【基于BIM技术的全生命周期工程项目管理探究案例：以某项目为例8500字（论文）】

Abstract第1章绪论1.1研究背景建筑业是我国国民经济的重要组成部分。我国的建筑业在改革开放后得到了快速的发展，产业的规模也在不断的扩张。为国民经济和社会发展做出了重大贡献。但是，长期以来，建筑业的发展是以资源要素投入和规模投资为主，在经济快速发展的今天，建筑业工业化、信息化水平低、监管体制不健全、生产方式粗放、劳动效率低下、能源资源消耗大、科技创新能力差等。因此，国家陆续出台了一系列意见，鼓励与新一代信息技术如BIM，物联网，人工智能，区块链，大数据，推动建筑工业化、数字化、智能化的发展。推动建筑行业的高质量、可持续发展。BIM（BuildingInformationModeling）是建筑业以及整个工程建设领域信息化、工业化的技术手段，它是一个重要的基础设施，在建筑行业的改造和提升中起着举足轻重的作用。BIM是一种基于三维可视化的信息整合与管理技术，该系统信息丰富，可以对整个系统的生命周期进行管理，并可由电脑软件进行直接的分析。应用单元采用BIM建模软件，对建筑物进行建模，包括了建筑的所有构件、设备等几何和非几何信息，并根据施工的不同阶段，进行了深入和扩展。建设、设计、施工、运维、咨询等部门采用一套完整的建筑信息系统，采用统一的建筑信息模型进行设计和施工，可使工程协调，减少差错，节约成本，提高效益，提高工程质量。在项目完成后，运用建筑信息模型进行运营管理，以提高运营效率。尽管BIM所承载的数据可支持工程建设项目全生命周期多学科协作管理，但目前BIM技术的发展主要受政策驱动和业主主导，大多应用于大型复杂项目中，一般小型项目则应用不足，其应用价值主要体现在设计和施工阶段，运维阶段的应用则较少。可见，BIM在项目中的应用范围受限，其价值和效益尚未凸显。建筑工程的施工全过程由业主负责，而施工管理又是整个施工项目的关键环节。在我们国家建设事业兴旺的今天，建设工程项目趋于大体量、规模化、复杂化，传统项目管理工作难度越来越大。业主的工程管理贯穿于工程的各个环节，并不断地向着整个生命周期进行控制。工程项目的生命周期管理是一种由规划、设计、施工、施工等组成的综合过程。运行、维修、拆除的全过程，是当前我国建筑项目管理的发展趋势和主流理念，也是目前在我国建筑业领域全面推广的工程管理模式。信息管理是建设工程建设全过程管理的核心内容，它涉及到信息的创建、管理、共享和利用。并充分挖掘其使用价值。BIM技术的关键在于它的整个生命周期，即信息的整合。基于BIM的项目管理，这对改善项目参与各方的信息分享、促进信息使用、促进项目建设的有效实施具有重要意义。BIM技术与工程项目的管理、BIM技术的应用，将其应用到工程建设的全寿命周期中去，这将是一个非常有价值的工程建设。1.2研究目的及意义就当下来看，BIM技术在整个生命周期中的应用，无论是从政策上，还是从理论上，都将成为今后项目管理和工程项目管理的发展趋势。然而，就目前的研究成果来讲：国外侧重研究BIM技术的应用对项目管理本身的影响，以谋求进一步的深度融合机制。而我国则着重于对BIM技术进行应用，通过对其全寿命的应用进行研究，可以间接地反映BIM技术在全寿命中的优势和应用。在BIM的全寿命过程中，BIM技术的运用还有待于深入的探讨，而BIM技术在全寿命周期中的运用将会给工程的管理带来怎样的现实意义，以及与项目管理融合过程中遇到的障碍。受制于现有建筑行业体制、与BIM相关的标准及规范的完善程度以及BIM技术在全国市场的认知度，再加上国内项目统筹管理水平不高，目前BIM技术在项目中的应用效果与业主的重视程度密不可分，且尚未充分应用于项目全生命周期，因此，BIM的协调性在项目管理中未得到充分体现。鉴于此，本研究将面向业主，系统性研究BIM技术在全生命周期项目管理中的应用内容、工作流程及成果，并在施工阶段重点介绍BIM在项目管理投资控制、进度控制、质量与安全管理中的具体应用方法。新技术与传统体制的碰撞与融合不是一蹴而就的，基于BIM技术的全生命周期项目管理研究任重而道远，本研究旨在为业主掌握BIM技术在全生命周期中的应用及其与项目管理的融合提供借鉴。第2章基于BIM的全生命周期工程项目管理分析第2章基于BIM的全生命周期工程项目管理分析2.1传统项目管理存在的不足伴随先进项目管理理论的发展，传统工程项目管理水平也不断提高，但仍存在一定的不足，具体表现为：（1）工程项目越来越规模化、复杂化，责任划分模糊，组织协调管理困难，工期不易控制，总投资易超出控制范围。（2）针对不同阶段的工程建设，业主可自行委托开发管理和项目管理，不同阶段管理者之间易缺乏必要的沟通与联系；（3）我国的项目管理依然较为粗放，管理水平较低。（4）设计和施工在项目实施阶段往往因缺乏足够的信息沟通和共享导致工作上的不协同、不一致，导致工期延误、费用增加。（5）项目管理多注重建设领域，对设计和供应商方的项目管理比较薄弱。（6）决策阶段、实施阶段及运维阶段分离管理，不利于项目全生命周期整体目标的实现。（7）不同阶段、各参加单位间的缺乏信息传递与共享的平台，不利于项目整体进程的推进。（8）项目管理创新性不足，方法未能适项目环境变化而有所创新。（9）项目管理依赖管理者的经验，缺乏规范化、模块化。2.2全生命周期管理的内涵全寿命管理是指从需求分析，规划，运行，维护，直至整个生命周期结束的整个过程。而在国内，BIM技术的应用主要集中在BIM技术的整个寿命过程中，通过BIM技术的应用来反映其在整个生命过程中的优势和作用。所以，BIM技术在全寿命中的运用还有待于深入的探讨。实施阶段包含实施准备阶段、设计阶段和建设阶段。整个施工项目的整个生命周期都由规划、设计、施工、运维等环节组成。这种思想可以把项目的各个环节结合在一起，把项目的各个环节结合在一起，以整合与分享为中心，根据使用者的需要，准确地定义、规划和决策项目，并在此过程中提供与各方面的联络，从而突破信息的“孤立”，建立一个高效的信息链条，防止信息的遗失。2.3基于BIM的全生命周期工程项目管理的优势本文从BIM技术的特点、传统项目管理的缺陷和整个生命周期管理的内涵等方面分析了BIM技术的应用，可为项目各参与方提供实时沟通的平台，打破传统项目管理存在的信息壁垒与沟通障碍。BIM技术与全生命周期理论的完美融合，可使项目建设从规划、设计、施工、运营等各个环节及时、及时地提供信息，有效地无损传递与充分共享，并在不同阶段充分发挥信息共享优势，服务本阶段以及上下游各阶段的管理，同时，从根本上改变了传统的项目管理模式和合作方式，利用信息化手段，使项目的各个方面都能得到有效的整合和管理，从而使项目的管理工作更加高效、更加完善，从而产生更大的经济效益和价值。第3章BIM在全生命周期工程项目管理中的应用第3章BIM在全生命周期工程项目管理中的应用3.1设计阶段BIM应用在设计阶段，BIM的应用主要是通过3D可视化设计和模拟技术，对绿色建筑进行性能评价和虚拟设计，有利于施工、设计、施工等部门的交流，减少设计误差，提高建筑性能和设计质量。具体的应用项目主要内容有：现场分析、结构特性仿真、设计方法选取、虚拟模拟漫游，建筑结构平面，立面，剖面，面积统计，各专业模型的建立，碰撞检测和三维管线综合，空间优化等。这部分主要介绍了碰撞探测与净空优化的工作过程与结果。3.1.1模型碰撞检测通过对模型的碰撞检测，可以对工程图纸的质量进行检验，该方案可与建筑、结构平面布置及垂直高度协调。以不同职业的建筑图纸设计模式为基础的模型冲突识别，工作程序是这样的：（1）资料的采集和资料信息的正确性；（2）将建筑、结构、给排水、暖通、电气等专业建模整合起来，建立一个完整的建筑信息模型；（3）建立碰撞探测与管道整合的基本原理，对冲突与碰撞进行检验，并完成三维管道的综合。（4）编制碰撞测试报告、管道综合报告、模型修正、碰撞问题的处理。（5）模型碰撞探测的工作流。模型碰撞检测结果，其中，设计模型的改进，碰撞检测报告等。在这份报表中，应当包含有关冲突、整体原理、解决办法、最佳指导等方面的问题。3.1.2竖向净空优化垂直净空的优化能够对不同的专业模式进行综合，对垂直设计的空间进行检测与分析，并对其进行优化，最终得出合理的净高。垂直空间的最佳设置，必须先获得碰撞探测、三维管道综合调整后的各个专业模型，并确定各建筑空间的最小净空要求、吊顶控制线高度等设计信息，具体工作流程如下：（1）收集数据，并对资料的正确性进行核查。（2）明确各主要区域的净空优化，如公共区域、走道、车道上方等。（3）对各个专业进行管道布置模式进行调整，提高净高。（4）对调整后的各个专业模式进行审查。（5）对调整后的各个专业模式及净高进行验证。（6）竖向净空的优化工作。竖向净空的优化结果主要有各专业模型的优化、竖向净空分析报告等。总体上包括了建筑物垂直净空优化的基本原则，管线优化前后的说明，后排布置的优化方案及截面图等。3.2施工阶段BIM应用BIM在施工过程中的运用，主要是通过对建筑信息建模的各学科进行协作，以便于对各种学科或体系的相互矛盾进行分析和查找，从而降低工程建设中的错误。BIM作为一种以工程项目的各种相关信息为基础而构建的数字建筑模型，具有直观、直观的特征，便于项目经理做出准确的决策。该系统能很好地适应工程建设的成本控制与管理，并在很多大型施工企业的工程实践中取得了良好的效果。减少返工和工程频繁变更问题。运用进度控制模式进行了建筑设计的模拟与优化、建筑虚拟构造与优化、进度模拟与优化、资源的调度与优化，对建筑的建设工作具有重要意义。建立了工程造价管理模式，实现了工程量的核算与定价，提高了工程投资的透明度，对工程建设的成本进行了有效的控制。BIM在这一时期的运用，包括施工深化设计，场地规划，方案模拟，虚拟进度与实际进度对比，设备和材料管理，质量和安全管理，竣工模型构建等。这部分重点阐述了工程项目仿真和质量和安全性的工作过程和结果。3.2.1施工方案模拟利用3D模型，可以对工程项目进行可视化模拟，从而提高项目审计的精确度。在进行施工方案仿真之前，必须获取施工模型、施工方案资料，如图纸、进度计划、施工工艺、施工方案、施工资源等内容，具体工作流程如下：（1）收集数据，并核实数据的准确性。（2）根据施工方案资料，创建施工过程演示模型。（3）通过施工模拟、优化施工示范模型，生成模拟示范录像。（4）针对局部复杂的施工区域，进行重难点施工方案模拟，编制方案模拟报告。（5）制作最终方案的示范模型，制作仿真示范录像，制作项目的可行性报告。（6）建筑规划仿真工作流程图。施工方案模拟的结果包括：施工方案演示模型、施工方案模拟视频、施工方案可行性分析等，模型通常需要表达施工活动的顺序、相互关系和影响、施工资源、措施等。3.2.2质量与安全管理运用建筑模式对工程质量和安全进行记录，提高质量、安全的管理效率。在质量和安全管理之前，需要搜集建筑模型或预制加工模型，质量管理方案和计划，安全管理计划。具体工作流程如下：（1）收集数据，并核实数据的准确性。（2）根据质量/安全方案，生成施工质量/安全管理模型。（3）对工地的工程质量和安全状况进行跟踪，及时对工程的品质和安全性进行改进。（4）对产品的品质、安全性问题进行剖析，并在同类问题中累积预测与处置的相关工作。（5）工作程序，保证质量和安全性。质量安全管理的主要内容有施工质量安全管理模式、施工质量和安全评价报表。3.3运维阶段BIM应用BIM在运维阶段的应用，主要是通过对建筑信息模型中的施工和操作信息进行建模，实现对设施、空间、应急等方面的管理，从而达到提升运行速度和维护的目的。在这一阶段，其应用包括：运行管理方案的规划、运行管理系统的建立、运行模型的建立。这部分主要介绍了运行管理模式的建立和运行管理系统的工作过程和结果。3.3.1运维管理模型构建运维管理模型构建应在竣工模型基础上，根据运维管理需求进行模型构建。运维管理模型构建前需收集竣工模型、运维所需数据资料、运维管理模型标准、运维管理数据编码规则。具体工作流程如下：（1）验收竣工模型，并核实竣工模型的准确性。（2）完成模式按照功能要求和数据格式转换为运营管理模式。（3）按照运行管理模式的规范，对运行管理模式进行数据完整性的核查。（4）运维管理模型构建工作流程。运维管理模型构建成果主要为运维管理模型，模型深度和构建一般应符合有关《建模与交付标准》的相关规定。3.3.2运维管理系统搭建运维系统搭建主要是围绕管理单位的运维管理需求，开展功能设计，辅助运维管理开展。建立运维管理模型，运维数据的采集和运维管理方案等内容。具体工作流程如下：（1）收集数据，并核实数据的准确性。（2）确定运维管理功能，以及系统搭建方式。（3）选择系统供应商，搭建运维管理系统。（4）运维管理系统搭建工作流程。运维系统搭建成果包括运维管理系统使用手册、运维管理系统。第4章案例分析-以先进制造园C03-04地块项目为例第4章案例分析-以先进制造园C03-04地块项目为例4.1项目概述4.1.1项目概况临港综合区先进制造园C03-04地块项目，该项目位于上海市新城镇洲德路与滨果路交会处东侧，丹漪路北侧，规划用地在南侧，博艺路规划用地在西侧。该工程占地63319平方米，地上44009平方米，地下19310平方米。，1~3#、5~7#厂房，4#办公配套楼，8#垃圾处理站。图4-1临港综合区先进制造园C03-04地块景效果图4.1.2项目实施重难点分析（1）施工环境条件复杂，紧邻工程施工影响大，管理要求高本工程的施工区域狭小，四周施工条件复杂，与其他单位协调、施工道路、临设布置困难，由于工程建设的条件比较复杂，对工程的环境也有较大的影响，工程建设中要与周边地区接壤，需要技术和现场的协调，同时，在施工高峰时期，需要多个施工单位同时进行，若不能很好的配合，将会对工程的进度造成很大的影响。（2）工程安全风险点众多，安全管理点多面广，难度极大该工程施工场地狭窄，场地环境复杂，施工重大危险源多，场地降水、大型构件吊装、高空作业、多专业立体交叉施工等对保证工程施工安全提出极高要求，由此带来的安全保卫、消防、施工照明、管网管线保护、排水措施、环境保洁、交通运输等一系列安全文明措施要求很高；安保工作非常繁重，在施工高峰期，施工人员在平立面全线铺开，其安全风险较大，给企业的安全工作带来一定的困难。（3）机电设备安装相互关系复杂，管线安装要求高在施工中，由于工程机械设备的复杂程度，使得管道综合平衡技术的实施变得十分困难和重要。在工程建设中，经常会遇到施工单位对设计单位的依赖性，不仅如此，有时候对监理单位的质量验收没有依据，这就是管道综合平衡管理的难点所在。管道综合协调与管理，既不是单纯的设计，也不是完全依靠施工，而是业主组织各单位进行管道的综合平衡，明确设计与深化的接口，以防止边修改边施工边返工的现象。对于机电密集型建筑，如吊顶内污水排水管道的坡度（强制性条文）不容易控制，管理上避免管线冲突和吊顶限制而达不到设计要求的坡度，甚至出现倒坡，因此做好安装前的管线平衡和安装后的实测实量工作非常重要。且本工程工期紧，在机电安装过程中各分包施工交叉作业，对项目管理提出更高的要求。（4）专业工程难特点众多，工程技术管理难度大施工质量控制，工程渗漏，质量和外观控制，钢结构施工质量控制，异形幕墙的加工安装精度控制，多个系统的协调管控，各个专业的系统调试、多个系统的联动调试，所涉及的领域多、面广、相互影响大，对协调、管理、控制工作的要求很高，需要采取特定专项的管控措施。4.2BIM的主要应用内容张江临港公司结合项目实际，引入BIM技术，以BIM咨询单位及项目管理单位组成的BIM管理团队为主导，参建单位共同参与，开展BIM5D为核心的建设工程全生命周期BIM应用模式，实现透明化、精细化高效管理及信息传递的目标。C03-04项目BIM综合应用主要应用点有方案比选、设计阶段建模、机房面积优化、碰撞检查、净高分析、工程量统计、施工阶段建模、施工场地布置建模、机电深化设计，机电出图，机电预留预埋配合，虚拟漫游，4D进度模拟，幕墙深化设计与出图，钢结构深化设计与出图、辅助业主决策、施工信息数据输入、模型更新维护、竣工模型创建等。图4-2净高分析在设计阶段，根据LOD350的精度要求，对园区单体建筑、结构、机电进行全业务BIM建模，其中钢结构模型达到LOD400。并以此模型为基础，在此基础上，利用模型的各个阶段，对各种不同的问题进行处理。规避传统二维设计专业间协调难的缺点，BIM团队对模型进行第一视角的碰撞检查、净高优化和管线综合，在正式施工前已检测出重点碰撞567余处，综合净高从2.4米提升到2.75米，提前发现二维图纸中的设计缺陷和空间盲点。图4-3预留风管洞口图机电、幕墙等专业和钢结构专业的协调是本项目设计管理的重点和难点。充分考虑技术指标、施工工艺、成本控制等多方面需求，通过在钢结构深化设计中链接一次深化完成的机电综合模型、幕墙模型，在构件级别对预留、预理、开孔进行了精确的定位，在加工时完成预留预埋758处，，钢构件废弃率与同类型项目相比降低5%，有效地减少了设计变更和经济签证，避免了由此带来的返工、窝工及管理效率低下等问题。施工阶段利用BIM模型通过与无人机拍摄图片的比对，实时更新，保持一致。定期修改场布模型，提前规划现场，做到文明施工。基于BIM5D技术，准确提供所需各类工程量信息，迅速进行造价计算，并在建设前和竣工前完成项目预算，并作为复核变更签证及付款工程量复核的重要参考数据。图4-4无人机拍摄施工现场图为保证该工程的机电安装工作顺利进行，在施工阶段运用BIM技术进行施工深化设计，对管线布置复杂的机房进行管道安装预演，模拟搭建支吊架；综合考虑现场安装时可能发生的碰撞问题，并制作模拟安装动画，直观的展现管线的安装路径，向建筑工人提供可视化技术知识。图4-5机房管道布置图钢结构的施工是本项目的一个亮点，其采用装配式建造、利用BIM模型全方位管控从工厂加工，物料运输，到现场安装。钢结构吊装采用BIM模型，对钢结构复杂节点的安装方案进行了比较，并对施工过程进行了仿真，并在现场进行了可视化技术交底，确保钢柱安装、框架梁安装、次结构安装，各阶段施工形成流水线作业，充分组织各项资源，保证工程工期的实现。图4-6钢结构吊装模拟在本项目中，BIM模型与现场施工进度控制相结合，保证了项目的顺利完成。在确保施工进度的前提下，注重施工标准化、安全质量、文明环保等施工管理，确保了施工质量与安全。在项目的整个实施中，严格按照工程合同的要求，对项目的成本、进度、质量进行全面的管理。目最终竣工交付前将对BIM模型中构件及设备信息进行录入，以满足未来BIM智慧运维的基础数据需求。