BIM在工程项目全周期中的应用

BIM在工程项目全周期中的应用

总工办

陈祉宏

二。一五年一月三十日

目录

一、问题的提出...........................................3

二、BIM技术.............................................6

2.1BIM技术的内涵....................................6

2.2BIM的特点........................................7

三、假如我们已在项目中运用了BIM技术..................11

四、BIM技术在我公司该如何开展？......................16

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一、问题的提出

项目建设全周期是指与建设工程开发相关的，从可行性研究、规

划、设计、招投标、算量、施工、租售到运营的全过程。现今建设工

程项目全周期的集成度不高，是建设项目管理的通病。现代工程项目

管理有越来越要求系统化、集成化的趋势。未来的发展方向是将传统

管理模式中被分割的支离破碎的建设过程从管理思想、组织、方法、

和手段上进行集成。通过两个已完工程，可以发现以下问题：

(1)在规划方案设计中，设计方对建筑性能分析只停留在规范

验算表面，很多参数分析均以单位工程进行计算，而无法细致到每家

每户。在方案评价中，建设方的主观因素占了较多成分，往往以财务

目标作为主要取向，且很多方面因没有定性及定量的评价指标，仅凭

借感性认识及以往经验对项目整体进行综合评定”，随着客户专业知识

和要求的提高，建设方必须将宜居及人性化等特性进行量化评价。

(2)在施工图设计中，因设计人员未能协同设计，导致设计周

期长且图纸错误量巨大，最终的结果就是产生大量变更和签证，又因

2D设计软件不具备管道综合设计的功能，致使施工单位的工程师仅依

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靠经验进行现场“试错”，不仅导致施工现场的标高未能达到“最合适”的

高度，还容易引起分包之间的不愉快，这些问题最终就会使建设方陷

入工期延期、造价提高、耗费大量人力、产品达不到客户要求的处境。

(3)在造价方面，建设项目的设计阶段对工程造价起到了决定

性的作用，其中设计图纸的工程量计算对工程造价的影响占有很大比

例。对建设项目而言，预算超支现象十分普遍，而缺乏可靠的成本数

据及计算模型是造成成本超支的重要原因。因造价工程师往往需要重

新建模来进行工程量的计算，工作强度很大，而且在利用工程量辅助

计算软件时，在工程图纸数据输入及工程量输出中手工操作所占比例

仍然过大，所以导致工程量精度无法达到恒定水准。

(4)在施工中，因施工单位工程管理粗放，未能合理运用资源，

无法对施工困难做出预见，导致甲乙双方及多个分包方工作不能有效

地开展，最终只能通过“所谓的”赶工期来完成目标节点，这也是工程安

全质量管理差的根本原因。越是复杂的工程，现实中的现场管理就越

无法满足建设方的需要。

(5)在结算中，建设方、审计方、施工方需要对同一建设项目

工程量进行流水线式的重复计算，往往各方之间还需要对彼此的工程

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量结果进行核对，浪费了大量的人力物力，导致工程量计算重复冗余。

(6)在租售中，单纯靠传统的设计图、沙盘和楼书等资料对客

户进行房产展示已经不能满足客户的需求，尤其是对客户而言非常重

要的通风采光等设计信息，并且通过平面的展示并不能够与客户形成

良好的互动和激发其购买欲望，同时，由于销售形式的复杂化、销售

信息的多样化，就目前市场中存在的销售管理系统而言，大多数依然

局限于销售过程中的局部过程，不能够满足销售阶段所有的需求，具

有较大的局限性。

(7)在运营维护中，建筑物在使用期间会出现老化、功能下降

以及防灾减灾等要求，建设方必需对其进行维护和管理。其中包括建

筑物的定期检测、维修加固的规划设计和施工、检测信息的存储管理

分析评估、维修规划的方案制定决策研究，以及设计计算和施工图绘

制等，均需要利用建筑物的原有设计、施工数据和图纸。长期以来，

这个涉及人民生命财产的重要领域一直缺乏科学的管理工具。由于设

计施工资料和检测数据不全，导致维修规划和设计无据可依，更缺乏

精确的定性、定量分析，其方案决策往往依赖维护人员的经验，取决

于业主的资金状况。

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总之，在现今的建设单位中，无论是复杂的项目还是简单的项目，

工程管理人员只有约20%的工作是在管理，而剩下80%的工作是在

绘图、算量、解决图纸问题等体力劳动中。更严重的是，很多问题到

最后仍未解决。

二、BIM技术

2.1BIM技术的内涵

BIM(BuildinginformationModeling)是建筑信息建模的简称，发源

于上世纪70年代的美国。美国国家BIM标准对其进行了完整的定义：

“BIM是将建设项目物理结构和功能特点进行数字化表达的工具；BIM

为与这个建设项目相关的，从概念生成到拆除报废的整个生命过程中

的决策提供充分可靠的信息支持，它是一个提供信息分享的知识资源；

BIM在项目的不同阶段，都为与工程相关的各参与方对信息的增加、

提取、修改和更新提供技术平台，对各专业间的协调工作有很大作用。”

2010年的统计资料显示，到目前为止美国排名前300的大型建

筑企业中有八成已经在应用BIM技术。在中国BIM技术的应用已被

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住房城乡建设部列为“十二五”期间的重点攻关项目，近年来该技术在中

国建筑行业中的应用正在受到越来越多的关注。国内建设项目中对

BIM应用在逐步增长，尤其是对国家重大工程上的应用，如2008北

京奥运工程中对比赛场馆的绿色科技成果的应用和“奥运村空间规划及

物资管理信息系统”都是基于BIM建模;2010上海世博会也将园区规

划建设同BIM模型进行结合，对全过程实施检测和控制。

BIM是在建设项目的全生命周期内进行参数化交流多维信息的集

成技术，其技术支撑依赖于各种软件之间的信息交互。BIM支持项目

的众多参建单位(如建设投资方、政府有关部门、设计方、施工方、

物业管理方等)对模型中的信息进行操作，以期达到减少设计错误与

变更、规避项目风险、提升建筑全生命周期质量和建筑行业工作效率

的目标。

2.2BIM的特点

BIM具有以下五个特点：

(1)可视性。传统的建筑行业对建筑物的构造形式特点是通过二

维平面施工图纸并结合平立剖图来共同表现的，对建筑物的实际形象

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是工作人员自行组合想象的结果。但对于日趋复杂化的建筑形式及结

构构造来说，缺乏对建筑物的整体形象的直观认知，就容易对建筑物

的设计建造出现遗漏和差错，对具体部位的细部构件的构造更是无从

下手。BIM为建筑物的可视化带来了可能性，将二维图纸上的平面构

件转化为三维立体式的可视化图形直观的展示在业主面前，BIM的可

视性不但能对设计效果图进行立体的展示、直接导出报表，还能将其

可视性延续到建筑物的决策、设计、施工、运营管理的全寿命过程中，

为建筑物在不同专业、不同参与方之间的快速、高效沟通与交流提供

了途径。

(2)协调性。建设项目的协调工作是开发过程的重点，BIM模型

帮助协调各参建方进行信息与数据的沟通与配合。传统的项目开发建

设过程，由于各参建方层次不同，对施工技术参数的理解出现不同程

度的偏差，参建方对项目的信息更新迟缓，导致项目问题未在事前解

决，直到在项目建设实施过程中财暴露出来，然后各参建方再组织协

调会议，寻找解决方法和补救措施，这种亡羊补牢的事后控制方法是

造成各方推卸责任和协调成本、工作量加大的直接原因。BIM的信息

平台根据施工虚拟模拟状况合理进行各方的工作顺序，并在事前征集

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各方对项目的意见，实现了数据与工程信息的及时沟通，减少了繁杂

的协调工作，提高了工作效率。

(3)模拟性。BIM能够形成建筑信息模型对建筑物的各种信息进

行集成管理，但其模拟性不局限于此，BIM能够模拟真实项目的操作

环境及操作过程。如在设计阶段对项目的景观模拟分析、日照环境分

析、风环境等虚拟的设计模拟分析；在施工建造过程中进行虚拟建造，

在加工前对复杂的结构构件进行虚拟造型确保安装顺利，在机电设备

专业中对管道线路的管线碰撞模拟测试等，直观的4D模拟工程进度

图通过施工组织设计来模拟施工过程，加强业主对工程进度的实时监

控，进而合理确定施工方案；还能在4D进度模拟基础上加入成本轴

形成5D模拟，对项目成本进行有效控制。最后在项目的运营期内，

结合BIM的竣工模型，对可能的安全事故进行三维动态仿真模拟，并

模拟紧急逃生的演练。

(4)优化性。BIM模型对建筑物的信息进行高度的整合，为项目

的整个寿命周期各个阶段的过程优化提供了准确的信息奠基，包括了

几何图形信息、物理信息，更为建筑物的优化变更提供了可能性。基

于BIM我们可以实现以下工作：①建筑方案设计优化：对不同设计方

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案得到的投资回报分析进行量化，业主在选择方案时，不会过度关注

于建筑外部的造型，而是将整合后的设计方案同投资分析结果作为选

择方案的考虑依据，以此优选出更适合业主自身发展需求的设计方案。

②特殊构造的设计优化：商业项目中通常用裙楼、幕墙及室内空间的

设计来表现其商业性及特殊性，这些项目的好坏对商业项目整体的影

响很大，占据投资很大部分比例，同时是项目施工中问题多发的部位，

利用BIM对其进行设计优化及虚拟建造优化从而有效的节约成本和

缩短工期。

(5)关联性和统一性。BIM信息模型在整个全寿命周期中各阶段

对信息数据的处理是按照施工进行程度传递的，无需重复输入，并保

持高度的统一性。各阶段的信息数据具有相互关联性，当对模型中数

据信息进行变更时，与之关联的所有数据信息都会及时更新，BIM对

信息数据的关联性和统一性保证了信息模型的准确和完整。

以上特性使得BIM能够满足建筑生命期信息管理的要求。成功的

BIM应用将给建筑工程项目带来如下优势：能够促进各参与方之间的

交流，在节约成本、保证工程进度、提高产业效率和质量安全管理能

力以及建筑的运营维护等方面均具有重要的应用价值。

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三、假如我们已在项目中运用了BIM技术

假如我们在哈投大厦项目中成功运用了BIM技术：

(1)在方案设计中，应用BIM技术可对项目整体以及局部进行

定量分析，如日照、采光、通风及声学模拟，确定建筑最佳尺寸及摆

放角度，使得建筑最大地获得日照、采光，并增加通风性，同时还可

以提前发现现场出现的大堂在冬季采暖不够、电梯井噪音刺耳等问题。

(2)在施工图设计中通过BIM技术可以使设计周期缩短20%；

可实现各专业施工图碰撞检查；可最大程度避免设计失误(如多专业

施工图及报批图不一致、建筑图与幕墙图不一致、电梯冲顶高度及机

房高度不够等问题)和缺项漏项(装修表不全，无室外风井、泄压井、

烟囱、无障碍通道、挡水台等做法，缺细部尺寸标注)，估计可节省50%

的变更签证费，约600万元；可模拟场景应用，对每个房间进行肉眼

可见的体验，这样能极大地对建筑功能分区、层高设置、柱位摆放、

通行路线、房间尺寸等方面进行优化，土曾强了未来的宜居性：a.通过对

综合管网的优化，进一步降低层高，减少土方挖掘量和建筑成本，b.

对大堂的使用情况和未来的租赁情况进行模拟，优化防火分区及厨房

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布局，将极大可能避免楼梯的拆改，并增设大型报告厅，C.将避免地下

车库人防门槛不利于通行的问题，&可对塔楼部分的柱位进行优化，使

塔楼空间利用度更高，e.优化管井内部布局，可避免管道摆放不下或浪

费的问题。

(3)在造价控制中，利用BIM技术我方可对钢筋量及其他建材

量严格监测，在结构优化单位的紧密配合下，可节省大量资金；提供

更为精确、更为全面的工程量，并极大地缩短工程量计算时间，有利

于我方的造价控制。

(4)在施工过程中，利用BIM5D模型可以方便快捷地进行施

工进度模拟和资源优化，施工进度计划绑定预算模型之后，基于BIM

模型的参数化特性，以及施工进度计划与预算信息的关联关系，可以

根据施工进度快速计算出不同阶段的人工、材料、机械设备和资金等

的资源需用量计划，合理安排垂直运输计划，在此基础上，工程管理

人员可以通过形象的4D模型科学合理安排施工进度，能够结合模型

以所见即所得的方式进行施工流水段划分和调整，如合理安排装修与

幕墙分包之间的工序、在设备就位之前合理安排二次砌筑等。还可将

需与我方协商的事情提前提出，给我方充足的时间下决定，这样既能

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提高工程质量，保证施工安全，又可以降低工程成本。

(5)在付款过程中，传统的造价模式下，建筑信息都是基于

2D-CAD图纸建立的，工程进度、预算、变更等基础数据分散在工程、

经济、技术等不同管理人员手中，在进度款申请时很难形成数据的统

一和对接，导致工程进度计量工作难以及时准确，工程进度款的申请

和支付结算工作也较为繁琐，致使工作量加大而影响其他管理工作的

时间投入。正因如此，当前的工程进度款估算粗糙成为常态，最终导

致超付，甲乙双方经常很多时间在进度款争议中，并因此增加项目管

理的风险。BIM技术的推广与应用在进度计量和支付方面为我们带来

了便利。BIM5D可以将时间与模型进行关联，根据所涉及的时间段自

动统计该时间段内的工程量汇总，并形成进度造价文件，为工程进度

计量和支付工作提供技术支持。

(6)在竣工结算中，因每一次改动都会体现在BIM系统中，节

省了多部门多领导循环确认的过程，也节省了审计单位、施工单位再

次建模的过程，大大加快了的结算进度。有效避免了工作量大、审核

审定不透明、审核结果与现场不符的问题，如在总包土建结算中，常

常一件事情改了很多次，我们可以从BIM模型清楚地知道哪一版施工

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哪一版未施工，而不用到处问，在幕墙算量中，直接运用BIM统计功

能计算工程量，避免了繁琐的手算过程，也不用参考没有权威性的石

材下料单。

(7)在租售过程中，三维模型的展示优于二维平面图的展示，

能更精确显示层高及与周围环境的关系，拥有非常好的产品信息透明

性，可以给国开行、中石油等租户带来最贴近实际的体验。同时BIM

技术能提供各类唯一的面积参数，而不是由总工办和物业重复多次的

核对面积，减少了大量工作量。针对于销售方面，应用BIM技术可减

少对产品设计及施工的理解时间、减少各部门协调时间、加快销售分

析的时间、降低销售宣传的费用。

(8)在运行维护中，我方物业管理团队，通过可视化模型，都

可实现对设施设备对象基本信息的有效管理，与设备有关的各类信息

将与可视化对象完全对应，只需要在系统中点击相应设备即可获取相

关信息，这样可以增强对建筑内外空间的有效利用。根据设备运行状

况及时安排维护保养与更换计划，可以通过专门的技术将设备的运行

状况与系统连接，设备的运行参数将实时反映在BIM系统中。储存和

记录维护保养的过程，规范步骤和流程并及时积累更新；为决策提供

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各类统计报表信息积累到一定程度后就可用来进行分析，进而生成各

类报表为工作提供决策支持。这样就可以脱离地产公司的专业工程师

独立地对大厦进行管理。

假如我们在哈投大厦项目中成功运用了BIM技术，

也许总投资能减少10%或更多，

假如我们在哈投大厦项目中成功运用了BIM技术，

也许工程部就不用亲自上前线去排水，不用天天追赶工期和进度，

假如我们在哈投大厦项目中成功运用了BIM技术，

也许经济部就不用与总包、与幕墙、景观、精装修费那么多口舌，

也不用一直对着电脑建模、再建