BIM技术在施工现场管理的落地应用

2020-06-12 00:00:00    来源：    点击：1063    喜欢：0

BIM技术在施工现场管理的落地应用

中建七局安装工程有限公司  史增强

摘  要：在我国建筑行业飞速发展的过程中，“高、深、大”已成为建筑业发展的新特点，线性工程面临着愈加复杂的设计概念、愈加庞大的工程体量和愈加增多的参建单位，现有的管理机制与技术手段已经逐渐不能满足当下需求。BIM 作为可视化的新兴技术对建筑业信息化改革起重要作用，能有效实现建筑全生命周期的信息共享、提升工程质量、加快工程进度和资源节约。已成为建筑产业发展与转型的一项必备技术，它不再是行业的前沿技术，而是成为企业发展的一项战略需求。本文主要针对 BIM技术在施工企业应用落地方面存在的问题以及具有的价值做简要分析，探讨BIM在施工企业项目管理中落地应用方向，为BIM技术在企业中更好的推广应用做一个参考。

关键词：BIM技术、数字变革、BIM应用推广、影响因素、管理

0 引 言

1975年，“BIM之父”Chuck Eastman教授推出BIM这一思想以来，有关该技术的探究经过了三个时期：萌芽期、产生期以及发展期。该思想最初是在1973年世界石油危机的推动下而诞生的，美国各个领域均需面对提升产业效率这一问题。BIM概念的提出，对于提升项目的可视化和数字化有着极大的意义，并且有助于提升总体的建设成效。目前，施工企业对BIM技术深度应用的实际需求不断的在扩大，但真正能够将BIM技术实现落地应用的企业并不多并且情况也并不明朗。针对施工方在使用此项技术时所产生的迷茫以及困惑，通过收集施工企业公司层级和项目层级所遇到的困难和BIM技术应用的实际状况，帮助其在使用此项技术的时候，找到一个有效落地的方法。

1.研究目的及意义

现阶段施工企业的BIM应用之路是机遇与困难并存，政策的利好让BIM站上了行业风口，政府部门先后出台了多个关于促进该技术大范围推行的激励政策和指导性文件，目的在于加速推进运作环节的技术运用，以便公司在更短的时间内熟练运用此项技术。与此同时，随着新技术BIM的引入，信息化进程的不断加快，并伴随着国内外同行业的激烈竞争，传统的项目管理方式、沟通协作手段、技术水平已然在现代化生产中略显落后，企业在所面临新技术的浪潮中，就像处于“转型就像去送死，不转型就是在等死”的状态，由于企业面临的外部环境和内部环境都不一样，也就没有万能的BIM实施方案，还受到人才不够、软件不通、规范缺失等因素阻碍，企业犹如处于黑暗中摸索前进，企业会到处碰壁。如果企业没有自己合适的实施路线，不仅增加企业成本而且对企业运营造成影响。因此如何做好转型过渡的准备、采取怎样的应对策略关系着企业的生存和发展。怎样利用其为整个工程创造更多的收益是摆在眼前的一个难点。从施工方的角度来看，BIM是一项新的技术，在新技术的推行过程中，难免会产生不少阶段性的困惑。对处于不同发展阶段、不同应用模式下的施工企业而言，在BIM应用过程中所面临的困惑也不尽相同。

意在探寻施工阶BIM技术应用的路线，解决阻碍BIM实施的企业内外部障碍，规避 BIM实施风险，并通过BIM技术实现传统企业向流程型企业转变。给建筑企业提供更广阔的发展思路，让企业少走歪路，尽快推动BIM落地，且为推动我国BIM 技术的应用发展与流程地位价值的确立提供参考。

2.BIM技术的基本概念

在网络发达的时代，随意输入“BIM”，词条中会出现N条信息。显然,有关BIM 的信息并不缺乏,真正的挑战是翻看多如牛毛的信息, 谨慎地洞悉BIM定义、实施原因以及实现方式。国内外关于BIM的文字几乎都将建筑信息模型，BIM表达为Building Information Modeling。因此对BIM应用者而言，只有将Modeling解释为（建模）才有下手之处。BIM竞赛基本上为应用国外“BIM软件”进行建模能力比赛，焦点聚集在碰撞检查、施工模拟、造价计算等具体应用软件完成单一任务上。

BIM不仅仅是指建筑工程，BIM适合于传统建造业。BIM 可理解为在实体建造的全生命过程中同时创建一个与之对应的信息系统，以实现信息共享和精益建造,这个信息系统包含了共享数据库、数据库应用(获取和推送数据)、数据库创建及应用标准。BIM 技术从一开始的3D模型（长、宽、高），到4D模型（增加了进度）、5D模型（增加了造价信息）甚至7D模型的提出（3D实体+1D时间+3DWBS），还有n D模型的提出。

BIM 技术以建筑的三维图形为载体进一步集成各种建筑信息参数，形成了数字化、参数化的建筑信息模型。BIM不仅仅是建模，BIM的核心是数据信息，价值是数据的交换和共享。其具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性5 大特点，解决了工程中面临的三大难题：

（1）数据处理、计算、管理和共享；

（2）工程人员的组织协同难题；

（3）工程技术问题的及时发现。

 BIM 技术的终极目标就是实现建筑工程项目全生命周期各个阶段的信息各方可以实时共享和充分利用，使项目在各个生命周期都能以快、好、省的状态完成项目目标，达到以信息技术来建设和管理运营整个建筑项目的新理念，是实现建筑行业工业化、信息化的有力手段。

3.施工企业BIM技术应用价值分析

BIM 技术在数据共享、组织协调、解决工程难题方面带来很大价值，并且BIM 技术的应用涉及各个阶段，各方主体都能在其中获利，其应用范围非常广泛，BIM技术还能与其他技术的结合使用，其应用潜力十分之大。对于施工项目而言，其目标永远是通过先进的技术管理、高效的生产管理和精确的成本管理来保证工程进度、提高工程质量、降低工程成本。因此，施工项目业务从职能管理划分来讲，分为技术线、生产线和商务线，下面主要简述BIM技术在建筑施工过程三条关键业务线上的应用。

3.1 BIM在深化设计中的应用

深化设计的类型分为专业性深化设计和综合性深化设计。专业性深化设计对专业的BIM 模型进行设计。综合性深化设计，主要是对各个专业深化的成果进行校核、集成、协调、修正及优化。

3.2 BIM在施工前期策划的应用

施工策划是在项目开工前，对将要进行的一系列施工活动和管理活动进行策划的过程。目前，施工现场信息收集较困难，不能做到自动化搜集，施工策划软件较少，不能提供辅助决策或智能决策，因此BIM 在施工策划中的价值大打折扣。

3.3 场地布置

施工场地布置是在建筑平面上，为了方便施工，对施工场地区域划分、机械设备安放、材料堆放、临时设施布置等工作。利用基于BIM的场地布置软件所带有的优势巨大，能够大量减少工作并提供额外的功能。

3.4 基于BIM的资源计划

通常资源计划的工作是根据施工预算、分部（项）工程施工方法和施工进度的安排，拟定材料、机械设备、劳动量、场地等资源的投入数量以及时间。使用BIM技术后，可利用已建成的BIM 模型，导入到软件中，直接统计工程量，然后进行资源需求量计算，能有效减少漏项情况的发生。

3.5基于BIM的施工方案及工艺模拟

施工策划的一项重要工作就是对危险性较大的分部分项工程编制施工方案和编制特殊部位的作业指导书。随着建筑结构的日益复杂，传统的方案编制以及施工交底显露出不足，而利用BIM技术却能解决此问题。BIM的应用最大的一个便捷就是将传统文字的施工方案转化成模型，使方案更加清晰明确，让管理人员、技术人员、作业人员更好了解方案，及时发现问题并优化方案。BIM技术可以渗透到基础工程、主体工程及装饰工程各个施工阶段，通过动画展示能够进一步明确施工要求及标准，目前在土方基坑开挖、基坑支护、钢筋节点优化排布、脚手架搭设、模板安装、砌块排布、虚拟建造等方面都取得了很好的效果，真正做到了三维技术交底，形象直观的指导现场施工。

3.6基于BIM的进度计划

传统施工进度计划的编制流程，一般是先由施工方仔细阅读设计图纸后，与设计方进行交流，明确目标。完成图纸会审工作后根据自己的施工经验编制总体施工进度计划，然后下发给各个分包单位和材料供应商，根据他们的反馈再调整计划。传统的模式下会出现项目信息丢失现象、无法有效发现施工进度计划中的潜在冲突等问题，基于BIM的进度计划编制可以很好地避免此类问题。

另外BIM 技术潜力无穷，BIM技术支持现场生产协同、支持数字化生产和装配式施工、支持进度管理与控制，在成本、安全、质量方面均可以从原来的模式得以提升。随着信息技术的发展，促使传统建筑业的生产方式变革，BIM技术的单点应用已然不能满足现代化发展的需要，BIM技术与其他技术的集成应用才能够发挥其真正的作用。计算机辅助技术在施工现场管理上为事前策划、施工控制、事后决策3个方面提供有力的支持。在施工策划方面，运用BIM技术对施工方案模拟、分析，减少浪费，避免返工。在施工控制方面通过传感器、射频识别、二维码等物联网技术，获取工地现场信息，通过移动互联网、云平台完成数据的传输与共享，实现实时监控现场。在决策方面，通过大数据分析，实现智慧预测、自动控制等。

4.BIM技术落地应用问题分析

我国推广BIM技术则是在2012年左右，被广大建筑行业所熟知的时间不长，BIM技术对我国的建筑行业来说也算是一项新的技术，行业有关BIM技术硬件的更新，企业人员的培训、政策标准的制定等都需要逐步尝试。因此，在BIM技术在的普及过程中必然会有难度，如组织方式落后、缺少实施的专家、BIM人才等。

4.1 尚未形成BIM环境的建筑行业

在传统模式的引导下，绝大多数项目还一直是延续设计施工相分离的模式，其组织本身也是适应其内部的协调沟通，对跨组织，跨阶段的协同存在一定排斥，因此原本的组织形式阻碍着新技术的发展。但是随着信息技术的发展，由于信息技术其显著的优越性以及政府强力推动建筑行业信息化，信息技术必然会跨组织应用及其对组织环境带来的巨大的冲击，其影响将会持续地加大。构建BIM建筑信息模型可以为建筑行业面临的组织和技术挑战提供解决方案，迄今的研究表明，良好的组织设计，BIM技术可以促使团队积极地联合解决问题。

4.2 缺少BIM实施的专家、BIM人才

BIM传入中国也有将近10多年了，但是真正全面大范围的推动BIM也就近几年才开始，因此对于施工单位来说是既熟悉又陌生，施工单位的技术人员真正开始着手学习BIM技术的时间更是短暂。BIM技术的应用需要复合型的人才，老员工接受新事物的能力弱，不愿意再去学习，而新员工虽然马上能学会，但是其缺乏工程实践经验。对于企业而言，由于一些有潜力的员工只是把施工企业作为个人职业规划的跳板和人员流动率高等问题，企业不太愿意花高昂的成本去培育专门的BIM人才。目前的市场上，BIM专家有很多，单从知网上看关于BIM 的论文发表数量，呈现指数爆炸式增长，解决了众多BIM在技术上的一些难题，并在行业对BIM的认识上起到方向性的引导，但是缺乏能指导BIM实施的专家。

4.3 投入产出不高

BIM的投入多而产出不高所造成的原因很多，主要原因是由于企业缺乏对BIM的正确认识，没有合适的BIM实施规划所导致的。在软件的选择方面由于选择劣质的产品或者是选择与企业发展不相适应的软件都会造成大量资源浪费，在BIM项目实施中没有合理的实施策划，试图把所有软件和所有功能都运用到该项目之中，势必会做大量的无用功，导致花费大量的人力、物力而不能很好的指导实际施工。这些由于施工方自身的原因所导致的成本增加，将严重影响BIM应用的自信心和决心。

4.4 没有合适的BIM方案

目前大多数的BIM实施方案，都是在描述可以利用BIM完成什么，实现哪些方面的价值，而不是描述特定项目如何实施BIM，也就是BIM在实施中处于被动状态，需要什么功能了再去实现他，这势必会导致BIM成为空中阁楼，出现一系列问题，如建模速度跟不上施工速度，在用处不大的地方花费过多的资源，真正需要的地方却没有深入应用。由于建筑产品的生产流动性、产品单一性等特点，不同项目面临的环境不可能是同样的，同一项目在不同时间段的环境也有很大差别的，并且企业自身的资源条件也千差万别，因此试图全盘接受其他企业或者国外的实施方案进行的，势必会遭受重创。

明确BIM应用业务目标后则需要确定BIM实施路线。由于市场上找不到且不可能开发出来一个BIM软件能够用来解决各个参与方、各个阶段面临的所有问题。也不可找出一款BIM软件在其在价格、功能、性能以及数据互通等各个方面都有绝对优势的软件。因此需要根据本企业的BIM应用业务目标、项目特征、团队以及资源条件来策划BIM实施路线，确定BIM实施方案。

4.5 软件种类繁多，数据兼容性问题

软件繁多、数据标准不统一也是BIM应用的主要障碍之一，其严重程度仅次于BIM 实施专家和BIM人才的缺乏。当前，BIM在政府的强力推动下，BIM市场非常火爆，BIM应用软件在市场上让人应接不暇。企业在生产中必然需要几个BIM软件，但是能实现类似功能的软件肯定不会只有一家生产商，企业在刚开始没有合理选择适合的软件，可能会碰到需要更换BIM软件的窘境，有些软件可能对企业影响不大，而一些软件可能会伤筋动骨，因此在BIM软件的选择中需要格外的慎重。例如，企业花了很多时间在某BIM平台上不断地进行开发应用，最后才知道推广应用需要消耗很多的人力和物力，企业的资源状况没有办法达到只能放弃；还有业主要求，地方政府要求使用指定软件等等。

BIM 能不能成功的应用与BIM数据的兼容性、流通性和数据生存寿命息息相关。如果没有数据传输的标准，数据不能互通，BIM的功能将大大打折扣，“信息孤岛”的问题就无法被解决，BIM的价值将无法体现。其次，BIM数据的寿命应与建筑全生命周期同步，后阶段能利用前一阶段的数据，如果中途因其他原因而不能被利用，将会影响BIM目标的实现。BIM软件的数据必须与共同的数据库相连，实现互访问，流通，共享。

4.6其他障碍影响

BIM实施的因素还有很多，比如业主方没有明确要求、业主不给于经费支持，企业中层不愿意推广，领导的不重视、缺乏相关标准、软件操作难度大、门槛高等等，虽然这些都或多或少的阻碍BIM的实施，但是这些都不是最大的阻力。

软件操作难度大、门槛高，导致这个的主要原因是软件选型上遇到了问题，由于软件选型错误导致高额的采购费用，人员培训费用，大量的时间精力。应用BIM，并不是需要一个人掌握所有的BIM软件，这是不现实的也是不可能的操作难度大主要是企业老员工面临的一个问题。参与方少、业主不给于经费支持、缺少政府支持这都不影响施工阶段对BIM技术的应用，由于施工阶段应用BIM技术所产生的价值巨大，BIM在精细化管理、材料管控、进度控制、成本控制、安全控制、组织协调等方面发挥着强大的作用，应用BIM是实现信息化管理的重要一步，如果等业主或是政府来主动推动BIM的实施，可能会丧失市场竞争力。

领导的不重视是由于对 BIM 的认识不够，或是缺乏长远的目光。遇到企业中层的阻碍，势必在推广BIM中碰触到了中层的利益，这需要企业把BIM作为企业变革的重要战略来强力推动。

 5.BIM技术落地应用策略

BIM 应用路线是企业 BIM应用推进的关键工具，能够明确企业发展方向，避免不知措施、无所适从的窘境，规避BIM实施风险。

5.1 BIM认识及推进策略

BIM 技术的推进不能一蹴而就，不能漫无目的，需要合理规划，逐级推进，其认识及推进思路，需要全面客观认识 BIM、树立合理战略目标，对于 BIM 的认识很多人有不同的态度。不全面不客观的认识会引导企业误入歧途，有的盲目吹捧 BIM，有的对 BIM 不屑一顾这都不利于企业的发展。首先 BIM 不是一个软件，是一系列软件的组成。BIM 技术不是万能的试图利用 BIM解决所有问题是不现实的。也不是所有工程都应用 BIM 技术会更好，一些简单的、技术成熟的、管理难度小的工程应用 BIM 技术还会成为负担。当然如果把利用 BIM 技术认为就是深化设计、施工模拟、碰撞检测，那就不能认识到 BIM的本质。BIM 技术理想的状态下是实现建筑工程全生命期信息共享，组织协同，解决工程难题。但是目前连发达国家也还没有完全达到。我国目前的水平，BIM技术在信息共享、组织协同上还存在一定问题，但是已经总结了大量技术应用点，并且其应用点还在不断的扩充和发展之中。因此，对待 BIM 技术应立足于当前的技术水平，放眼于未来的巨大价值。企业战略目标的确定，需要根据企业项目的特点、团队的能力、资源状况等确定。

逐级推进，稳扎稳打，BIM在实施过程中，应根据企业BIM实施规划，结合企业自身资源状态，分项目，分阶段、分步骤、分层次推进BIM，而不是盲目求全。“整体规划、分步实施”是所有企业信息化应用时应遵从的原则，BIM 实施也如此。先技术成熟的再技术不成熟的，先价值大的后价值小的，先结果后过程，先标杆后推广。

5.2软硬件环境的建立

目前常用的BIM软件有很多，光从软件功能分类上就有10余种类型，因此对软件的选择尤为重要。根据需求定环境，BIM实施的硬件需求，BIM实施软件选择，软件的选择是BIM实施应用的基础条件，决定BIM应用点，也是BIM成功的关键因素。选取BIM软件要联系本单位的业务需求、企业规模，充分考虑BIM软件的功能、本地化程度、应用接口能力、软件性价比、以及技术支持能力等关键因素。在国内外市场中，有很多个软件公司，不同的公司有各自不同的行业特长。

合理的规避风险，对BIM软件进行选型可采取一下措施：

（1）做好需求分析；

（2）与咨询公司合作；

（3）注意软件的适用性；

（4）访问同行业用户；

（5）先试用；

（6）注重售后服务与技术支持

5.3 BIM人才梯队建设

人员培训，分批学习，企业一下子组织大批人去学习BIM技术可能会导致原先工作的脱节，花费大量资金，可先组织部分人去学习，然后再由 1、2 个经验丰富的人员带3-5 个经验不足的人，形成传帮带的学习结构。

奖励刺激，公司为员工提供良好的BIM技术学习环境，并给予获得BIM技能证书的人员一定额外奖励，并作为后续升职和工资待遇提升的考虑因素。

注重项目锻炼，通过公司-项目-公司的方式来培养人才是比较合理的，公司作为培养BIM人才的主要推动力，要确定培养方案。理论知识的学习主要是在公司内部或者去其他培训机构学习，实践经验的积累则需要从实际项目中获取，BIM中心的业务人员从项目中积累经验以后再返回到BIM中心，归纳总结，传递经验。

5.4 项目试点，标杆引领

企业在BIM实施过程中既不能太保守、也不能大跃进。一下子全面实施BIM势必会有很大的风险，应该从项目试点开始。但也切忌等到BIM的相关规范完善，接口互通了才开始项目试点，等到有百分百把握了再去实施，那就已经落后其他企业一大截了。

试点项目可以选择是已经完成的或者是心里有数的项目，这能保障员工能够集中精力参与到BIM的学习中，也不会延误工程进度。其次是试点项目在复杂程度和规模上要满足一定要求，不能过于简单也不能过于复杂，选择难度较为复杂的项目为宜，一般不选择基本住宅项目。试点项目应尽可能的涵盖各个主要专业，可以让各个专业的工程师都有机会参与到BIM软件平台中，培养出一批有经验的BIM应用人才，为大规模的BIM实施推广打下基础。

5.5 组织机构保障

建筑施工企业要想应用好BIM技术，需要建立组织机构，组织机构是BIM 技术应用的有力保障。新技术的推行需要一个运行顺畅的保障机制，从管理层面去完善制度、规范流程，这是提升BIM技术应用水平的必备条件。从管理层面来讲，管理办法的出台、管理流程的规范、技术资源的配备、管理效能的评价是管理机制的组成要素。

BIM技术是一个一把手工程，主管领导必须亲自带头。如果每个项目的主管领导对BIM有抵触情绪或者他认为BIM并不重要，那BIM推行下去将会非常困难。因此，配齐资源要素要下狠心、下决心推行下去，必须有一支既懂现场又懂信息化规律的人才队伍实现 BIM技术。统一标准，建设族库。BIM 建模需要一定的族库文件，当有了企业级大量族库积累时，可以在短时间内进行算量。对于线性工程而言，有可能一个待建项目有很多加工厂，这些零件的加工成本在有BIM族库的情况下能很快计算出来。

6.结论与展望

在 BIM实施环节中需要参与的相关方以及沟通协作方式，包括信息的收发和通信协议、会议的议程与记录、信函的使用等。在BIM技术的引入下，相关方在各个任务进行中的协同方式有所不同，有些任务中甚至会提前参与。因此，在 BIM技术下的各参与方与原先的有较大变化，例如总包、关键分包通过BIM协调平台尽早地参与到项目中。目前，对BIM协同正在进一步的开发，扩大对外开放的程度，甚至监督管理单位也通过BIM协同平台参与其中。通过BIM技术，业主能更好地管控项目，在BIM云平台中更好地反映业主的需求，使项目目的指向客户满足，而不是指向各自职能部门需求。

总之，在工程项目中引入 BIM技术是建筑企业转型的必经之路，美国斯坦福大学对BIM价值已经有量化的研究，它可以为项目带来以下效益：减少45%的设计变更，减少约10%的项目总造价，压缩约7%的项目建造工长。但目前国内还无法对BIM所带来的价值进行具体量化，因此还是有不少企业还是持观望态度的，BIM应用的推广落地还存在重重阻碍。企业要实现BIM 应用的落地，就必须经历项目试点、总结经验、推广集成，以此为基础综合企业自身需求，选择合适的BIM 应用发展路径，在人才培养、管理架构调整等方面不可急功近利，应找准难点，合理规划实施方案。

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