BIM，在建造阶段的全过程应用

文|王永刚 鲁班工程顾问 BIM总监

   陈艳 鲁班咨询 咨询顾问

　　为了实现精细化管理，工程造价管理必须进入过程管控新时代，而BIM技术的引入使得工程造价软件有了质的突破，建筑工程管理信息化、过程化、精细化将成为可能，并不断的得到完善。

　　根据行业内调查研究发现，使用BIM受益最大的是业主，BIM贡献最大的是设计，BIM动力最大的反而是施工。施工企业使用BIM的动力这么大，总结下来主要是以下几方面原因：

　　1)通过BIM展示企业技术实力，增加项目中标率；

　　2)利用BIM提升企业精细化管理，加强企业管控能力，提升项目利润；

　　3)利用BIM技术解决“高、大、难”项目技术问题，加快项目进度，提升项目质量。

　　目前BIM还处于初级阶段，还在不断的完善和调整。但是从目前已经落地的BIM应用来看，BIM已经为施工企业创造了非常大的价值，我们有理由相信，施工企业越早使用BIM，越能在将来更加激烈的市场竞争中掌握先机。

　　下图总结了当前施工企业应用比较多的应用点，主要体现在投标、施工、竣工结算三大阶段，投标阶段中，BIM价值点主要体现为清单核量、不平衡报价、视觉展示辅助投标、BIM技术标的应用等；施工阶段包括图纸问题净高检查、施工场布、材料管理、成本管理、质量安全协同管理等、竣工结算中，BIM则可以进行结算配合，减少少算漏算、竣工资料档案管理等。下文将从投标、施工、竣工结算三个阶段分别详述BIM的应用点。

　　BIM技术在招标阶段的落地应用

　　随着BIM技术的成熟和发展，BIM技术会成为建筑业的“操作系统”，即BIM将全面支持项目甚至企业管理各条线的工作，项目管理和企业管理的很多工作（包括技术类、质量安全管理、成本、现场施工管理、进度管理、资料管理、协同）会在基于BIM的平台上作业，这将使企业的工作更有效率，获得更高的质量、更好的数据管理，更好的协同能力，最后将创造更高的项目价值。

　　施工企业投标阶段的BIM技术应用主要在以下几个方面得到体现：BIM技术提升技术标竞争力；BIM技术帮助施工企业获得更好的结算利润；提升中标率。

　　BIM在招标阶段的应用落地主要集中于以下四方面。

　　清单核量。招标阶段的成本控制，主要环节是需做好招标文件的编制工作，造价管理人员应收集、积累、筛选、分析和总结各类有价值的数据、资料，编制准确的招标文件，特别是与工程造价联系最密切的工程量清单。

　　不平衡报价。招标单位一般给施工单位的投标时间为15~20天。如按传统方式，这么短的时间内，不太可能对招标工程量进行详细复核，只能按照招标工程量进行组价，得出总价以后进行优惠报价。但有了BIM，实现快速准确算量不再是难事。

　　视觉展示、辅助投标。利用BIM模型，通过专业软件进行渲染后，可以进行周边环境漫游，建筑物内部漫游，通过不同角度查看建筑物整体情况。同时BIM模型提供的都是真实尺寸和比例，可以增加人员、绿化、车辆等做参照。

　　BIM在技术标中的应用。施工单位之间相互拼商务标，最后的结局只能是两败俱伤。要想中标，技术标也非常关键，尤其是很多高大难的工程，业主对技术标的要求非常苛刻，技术标的1分相当于商务标的几百万。

　　BIM技术在施工过程中的落地应用

　　BIM技术在整个建造施工阶段有很多应用，如碰撞检查、管线综合、两算对比、虚拟交底、砌体排布等等，各应用点在不同方面、不同程度上为图纸审查、成本分析、施工管理、技术方案等方面带来了工作便利，提高了效率、节约成本等应用带来了价值。

　　1)图纸问题梳理

　　BIM技术全部应用都基于BIM模型，各专业人员借助三维可视化建立的3D模型可发现结构与建筑的矛盾、图纸未标注、尺寸不合理、安装专业自身碰撞点等一系列图纸疑问，将所发现图纸问题分专业、图纸号汇总，通过甲方与设计院沟通，或者直接与设计院沟通，一方面与设计人员及时进行图纸会审排除疑问，使得施工通畅、人员能力提升，另一方面加深了对设计图纸的理解。

　　2)施工场地布置

　　利用BIM技术协助施工场地布置方案的优化，对施工现场中的邻舍、各生产操作区域、大型设备安装，通过3D模型将以动态的方式进行合理布局，最终选择分析最佳方案，为后续施工奠定基础，提高施工效率及质量，从而做到绿色施工、节能减排。

　　借助BIM，进行施工场地的布置，可以提高现场机械设备的覆盖率，降低运输费用及材料二次搬运成本；提升管理人员对施工现场各施工区域的了解，确保施工进度；提升对现场合理布局，增强了绿色施工、节能减排，确保项目目标得以实现；直观形象的提供建设相关单位暂时施工现场安排，提高沟通效率。

　　3)材料管理

　　目前，施工管理中的限额领料流程、手续等制度虽然健全，但是效果并不理想，在配发材料时，由于时间有限及参考数据查询困难，审核人员无法判断报送的领料单上的每项工作消耗的数量是否合理，只能凭主观经验和少量数据大概估计。随着BIM技术的成熟，审核人员可以调用BIM中同类项目的大量详细的历史数据，利用BIM多维模拟施工计算，快速、准确地拆分、汇总并输出任意细部工作的消耗量标准，真正实现了限额领料的初衷。下图显示了基于BIM的材料管理的流程。

　　4)碰撞检查

　　美国建筑行业研究院公布：工程建设行业的浪费率高达57%，而其中因图纸错误导致的设计变更或返工引起的进度延误和成本增加也是司空见惯。随着BIM技术的不断深入应用，发现使用BIM技术可以消除40%的预算外变更，通过及早发现和解决冲突可降低10%合同价格，而消除变更与返工的主要手段是基于BIM技术的碰撞检查。碰撞检查的其价值点主要体现在以下几点：

　　便于施工单位发现问题；

　　便于向设计单位反馈；

　　提前做好预留洞口；

　　便于确认最优方案；

　　便于施工人员和设计人员的沟通；

　　便于向施工班组交待碰撞问题。

　　5)管线综合

　　通过对设计图纸的综合考虑及深化设计，在未施工前先根据所要施工的图纸利用BIM技术进行图纸“预装配”，通过典型的截面图及三维模拟可以直观的把设计图纸上的问题全部暴露出来，尤其是在施工中各专业之间的位置冲突和标高“打架”问题。

　　目前都在施工前，通过BIM技术提前解决“打架”问题，在实际施工中基本做到一次成型，减少了因变更和拆改带来的损失。管线综合价值体现为以下四点：

　　进行方案合理优化，避免材料浪费；

　　建立模型后可出任意平面或剖面图形有利于指导现场施工；

　　为选择综合支架提供方案依据；

　　合理排布避免返工、保证工期。

　　6)施工方案模拟

　　将传统的现场施工方案与BIM技术相结合，通过三维模型对施工方案的模拟，使各项方案得到一个直观的表达、可以让施工管理人员掌握各项施工方案是否能达到施工要求，并及时发现问题做出调整。

　　通过施工方案的模拟，选择最优方案，进一步的明确施工要求及施工标准，保证了工程质量，也为安全文明施工提供了保证。施工方案模拟有如下几种：支撑维护结构拆除方案，综合管线排布、钢筋下料及排布、土方开挖、高大支模查找、二次结构等施工方案进行三维模拟，确保施工目标实现。

　　钢筋下料与排布模拟。现在行业内的钢筋翻样水平参差不齐，较难做到料单即同时满足国家规范又可以节约钢材的目的。而BIM技术提供的钢筋下料与排布方案模拟将很好的解决这个问题。

　　土方开挖方案模拟。利用BIM软件在电脑里面将复杂的基坑、集水井、电梯井的挖土过程进行模拟，可有效解决以往在土方开挖时施工现场管理人员都是凭过往经验来进行土方放坡带来安全事故隐患和开挖的基坑形状难以达到设计的要求的难题。

　　二次结构施工方案模拟。二次结构施工时如果对规范理解不够通彻有可能会遗漏许多构造柱、过梁以及圈梁，造成填充墙与构造柱、过梁、圈梁形成抗震构造体系。解决的办法是依据图纸与规范建立二次结构模型，利用模型的可视化特点解决问题。

　　7)成本管控

　　措施工程量。通过BIM技术提前、准确计算工程施工前和施工过程中非工程实体项目的消耗量，如模板工程量、脚手架工程量等。

　　支付审核。利用BIM技术建立的4D模型，可直接根据形象进度在BIM模型中框图即可完成进度款的汇总，做到对施工企业报的进度款心中有数，快速完成审核，避免超付，堵住成本漏洞。

　　消耗量分析。通过BIM系统对人工、材料和机械台班根据企业特性、工程特点、施工方案进行分析。

　　资金计划。建立的BIM模型跟时间维度相结合，粗的可按单体建筑来定义时间，细的按楼层、按大类甚至按区域和构件来定义时间。通过计划开始时间和计划完成时间的定义，并结合项目造价就可以快速获得每个月甚至每天的项目造价情况。最后结合合同情况，就可以指定整个项目的资金计划。

　　多算对比。将包含成本信息的BIM模型上传到系统服务器，系统就会自动对文件进行解析，同时将海量的成本数据进行分类和整理，形成一个多维度的，多层次的，包含三维图形的成本数据库。

通过互联网技术，系统将不同的数据发送给不同的人。不仅可以看到项目资金的使用情况，还可以看到造价指标信息、查询下月材料使用量，不同岗位不同角色各取所需，共同受益，提高协同效率。从而对所开发项目的各类动态数据了如指掌，能实时掌控动态成本，实现多算对比。

　　8)进度管控

　　通过将BIM模型与施工进度计划相关链，将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D（三维模型+时间维度）模型中，直观、精确地反映整个建筑的施工过程。同时将项目的计划进度与实际进度进行关联，通过BIM技术实时展现项目计划进度与实际进度的模型对比，随时随地三维可视化监控进度进展，对于施工进度提前或者延误的地方用不同颜色高亮显示，做到及时提醒预警，并结合项目造价就可以快速获得每个月甚至每天的项目造价情况。

　　4D施工模拟技术在项目建造过程中合理制定施工计划、精确掌握施工进度，优化使用施工资源以及科学地进行场地布置，对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制，以缩短工期、降低成本、增强项目协同能力、从而提高工程质量。

　　通过进度管控，可及时直观掌握项目计划进展、工期情况，协助项目管理层相应工作协调，计划成本与实际成本的对比，及时获得准确的数据，为施工进度产值控制提供支撑；计划进度与实际进度的模型对比，提前发现问题，保证项目工期；根据BIM进度模型，及时获取准确数据，制定相应的材料计划。

　　9)质量安全协同管理

　　预留洞。在结构施工前利用BIM技术准确定位混凝土的预留孔洞位置，对班组进行可视化交底，避免二次打洞，破坏结构，提高结构施工质量。

　　下料加工。工作面大，工人多的时候，可能会因为交底不清楚，导致质量问题；通过BIM技术优化断料组合加工表，将损耗减至最低。

　　管线综合。集成各专业的BIM模型进行碰撞检查，发现碰撞点后，在安装模型中，通过三维模型调整，再次综合模型，并可导出二维平面图，生成剖面图，指导现场施工。

　　二次碰撞。根据重点部位的结构标高，结合深化后的机电综合排布方案，完成项目建造阶段的各专业（钢构、机电、土建结构等）碰撞检查，发现影响实际施工的碰撞点。

　　方案模拟。利用BIM多维度可视化对重要施工方案进行模拟。项目各方可利用BIM模型进行讨论，调整方案，BIM模型快速相应调整，最终确定最优的施工方案。

　　现场质量安全监控。利用移动终端采集现场数据，建立现场质量缺陷、安全隐患等数据资料，与BIM模型或图纸及时关联，将问题可视化，让管理者对问题的位置及详情准确掌控，在办公室即可掌握质量安全风险因素，及时统计分析，做好纠正预措施，确保施工顺利进行。

　　BIM技术在竣工结算阶段中的落地应用

　　工程竣工结算是建筑施工阶段最后一个环节，直接关系到建设单位和施工企业的切身利益，各参与方给予高度关注，按照竣工结算的一般原则和重点注意事项，结合BIM（建筑信息模型）的优势功能，尝试建立起基于BIM模型的竣工结算审核流程，以期提高对竣工结算依据的全面审查效力，实现竣工结算量价费的精细核算，最终取得全面高效、准确、客观的工程竣工结算成果。

　　1)结算配合

　　BIM模型只有全部准确反映《建设工程工程量清单计价规范》（GB50500--2008）、施工合同（工程合同）、工程竣工图纸及资料、双方确认的工程量、双方确认追加（减）的工程价款、双方确认的索赔、现场签证事项及价款、投标文件、招标文件、其他依据等才能得出一份准确的结算工程量数据。

对于结算容易遗漏设计变更、技术核定单等的问题，在项目现场一般采取的两种办法，一种最传统的办法，从项目开始对所有的变更等依据时间顺序进行编号成表，各专业修改做好相关记录（如下表）。

表2设计变更维护记录表

序号	变更图纸编号	变更内容	变更下达时间	钢筋	土建
1	修改通知单29号	基坑支撑平面布置变更	2013/8/8	已修改	已修改
2	修改通知单30号	基坑支撑平面布置变更	2013/9/2	已修改	已修改
3	S-D/U-3-R2002	根据业主机电专业要求，B3层电梯间隔墙增设洞口	2013/9/13	已修改	已修改
4	S-E/U-3-R0004	根据业主机电专业要求，B3层电梯间隔墙增设洞口	2013/9/13	已修改	已修改
5	……	……	……	……	……

　　传统方法无法快速明确每一张变更单修改的部位；结算工程量复核费时间；结算审计往往要随身携带大量的资料。BIM的出现将改变这些困难和弊端，每一份变更的出现不仅仅依据变更修改BIM模型，并且将技术核定单等原始资料“电子化”，将资料与BIM模型有机关联，通过BIM系统，工程项目变更的位置一览无余，各变更单位对应的原始技术资料随时从云端调取，查阅资料，对照模型三维尺寸、属性，BIM模型是否含变更清清楚楚。下图以某项目集成于BIM系统的含变更的结算模型为例，BIM模型中高亮部位即变更位置，结算人员只需单击高亮位置的构件，相应的变更原始资料即可以调阅。

　　在索赔、签证时将原始的现场照片通过运用iBan移动应用平台及时与模型准确位置进行关联定位，结算时当有人对某签证提出质疑时，可迅速通过BIM系统的iBan图片数据采集平台比较真实“还原事故现场”，让审计或者业主心服口服，施工企业人员在施工过程中积累这类原始素材和资料，为结算提供便利。

　　2)竣工资料管理

　　基于BIM技术的协同管理平台，可将施工管理中、项目竣工和运维阶段需要的资料档案（包括施工班组成员信息、验收单、合格证、检验报告、工作清单、设计变更单等）等列入BIM模型中，并与模型中的构件一一挂接，实现资料的可追溯性，一旦发生问题，可以在协同管理平台上直接调取与该构件相关的设计、施工、验收、运维等资料信息，及时定位问题发生的位置、分析问题原因，实现问题的可追溯性、责任的明确性。

　　展望

　　虽然目前BIM技术的发展仍处于初级阶段，但是经过近几年的推广，BIM技术在施工企业的应用已经得到了一定程度的普及，在工程量计算、协同管理、深化设计、虚拟建造、资源计划、工程档案与信息集成等方面发展成熟了一大批的应用点。

　　进入大数据时代，BIM技术将彻底解决建筑行业工程基础数据采集整理能力低下的现状，为PM/ERP等各类项目/企业信息化管理系统提供工程项目的基础数据，BIM与企业信息化管理系统的完美结合，将给企业带来更大的价值。BIM技术作为建筑业未来发展趋势，对整个建筑行业的影响是全面性的、革命性的。