摘要：建筑工程是百年大计，随着近年来建筑业的快速发展，越来越多的问题浮现在了建筑企业的面前。其中，包含了质量方面的，安全方面的，进度方面的，图纸整合等方面的诸多问题。而BIM的出现正好能协助解决这些问题。BIM 一般来说有三大特性，他们分别是模拟性、三维可视化性和信息协同性。BIM 通过这些年的发展和沉淀，目前在国内已经拥有了相对较好的政策环境。而且其技术措施也日益成熟。本文基于 BIM信息技术，分析了如何在建设工程领域解决各方面的问题。
关键词：建筑工程；BIM技术；实际应用
1、BIM的定义
BIM是Building Information Modeling的英文缩写，中文意思指的是“建筑信息模型”。是建筑学、工程学及土木工程的一种新工具。[1]
我国住房城乡建设部对 BIM 的定义：建筑信息模型是在建设工程及设施全生命期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称。[2]
美国国家建筑信息模型标准认为 BIM 是一个设施物理和功能特性的数字化表达，是一个设施有关信息的共享资源，从而为其全生命周期的各种决策构成一个可靠的基础，这个全生命周期定义为从早期的概念一直到拆除。[3]
2、BIM的技术特点
从BIM的出现到现在的实际运用，可以总结出BIM技术有三维可视化性、信息协同性和模拟性三大特点。
三维可视化性就是通过一个三维模型，更加直观的表达出建筑物的各种细节。从而让管理者能够在一个形象化的场景下进行操作。而在传统的建筑行业中，主要是依靠二维平面绘图工具来得出的图纸。但其无法反映出建筑物立体结构的情况。而这时，BIM技术的优势就体现出来了，它不仅可以显示出整个建筑的立体轮廓，还能够表达出建筑物内部构件之间的空间关系，从而帮助决策者做出更好的决策。
信息协同性就是通过信息的协调与沟通，可以在工程进行之前先对其他参与方以及其他专业的问题进行一个汇总分析，并在此基础上形成协调数据，输出三维的场景。
模拟性就是将筑物内部的动态关系模拟出来。可以实现对建筑物日照、消防、紧急疏散、周围交通等方面的模拟。此技术同时也可以帮助施工者在施工阶段现场管理进行一个模拟。
3、在传统建筑施工过程中的普遍存在的问题
3.1各专业施工图极易发生冲突
建筑工程项目普遍工作量大，工序复杂，而且一个建筑物单体或构筑物通常包含建筑、结构、机电、幕墙等各专业项目。在现场的实际施工过程中，施工图纸由各专业分别设计各专业图纸，然后再进行图纸会审，因分工合作事前沟通有限，在某些细节问题上，施工图纸就不可避免地出现冲突现象。再加之图纸信息量大，审图时只能靠眼力检查，图纸会审工作量大，很有可能会出现图纸冲突但遗漏现象。再加上工作人员专业不一，使得工作协调出现一定的困难。这样，工程项目的连续性也会因此而受影响，严重时还会造成不同专业的工作人员之间工作出现矛盾，从而影响工程的施工进程与现场和谐。
3.2很难预知工程整体观感效果
在传统的建设工程项目中，都是用的二维平面图纸。只能够看到各个部件在平面上的位置关系，但是在立面关系中只能单纯的靠大脑的想象。在追求建筑质量精细化与外形美观化的现代建筑，建筑工程的观感效果，是工程质量评判的一个重要方面。现在各大建筑公司都慢慢把重点放在了工程观感效果的管理力度以及评判体系中。但是传统的施工技术与管理方法，在施工之前并不能预知到完工之后工程的观感效果。一般在都是在工程完工之后，才发现部分不符合设计意图的地方。
3.3项目中的实际进度很难把控
建设工程的项目都有一个很大的特点，就是项目周期一般都很长。而影响进度计划的因素又有许多，比如自然环境因素，施工资源因素，施工技术因素，人为因素，各种风险因素等等。[4]其中只有有一个环节遭到了影响，那么牵一发而动全身，整个项目的工期都会遭到牵连。从而无法完成合同中的约定。
3.4工程质量要求高，整体控制难度大
一般来说，一栋普通住宅的寿命为70年。要在这70年里保证房屋的整体稳定以及结构安全，需要在质量的监管上花很大功夫的。在项目质量的管理当中，最常用的方法就是PDCA循环理论，可是在实际的施工现场，这一理论也就仅仅体现在了理论层面，无法联系实际运用到实际作业中。现场的质量管理还是停留在质量员和监理的这单一检查中。
3.5现场施工安全隐患多，无法做到全方位监管
由于行业特殊性，建筑工程的施工生产有以下特点：露天及高处作业多、现场交叉作业环节多、手工劳动及繁重体力劳动多、生产工艺和方法多样、施工条件受自然环境影响大、场内人员流动性大等，这些种种特点的组合，使施工现场安全隐患增多，从而导致了安全事故的频发。[5]根据近十年来的统计数据表明，建筑业由于安全引发的亡人事故在我国所有行业中常年列居第二位，仅次于煤炭行业，属于高危产业。而安全事故的频繁发生，又会带来三方面的影响，一是人民生命财产造成了重大的损失，二是给社会造成了巨大的经济损失，三是给国家的声誉带来了严重的影响。
4、BIM在建筑项目中的实际应用
4.1、利用 BIM 技术实现各专业施工图整合
在图纸设计过程中，由于各专业施工图可能并不是都出自同一家设计单位，这样会导致各专业施工图只是在自己专业范围内符合业主一级相应规范及要求，但是将所有专业施工图整合到一块，反应在一个完整的单体时，便会出现各式各样的图纸冲突。而管理者仅凭平面图要在错综复杂的各类图纸中间想象他们的剖面图是极其困难的，再加上建设工程本身就工期紧张，很多项目开始施工前的图纸会审时间也比较仓促，要想发现所有图纸上存在的问题难度偏大。这样也会导致在现场实际施工时，各种各样的图纸问题层出不穷，不但要增加施工变更成本，同时也延误了施工工期。
而利用了BIM技术，就能很好的解决这类问题。相比建筑业这种在开工前依靠组织各专业设计单位进行图纸会审的传统方式，BIM 软件强大的图纸整合能力及碰撞检查能力能更好地将各专业设计图之间进行碰撞检查，从而让冲突问题全面完整地呈现在管理人员的面前，及时提醒参建各方要做出相应的解决办法。BIM 技术高效地解决了传统图纸会审各专业间图纸已发生冲突的情况，也避免了直到现场实际作业时才发现冲突问题的现象。进而也规避了因此类问题造成的不必要成本支出。例如图2.2中反应的，大楼地下停车库内不同管线用不同颜色标记，然后非常清楚的呈现在同一个场景内。给人一种很直观的感受，马上就能判断出各设计图纸间是否有冲突。
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图1 综合管线图
4.2、利用 BIM 可预知观感效果，选择优化方案
在工程施工完成后，经常会出现不符合设计意图甚至有缺陷的地方，这一现象在房建工程中尤为常见，而这些观感效果经常需要整个单一部分放入整体后才能进行评判，万一效果不理想，其返工代价是极其巨大的。出于成本考虑遇到这样的情况，基本上就无法再进行修改。而 BIM 技术能够很好的解决这一问题，如果确定了材料和相关工艺流程，就可在三维模型中生成其在整体背景下的效果图，如果效果图与原有意图不符便可以修改至满意为止或者要求设计出几种不同的方案比选，在可视化的条件下做出最优选择。例如图2是上海某商场的一个自动扶梯设计，按照传统建筑业的方法，管理者只能看到平面图，脑海中还要去想象与周边的一个协调关系，而利用BIM技术后，就很清晰的判断出了几种方法的优劣，快速帮助管理者做出合理的选择。
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图2 自动扶梯方案比选图
4.3、利用 BIM 技术实现进度管理
施工过程中的进度管理是整个项目最重要的环节，也可以说是一个项目的生命线。BIM 技术应用于施工进行管理，项目的管理人员就能在进度计划基础上，与现场的实际施工进度做对比，在发现进度有拖延后可以及时采取合理化的应对方式，来确保项目施工完成。BIM的4D建筑信息模型，是在3D建筑信息模型的基础上，赋予了时间维度。换个说法就是4D建筑信息模型是空间加上时间。BIM的4D建筑信息模型不仅包含3D建筑信息模型的所有信息，还能够以动态的方式展现项目的施工过程，能够让参与方清晰的掌控时间节点。所以，4D建筑模型是建筑工程施工进度管理的重要依据。
在施工进度管理工作开展中，项目管理者需要收集大量的数据信息。在传统的施工进度管理中，管理者也许会在实际进度与计划进度比较中出现一些错误。在基于 BIM 技术的进度管理模式使得管理者可利用信息技术收集进度信息，并对这些信息进行模拟，在此基础上，判断工程施工中可能存在的问题，从而再商定出有效的解决措施。
4.4、利用 BIM 技术优化质量管理
目前，在建筑工程质量领域中运用最多的管理方法就是PDCA循环原理。同时它也是工程项目施工质量管理理论的基础。利用BIM技术可以对PDCA循环原理进行优化，在该理论中的每一个阶段BIM技术均可以发挥作用：
在计划阶段（P），需要由现场负责质量的人员总结上个循环中没有能够解决的质量问题，与此同时也需要确定本次循环应达到的质量目标，并利用BIM模型的可视化和模拟化功能制定质量计划和施工方案等，为下一阶段的具体施工做好准备。
在实施阶段（D），BIM技术的主要是用来指导现场的实际施工，通过在计划阶段应用BIM技术对施工过程进行模拟，可以把握住关键的质量控制点，在实际施工时利用BIM技术的可视化功能实际指导施工，减小质量误差。
在检查阶段（C），现场负责质量控制的人员会根据实际的施工情况与BIM建筑信息模型对比，收集质量信息，找出具体偏差，并形成书面报告，为后续阶段的工作提供具体依据。
在改进阶段（A），需要根据上一阶段的偏差报告来决定是否做出相应调整，如需调整则需利用BIM技术进行合理改进，本次循环未能解决的质量问题会被转至下一个PDCA循环。
通过对PDCA四个阶段的优化，进一步对施工现场的质量进行控制，达到远超预期的效果。
4.5、BIM技术在建筑施工中安全管理的应用
（1）在风险险因素识别方面的应用
建筑项目在施工前，需要提前识别好各类风险因素。通过BIM技术，建筑项目在施工安全管理中包含了施工不同阶段平面布置，施工进度、施工机械等各类信息。这些所有信息都包含在施工的整个过程当中，管理人员可通过BIM技术建立四维模型，形象地呈现出施工现场的方方面面。并及时地识别出施工过程中的潜在风险。根据风险管理的相关条例，对危险源进行科学分类，尽最大的可能减少或者规避潜在的危险因子，从而避免项目出现安全事故。
（2）在制定施工安全管理措施方面的应用
利用BIM技术，可以编制建筑项目安全管理措施。它可以根据不同的管理需求，采取相对应的安全防范措施，从而提高现场施工的安全性。 但是，施工安全管理措施的制定需要由专业素养高且现场实际操作经验丰富的管理人员编制，他们会根据项目的实际施工情况以及项目的特难点，来进行有针对性地编制。在施工现场，安全管理人员通过BIM技术了现场施工的动态，实时调整有关的安全管理措施，通过全过程动态管理确保建筑施工的安全，使得所有措施都真正地得到落实。
（3）在施工安全教育培训方面的应用
由于工人本身的文化素质低下，对于安全的意识明显不足，所以建筑现场对工人的安全教育显的尤为重要。利用BIM技术相较于原来的教育方式可以更好地整合所有工人的三级安全教育信息，并且让这些信息可视化。为了更好地管理施工现场的安全，安全管理人员可以提前对工人进行施工安全的教育与培训，根据不同的工种情况开展不同的培训。利用BIM技术可以使工人深刻意识到不同施工阶段下可能存在的各类不同安全隐患，以及它们对应造成的后果。与原有安全教育不同，以BIM技术为基础的安全教育加入了可视化的模拟场景，可以根据每个工人的具体情况，开展属于自己的个性化教育培训，满足不同教育水平工人的教育需求，具有较强的灵活性，从而可以使得整体上提高作业队伍的安全意识。这样就能够节约在安全方面的教育成本，缩短安全教育的培训时间，能将更多的精力投入到日常施工当中去。
5、结语
在传统的建筑工程中，存在着各种各样的“疑难杂症”。有些利用原有的知识根本无法攻破。但在新型技术BIM出现后，慢慢攻破了一些原本很难解决的难题。在建筑业转型发展中起到了重要而又关键的作用。利用BIM技术，可以在建设工程中各个方面做到优化，从而提高建设项目的管理水平，获得业主的认可，实现效益最大化。
参考文献：
[1] 樊丽坤.浅谈BIM技术对工程造价的影响[J].四川水泥,2015, 000(005):89-89.
[2]罗素娟.基于 BIM 的项目管理精益建造模式研究[J].建筑施工,2017,39(07):1122-1123.
[3]叶凌.P-BIM 推动BIM应用落地[J].工程建设标准化,2014(04):22-27.
[4]李志坚.建筑工程进度影响因素及其控制措施[J]. 建筑设计管理, 2010, 027(002):68-69.
[5]周麟年.关于建筑工程中安全管理的论述[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2012(22).