在项目施工阶段的管理与应用

1 BIMBIM 在项目施工阶段的管理与应用在项目施工阶段的管理与应用 作者 丁晴 上海上咨建设工程咨询有限公司 摘要 建筑工程 BIM 化是一项系统性工程 BIM 技术包含了工程的全生命周 期 任何阶段化 片段化的 BIM 运用均不能真正反映出工程 BIM 化的巨大利 益 施工实施阶段的 BIM 化运用得到了普及 BIM 工程才能发挥出巨大的 前所未有的价值 关键词 项目管理 BIM 化 BSa NAVISWORKS CAD 技术在建筑工程界运用接近 20 个年头 随着计算机存储和运算能力的 几何级数地增长 工作站日益小型化 虚拟三维技术在各行各业深入地发展 建筑工程界 BIM 技术从无到有近十个年头 2014 年上海市的 58 号文件 开启 了建筑行业 BIM 运用阶段的元年 CAD 技术全面改变了建筑设计的方法 流程 速度 但 CAD 技术影响的重 点还是在设计阶段 而 BIM 技术涉及到了工程前期 设计阶段 施工阶段 运 维阶段 BIM 技术包含了工程的全周期 因而任何阶段化 片段化的 BIM 运用 均不能真正反映出工程 BIM 化的巨大潜在利益 工程设计阶段的 BIM 化 一定 程度上是新型软件地普及应用 是 CAD 系列软件到 BIM 系列的软件转换和升级 工程实施阶段的 BIM 化则是从无到有 BIM 化的运用对于施工企业 项目管理 企业是全新的课题和挑战 如果工程实施阶段的 BIM 化运用得到了普及 那么 BIM 技术 才能真正发挥出巨大的作用和前所未有的价值 建筑工程 BIM 化 可以细分为 概念设计 方案设计 初步设计 施工 图设计 施工准备 施工实施 运维等七个阶段 项目管理 BIM 化 尤其是 在施工准备 施工过程 施工管理 BIM 化为工程本身带来了前所未有的巨大利 益 包括经济利益 时间成本 同时 BIM 化为未来带来可观的社会效益 1 1 经济利益 经济利益 2 施工 BIM 化是实体施工转化为电脑里的虚拟施工 以计算机模型的方式在 电脑程序中进行全过程的仿真工程施工 最大限度地避免施工中出现问题而带 来的经济损失 其次 工程仿真模型真实的反应了工程实体材料的用量 为工 程量的计算带来了革命性的飞跃 极大地提高了精准度 最后 施工组织的 5D BIM 创造出过去靠人工计算不可能完成的工作量 计算机模拟施工的组织过 程反应每一天的工程变化同时加入现金流 财务流的参数 综合立体地反应出 未来施工的运转情况 工程的系统性经常是牵一发而动全身 计算机模拟施工 5D BIM 模型搭建完成 会非常方便地应对现实中的千变万化 某一参数的改变 即刻能得出方方面面的数据变化结论 如果人工计算无论是准确性和速度均不 可能完成 2 2 时间成本 时间成本 工程参数化模型的方式在电脑程序中进行仿真工程施工 反复推敲可以总 结出最优化的施工方案 对工程进度的时间把控做到了科学和准确 施工方案 的时间把控再不是靠人工的经验 工程的施工受天气的变化影响很大 目前社 会普遍的免费天气预报接近一周左右 如果我们从气象部门购买方式 大概可 以购买到近一个月的天气预报情况 特大型城市天气预报如今还可以精确定位 到某个区域 工程施工参数化模型添加天气的因素能够极大地节约施工时间成 本 在施工的过程中 施工模型的天气参数紧密地跟踪气象部门发布的变化而 进行动态的调整 对施工时间进度的把控做到 了然于胸 3 3 社会效益 社会效益 通过工程参数化模型进行仿真工程施工的过程不仅仅可以带来巨大的经济 利益 节约了施工时间成本 还能带来方方面面的社会效益 精准的施工组织 带来的是物资准备最少现场堆垛 减少二次搬运的过程 大型的设备和物件可 以精确到日期从上游厂商搬运到工地 大型设施设备的运输可以提前与交通管 理部门对接 如何避开交通的高峰期 如何提前向经过道路附近居民发布通告 最小化的影响道路的畅通 不影响老百姓的日常生活 单体建筑作为城市空间的基本单元 将单个建筑项目上的 BIM 技术应用价 值延伸到社区 城市和城镇 借助大数据 物联网 云计算等手段进行可持续 规划建设和智慧互动 简单地设想 未来城市管理机构的中央主机里存放的将 3 是三维带有实际数据参数的城市模型 随时可以虚拟地进入城市的各个角落 而与此同时 模型与城市监控摄像头实时对接 那么 智慧城市 的雏形也就 浮出水面了 这样的 智慧城市 虚拟模型为城市的管理带来了质的飞跃 本文主要关注 项目管理 BIM 化 关于施工准备施工准备 施工过程施工过程 施工管理施工管理等 三个方面 一 一 施工准备阶段的施工准备阶段的 BIMBIM 化化 1 1 BIMBIM 施工深化设计施工深化设计 BIM 施工深化设计的主要目的是提升深化后的建筑信息模型的准确性 可 校准性 将施工操作规范与施工工艺融入施工作业模型 使得施工模型满足施 工作业的需要 首先是设计院必须预先提交施工单位施工图精度级别的 BIM 模 型 提到模型的精度这里就牵涉到 BIM 模型精度的单位 BIM 模型的精度国际单位为 LOD 一般有四个等级 LOD200 LOD300 LOD400 LOD500 BSaBSa BuildingSMARTBuildingSMART 联盟是美国建筑科学 研究院 在信息资源和技术领域的一个专业委员会 开发了和维护 IFC 标准即 以建筑为对象的工业基础类 Industry Foundation Class IFC 数据模型 标准 此标准是为了促成建筑业中不同专业 以及同一专业中的不同软件可以 共享同一数据源 从而达到数据的共享及交互 同时还制定了 openBIM 标准 开放建筑信息模型 bSa 下属的美国国家 BIM 标准项目委员会发布明确了 BIM 过程和工具的各方定义 相互之间数据交换要求的明细和编码 以及模型 精度 LOD 相关详细的指标与定义 LOD200 单位级别的模型仅能做设计师交流之用 因而设计阶段 BIM 即设计 院提交的施工图级别 BIM 模型精度的标准要求是 LOD300 LOD 的指标级别有着 极其明确的界定 不同级别之间的跨度非常之大 比如 LOD200 精度是属于设计 院内部讨论建筑方案之用 从 LOD200 到 LOD300 就好比是建筑方案的手绘草图 到完整的施工图 4 LOD400 的精度则是应该施工单位完成的精度 在设计院 LOD300 的基础上 1 着重关注细化钢筋配筋 捆扎 钢筋用量 2 在这一个阶段解决异型钢构 件的虚拟翻样 3 各设备各设施各工作的整合协调 LOD500 是参数化模型细分等级中的最高级别 因而 它涵盖了软件能够提 供 建立的全部数据信息 包含了所有设备设施信息模型的集成 很多模型和 族类别也是各方企业和设备厂家提供 LOD500 信息模型提供设备防真模拟测 试 单系统在三维模型中的模拟运行 多系统的交叉模拟运营 模拟调试 2 2 施工方案模拟 施工方案模拟 关于施工方案的模拟 在 AUTODESK 旗下的 REVIT NAVISWORK 软件均能不 同程度的呈现施工进度 施工方案的模拟 这其中 REVIT 软件虽然建模功能强 大 但在施工模拟这块仅仅是初涉 而 NAVISWORKS 软件则很好的补充了这一不 足 NAVISWORKS 软件通过参照 PROJECT 文件将模型中的构件赋予时间属性 用 高度仿真的可视化的模型来展现工期进度 取代了原进度汇报方式方法 使人 耳目一新 一目了然 5 施工方案的模拟是在 BIM 模型的基础上 集成对施工未来天气预报的大数 据 施工组织安排的物流 人流 技术流 现金流的集成和预演 施工方案模 拟绝不是在领导工作会议上的演示动画或者为体现施工精准的作秀 施工方案 模拟是对未来施工的每一天的详细工作安排 一种三维的表达形式 反应出施 工工作内容的实质 施工方案模拟的时间单位比较合适的是用天来划分 更加 优化和精确可以用小时来细分 本公司在上海浦东北蔡 105 街坊 13 02 地块项目中 进行 BIM 施工方案的 模 拟 在结合了 15 天气象远期预报 现金流的准备 人员组织安排 技术攻关的 准备等一系列前期预备工作下 BIM 的施工模拟方案与最后实施施工的过程的 实际情况 出入差异控制在 10 以内 通过具体项目的实施从优势和不足两个 方面有以下几点总结 优势 1 之所以能取得比较好的结果 预备工作充分 由于前期做了大量准备 工作 方方面面重视是成功的前提 2 软件运用的娴熟 过程中聘请了具有丰富实际经验的软件专家是避免 走弯路的关键 同时也能发挥出软件的功效 3 各有关参与实践的员工热情高涨 工作认真负责 不足 1 项目本身不复杂 建筑规整 施工没有太大的挑战 2 有天助的因数 俗话讲老天爷帮忙 无论是天气预报的准确性 项目进行过程与预计的出入非常小 这些因素均为施工进度模拟提供了帮助 3 施工电脑模拟还比较粗放 精细化有待提高 虽然存在不足但是取得了非常好示范效应 无论是施工方 监理方还是甲 方均受到了极大地鼓舞 目前 关于施工组织模拟在实际施工企业的运用中都 尚处于起步和初始阶段 值得施工企业大力培育相应的专业人才 大力研究和 实践 BIM 模型的施工方案的模拟 3 3 构件预制加工 构件预制加工 6 BIM 模型对构件连接节点进行深化设计详图出图 钢结构构件的工厂加工 获取尺寸 进行精确预制 分析钢材下料数据等 可以解决二维图纸下无法准 确下料的难题 三维打印机的不断完善 预制构件三维打印的使用成本将会迅 速降低 中国人口红利在逐渐降低 建筑行业再也不可能回到依靠简单人员劳 动力 低工资低成本的时代 所有的这一切都为未来建筑施工的模块化 建筑 构件的工厂化 以及工地现场的成品装配化确定为发展的必然之路 二 二 施工实施阶段的施工实施阶段的 BIMBIM 化化 1 1 虚拟进度与实际进度比对 虚拟进度与实际进度比对 本公司在北蔡 13 02 项目的前期 设计院方提供给我方公司的招标图中共 发现图纸问题 土建安装 累计将近 50 处 后续通过 BIM 例会讨论 经设计院 修改后在新版图纸中已全部得到修正 利用施工进度管理模型进行可视化施工模拟 检查施工进度计划是否满足 约束条件 是否达到最优状况 若不满足 需要进行优化和调整 优化后的计 划可作为正式施工进度计划 经项目经理批准后 报建设单位及工程监理审批 用于指导施工项目实施 另一方面监理工作应该在选用的进度管理软件系统中输入实际进度信息后 通过实际进度与项目计划间的对比分析 发现二者之间的偏差 分析并指出项 目中存在的潜在问题 对进度偏差进行调整以及更新目标计划 以达到多方平 衡 实现进度管理的最终目的 并生成施工进度控制报告 7 北蔡 13 02 项目现场比对 2 2 工程量统计 工程量统计 工程建设中需要测量工程量的项目很多 从勘察设计到施工期间由于地质 施工 设计变更等原因 施工区内的地形地貌变化很频繁 因此 不仅在勘察 设计阶段要测量工程量 在施工前 施工过程中 竣工等阶段为控制工程进度 预算分项目经费 最后结算等都需要多次测量工程量 传统工程量统计 安装 预算人员需从图纸中逐一计数来统计设备 部件 管道配件等 然后分类统计 于表格中 BIM 参数化模型 可以对安装各专业设备构件一键转化 计算后分 型号 分楼层 分系统形成统计报表 在北蔡 13 02 项目实施过程中 由于对项目建筑进行了 BIM 化建模 利用 软件为工程量的统计带来了极大地便利 特别是工程实施过程中的 图纸修改 参数化建模的优势发挥的凌厉精致 参数化的模型调整到位 工程量统计调 整也同时到位 软件自带系统表格也自动调整完成 模型的参数化使得建设单位可利用施工作业模型实现动态成本的监控与管 理 并实现目标成本与结算工作前置 施工单位根据优化的动态模型实时获取 成本信息 动态合理地配置施工过程中所需的资源 三 三 施工管理阶段的施工管理阶段的 BIMBIM 化化 1 1 设备与材料管理 设备与材料管理 传统材料管理模式就是企业或者项目部根据施工现场实际情况制定相应的 材料管理制度和流程 这个流程主要是依靠施工现场的材料员 保管员 施工 8 员来完成 施工现场的多样性 固定性和庞大性 决定了施工现场材料管理具 有周期长 种类繁多 保管方式复杂等特殊性 材料的合理分类是材料管理的一项重要基础工作 安装材料 BIM 模型数据 库 的最大优势是包含材料的全部属性信息 在北蔡 13 02 项目 BIM 化实施过程中 关于材料的管理得出以下心得体会 在进行数据建模时 各专业建模人员对施工所使用的各种材料属性 按其 需用量的大小 占用资金多少及重要程度进行 星级 分类 科学合理的控制 根据安装工程材料的特点 对需用量大 占用资金多 专用或备料难度大的材 料 建模时属性定义为 三星类材料 必须严格按照设计施工图及 BIM 机电 模型 逐项进行认真仔细的审核 做到规格 型号 数量完全准确 对管道 阀门等通用主材定义为 二星类材料 可以根据 BIM 模型提供的数据 精确 控制材料及使用数量 对资金占用少 需用量小 比较次要的辅助材料定义为 一星类材料 可采用一般常规的计算公式及预算定额含量确定 BIM 与传统 CAD 相比 具有可视化的显著特点 设备 电气 管道 通风 空调等安装专业三维建模并碰撞后 BIM 项目经理组织各专业 BIM 项目工程师 进行综合优化 提前消除施工过程中各专业可能遇到的碰撞 项目核算员 材 料员 施工员等管理人员应熟读 BIM 模型 透彻理解 BIM 电气专业 管道专业 通风专业模型 项目经理 核算员 材料员 项目管理部 工程部 采购部 成本部等企业各部门吃透 BIM 设计思想 并按施工规范要求向施工班组进行技 术交底 将 BIM 模型中用料意图灌输给班组 用 BIM 三维图 CAD 图纸或者表 格下料单等书面形式做好用料交底 防止班组 长料短用 整料零用 做到 物尽其用 减少浪费及边角料 把材料消耗降到最低限度 在施工作业模型中添加或完善楼层信息 构件信息 进度表 报表等设备 与材料信息 建立可以实现设备与材料管理和施工进度协同的建筑信息模型 其中 该模型应当可追溯大型设备及构件的物流与安装信息 一般设备设施 BIM 模型要求生产厂商提供 2 2 质量与安全管理 质量与安全管理 9 利用建筑信息模型的可视化功能准确 清晰地向施工人员展示及传递建筑 设计意图 可通过 4D 施工过程模拟 帮助施工人员理解 熟悉施工工艺和流 程 并识别危险源 避免由于理解偏差造成施工质量与安全问题 实时监控现场施工质量 安全管理情况 并更新施工安全设施配置模型 对出现的