創(chuàng)新與管理創(chuàng)新。而信息化技術是支撐企業(yè)發(fā)展和管理落地的有效手段之一。隨著近幾年信息技術日新月異的發(fā)展，涌現出許多新的信息技術，特別是BIM技術的出現，為企業(yè)集約經營、項目精益管理的管理理念的落地提供了手段。

BIM這一方法和理念自2002年提出后，現已在全球范圍內得到業(yè)界的廣泛認可。那么BIM是什么呢？它會給建筑施工行業(yè)帶來什么影響？   一、           BIM的定義 對于BIM，最通用的解釋是：BIM（Building Information Modeling），翻譯成中文就是建筑信息模型，它是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型。BIM 是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。一個完善的信息模型，能夠連接建筑項目生命期不同階段的數據、過程和資源，是對工程對象的完整描述，可被建設項目各參與方普遍使用。BIM的關鍵是信息，結果是模型，重點是協(xié)作，工具是軟件。   二、           BIM中的關鍵技術 1.         基于IFC 數據交換標準 建設工程項目是一個復雜的、綜合的經營活動，它具有參與方多、生命周期長、軟件產品雜等特點。而BIM要支持能夠支持上百上千項目參與者和紛雜眾多的軟件產品一起協(xié)同工作，首先面對的就是建筑信息的交換和共享。而解決信息交換和共享問題的出爐在于標準，有了統(tǒng)一的標準，也就有了系統(tǒng)之間交流的共同語言，基于這樣的需求，才有了Industry Foundation Class（IFC）標準。 IFC數據模型是一個不受某一個或某一組供應商控制的中興和公開的標準，是一個由buildingSMART開發(fā)用來幫助工程建設行業(yè)數據互用的基于數據模型的面向對象文件格式，是一個BIM普遍使用的格式。IFC的提出為建筑行業(yè)提供了一個不依賴于任何具體軟件系統(tǒng)的，適用于描述貫穿整個建筑項目生命周期內產品數據的中間數據標準，應用于建筑物生命周期中各個階段內以及個階段之間的信息交換和共享。 IFC標準對信息模型的描述可以劃分為四個功能層次：即資源層、核心層、交互層和領域層。每個層次都包含一些信息描述模塊，并且模塊間遵守 “重力原則”，即每個層次只能引用同層次和下層的信息資源，而不能引用上層資源。這樣上層資源變動時，下層資源不受影響，保證信息描述的穩(wěn)定。 2.         三維圖形平臺        三維圖形支撐平臺是支撐BIM建模，以及基于BIM的相關產品的底層支撐平臺。在數據容量、顯示速度、模型建造和編輯效率、渲染速度和質量等方面滿足BIM應用的各種支撐。核心關鍵技術有：        圖形數據庫技術（幾何數據與空間索引支持、模型數據協(xié)同編輯支持、數據緩存與動態(tài)加載支持）、實體布爾運算技術、參數化模型描述技術（基于約束的參數化模型模板實例化建模技術）、大模型數據顯示技術、大場景數據高效組織與渲染技術。        由于BIM建模軟件也有多家產品，需要基于IFC數據標準，實現不同專業(yè)和業(yè)務模型之間的數據交換。以及不同建模軟件產品間的數據交換。   三、           BIM的關鍵價值 BIM技術對產業(yè)鏈中投資方、設計方、建設方，運維方等參建各方具有非常多的價值，這里主要針對建筑施工企業(yè)在工程施工全過程的和關鍵價值做一描述。 1.         虛擬施工、方案優(yōu)化 首先，運用三維建模和建筑信息模型（BIM）技術，建立用于進行虛擬施工和施工過程控制、成本控制的施工模型，結合結合虛擬現實技術，實現虛擬建造。模型能將工藝參數與影響施工的屬性聯系起來，以反應施工模型與設計模型之間的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必須建立施工產品主模型描述框架，隨著產品開發(fā)和施工過程的推進，模型描述日益詳細。通過 BIM 技術，保持模型的一致性及模型信息的可繼承性，實現虛擬施工過程各階段和各方面的有效集成。 其次，模型結合優(yōu)化技術，身臨其境般進行方案體驗、論證和優(yōu)化?；贐IM模型，對施工組織設計方案進行論證，就施工中的重要環(huán)節(jié)進行可視化模擬分析。按時間進度進行施工安裝方案的模擬和優(yōu)化。對于一些重要的施工環(huán)節(jié)或采用新施工工藝的關鍵部位、施工現場平面布置等施工指導措施進行模擬和分析，不斷優(yōu)化方案，以提高計劃的可行性。直觀地了解整個施工或安裝環(huán)節(jié)的時間節(jié)點和工序，并清晰把握在施工過程中的難點和要點，從而優(yōu)化方案，以提高施工效率和施工方案的安全性。 圖1  虛擬施工 2.         碰撞檢查、減少返工 在傳統(tǒng)施工中建筑工程建筑專業(yè)、結構專業(yè)、設備及水暖電專業(yè)等各個專業(yè)分開設計，導致圖紙中平立剖之間、建筑圖和結構圖之間、安裝與土建之間及安裝與安裝之間的沖突問題數不勝數，隨著建筑越來越復雜這些問題會帶來很多嚴重的后果。通過三維模型，在虛擬的三維環(huán)境下方便地發(fā)現設計中的碰撞沖突，在施工前快速、全面、準確的檢查出設計圖紙中的錯誤、遺漏及各專業(yè)間的碰撞等問題，減少由此產生的設計變更和工程洽商，更大大提高了施工現場的生產效率，從而減少施工中的返工，提高建筑質量，節(jié)約成本，縮短工期，降低風險。 圖2  碰撞檢查 3.         形象進度、4D虛擬 建筑施工是一個高度動態(tài)和復雜的過程，當前建筑工程項目管理中經常用于表示進度計劃的網絡計劃，由于專業(yè)性強，可視化程度低，無法清晰描述施工進度以及各種復雜關系，難以形象表達工程施工的動態(tài)變化過程。通過將BIM與施工進度計劃相鏈接，將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D（3D+Time）模型中，可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程和虛擬形象進度。4D施工模擬技術可以在項目建造過程中合理制定施工計劃、精確掌握施工進度，優(yōu)化使用施工資源以及科學地進行場地布置，對整個工程的施工進度、資源和質量進行統(tǒng)一管理和控制，以縮短工期、降低成本、提高質量。此外借助4D模型，承包工程企業(yè)在工程項目投標中將獲得競標優(yōu)勢，BIM可以讓業(yè)主直觀的了解投標單位對投標項目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、總體計劃是否基本合理等，從而對投標單位的施工經驗和實力作出有效評估。 4.         精確算量、成本控制 工程量統(tǒng)計結合4D的進度控制，即所謂BIM在施工中的5D應用。施工中的預算超支現象十分普遍，缺乏可靠的基礎數據支撐是造成超支的重要原因。BIM是一個富含工程信息的數據庫，可以真實地提供造價管理需要的工程量信息，借助這些信息，計算機可以快速對各種構件進行統(tǒng)計分析，進行砼算量和鋼筋算量。大大減少了繁瑣的人工操作和潛在錯誤，非常容易實現工程量信息與設計方案的完全一致。通過BIM獲得的準確的工程量統(tǒng)計可以用于成本測算、在預算范圍內不同設計方案的經濟指標分析，不同設計方案工程造價的比較，以及施工開始前的工程預算和施工過程中的結算。 圖3 基于BIM的“5D”施工管理 5.         現場整合、協(xié)同工作 BIM 技術的應用更類似一個管理過程，同時，它與以往的工程項目管理過程不同，它的應用范圍涉及到了業(yè)主方、設計院、咨詢單位、施工單位、監(jiān)理單位、供應商等多方的協(xié)同。而且，各個參建方對于 BIM模型存在不同的需求、管理、使用、控制、協(xié)同的方式和方法。在項目運行過程中需要以BIM模型為中心，使各參建方能夠在模型、資料、管理、運營上能夠協(xié)同工作。 圖4 基于BIM模型服務器的協(xié)同管理 為了滿足協(xié)同建設的需求，提高工作效率，需要建立統(tǒng)一的集成信息平臺。通過統(tǒng)一的平臺，使各參建方或業(yè)主各個建設部門間的數據交互直接通過系統(tǒng)進行，減少溝通時間和環(huán)節(jié)，解決各個參建方之間的信息傳遞與數據共享問題。實現系統(tǒng)集中部署、數據集中管理。能夠進行海量數據的獲取、歸納與分析，協(xié)助項目管理決策。形成溝通項目成員協(xié)同作業(yè)的平臺，使各參建方能夠進行溝通、決策、審批、渠道、項目跟蹤、通訊等。 基于BIM模型，在統(tǒng)一的平臺下強化項目運營管控。圍繞BIM模型進行分析、算量、造價，形成預算文件。并將模型導入系統(tǒng)平臺，形成招標、進度、結算、變更的依據。BIM模型集成進度計劃，將進度管理的甘特圖綁定BIM模型，按照進度計劃，形成下期資金、招標、采購等的計劃。按照實際進度填報，自動形成實際工程量的申報。在分包和采購招標階段，圍繞BIM模型，進行造價預算分析，基于輔助評標系統(tǒng)，形成標書文件。同時可以對投標文件進行分析、對比、指標抽取、造價知識存儲等。按照招標簽訂合同，基于進度BIM模型申報資金計劃，進行設計變更、工程變更、工程結算和項目成本管理。     圖5 基于BIM的集成信息平臺 6.         數字化加工、工廠化生產 建筑工業(yè)化是工廠預制和現場施工相結合的建造方式，這將是未來建筑產業(yè)發(fā)展的方向。BIM結合數字化制造能夠提高承包工程行業(yè)的生產效率。實現建筑施工流程的自動化。建筑中的許多構件可以異地加工，然后運到建筑施工現場，裝配到建筑中（例如門窗、預制混凝土結構和鋼結構等構件）。通過數字化加工，可以準確完成建筑物構件的預制，這些通過工廠精密機械技術制造出來的構件不僅降低了建造誤差，并且大幅度提高構件制造的生產率，這樣一種綜合項目交付方式可以大幅度地降低建造成本，提高施工質量，縮短項目周期，同時減少資源浪費，并體現先進的施工管理。對于沒有建模條件的建筑部位還可以借助先進的三維激光掃描技術，快速獲取原始建筑物或構件模型信息。 圖6 鋼筋下料、預制加工 7.         可視化建造、集成化交付（IPD） 傳統(tǒng)的項目管理模式中，建設項目參與者的集成化程度差，設計和施工處于獨立進行的運作狀態(tài)，設計商和承包商之間、總承包商和分包商之間、總承包商和供應商之間、分包商和供應商之間、業(yè)主和總承包商之間缺乏長期的合作關系。無休止的設計變更、錯誤誤差、工期拖沓冗長、生成效率低下、協(xié)調溝通緩慢、費用超支等問題困擾著建設行業(yè)的所有參與者（設計師、工程師、施工方和業(yè)主）。造成這一不良機制的原因主要是在一個建設項目中的各個參與單位間，存在著各種各樣的利益沖突、文化差異和信息保護等問題。項目的各成員往往只關注企業(yè)自身的利益的最大化，協(xié)同決策的水平低，往往是建設項目中的局部最優(yōu)化而不是整體最優(yōu)化。 隨著建筑信息模型BIM技術的逐漸成熟，以BIM技術為基礎的新的建設項目綜合交付方法IPD（Integrated Product Development）是在工程建設行業(yè)為提升行業(yè)生產效率和科技水平在理論研究和工程實踐基礎上總結出來的一種項目信息化技術手段和一套項目管理實施模式。它帶來新的項目管理模式變更，最大程度的建筑專業(yè)人員整合，實現信息共享及跨職能、跨專業(yè)、跨企業(yè)團隊的高效協(xié)作。 美國建筑師學會（AIA）將IPD集成項目交付定義為“一種項目交付方法，即將建設工程項目中的人員、系統(tǒng)、業(yè)務結構和事件全部集成到一個流程中。在該流程中，所有參與者將充分發(fā)揮自己的智慧和才華，在設計、制造和施工等所有階段優(yōu)化項目成效、為業(yè)主增加價值、減少浪費并最大限度提高效率”。 IPD是以信息機知識整合為基礎，是信息技術、協(xié)同技術與業(yè)務流程創(chuàng)新相互融合所產生的新的項目組織及管理模式，也是一種使BIM價值最大化的項目管理實施模式。反過來， BIM 是IPD模式得以能夠實現高度協(xié)同的重要基礎支撐，是支持IPD成功高效實施的技術手段。IPD的核心是一個從項目一開始就建立的由項目主要利益相關方參與的一體化項目團隊，這個團隊對項目的整體成功負責。這樣的一個團隊至少包括業(yè)主、設計總包和施工總包三方，跟傳統(tǒng)的接力棒形式的項目管理模式比較起來，團隊變大變復雜了，因此，在任何時候都更需要一個合適的技術手段支持項目的表達、溝通、討論、決策，這個手段就是BIM。 BIM能夠作為工程項目信息的共享知識資源，從項目生命周期開始就為其奠定可靠的決策基礎，是不同參與者在項目生命周期的不同階段進行協(xié)作，輸入、提取、更新或者修改BIM信息。IPD基于BIM構建了從設計、施工到運營的高度協(xié)作流程，通過采用該流程，建筑師、工程師、承包商和業(yè)主能夠創(chuàng)建協(xié)調一致的數字設計信息與文檔。IPD作為一種新的項目交付方法論，通過改變項目參與者之間的合作關系，從協(xié)同的角度，加大參與者之間的合作與創(chuàng)新，對協(xié)同的過程不斷進化優(yōu)化及持續(xù)性改進。   四、           結語 BIM的出現可謂是工程建設行業(yè)的第二次革命，在過去兩年看BIM的時候，一些人對BIM還是持觀望態(tài)度。如今，BIM的快速發(fā)展超出了很多人的想象，BIM不只是一種信息化技術，已經開始影響到建筑施工企業(yè)的整個工作流程，并對企業(yè)的管理和生產起到變革作用。我們相信隨著越來越多的行業(yè)從業(yè)者關注和實踐BIM技術 ，BIM必將發(fā)揮更大的價值帶來更多的效益，為整個建筑行業(yè)的跨越式發(fā)展奠定堅實基礎。