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基于BIM5D技术的工程项目全过程管理研究廖晔

发表时间：2021/7/12 来源：《建筑模拟》2021年第3期作者：廖晔

[导读] 在科学技术蓬勃发展的今天，作为第二产业重要组成部分的建筑业从业人员，应该充分利用信息产业革命的丰富成果，加速进行建筑业数字化和信息化转型，使建筑领域产业数字化和数字产业化不断融合，实现我国建筑业高质量发展。BIM5D技术是中国建筑业信息化集成创新应用的重要成果，是能够搭建多类建筑信息模型的综合系统平台。BIM5D技术在我国建筑业的主要应用方式是在三维立体建筑模型的基础上，引入进度模型和成本预算模型

        永州职业技术学院湖南永州 425000
        摘要：在科学技术蓬勃发展的今天，作为第二产业重要组成部分的建筑业从业人员，应该充分利用信息产业革命的丰富成果，加速进行建筑业数字化和信息化转型，使建筑领域产业数字化和数字产业化不断融合，实现我国建筑业高质量发展。BIM5D技术是中国建筑业信息化集成创新应用的重要成果，是能够搭建多类建筑信息模型的综合系统平台。BIM5D技术在我国建筑业的主要应用方式是在三维立体建筑模型的基础上，引入进度模型和成本预算模型，形成的5个维度综合项目管理模型系统，为工程项目管理提供可视化、可量化的协同管理平台，最终实现项目精细管理和企业集约运营，大大提高了工程项目管理的质量，为我国建筑业发展注入了新的活力。
        关键词：BIM技术；5D；项目管理

        引言：建筑信息模型BIM是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。基于BIM技术，建立5D关系数据库，以各WBS单位工程量人机料单价为主要数据进入成本BIM中，能够快速实行多维度成本分析，从而对项目成本进行动态控制。
        1 BIM5D技术定义及发展情况
        1.1 BIM5D技术的定义
        BIM5D=BIM3D+进度管理+商务管理。
        1.2 BIM5D的发展现状
        （1）1.0定制版：满足项目基于BIM的施工过程管理需求；（2）2.0单机版：纯PC端单机应用软件实现多专业模型集成，3D模型进度、成本数据的4D、5D虚拟建造应用；（3）3.0协同版：单机应用升级为“三端一云”的协同应用，增加手机端和网页端应用，覆盖质量、安全等业务；（4）4.0模块化版：实现技术、生产、商务、质量、安全5大业务模块可分可合的应用模式，BIM轻量化模型引擎全面升级，扩展智慧工地硬件集成能力。随着时代的发展及项目实际应用的不断总结，BIM5D技术越来越多元化，已经逐步成为一个项目管理的基本信息化工具。
        2 BIM5D技术在项目全过程管理中的应用概述
        BIM5D技术的应用需要依托计算机技术，在专业的软件平台中操作。由于BIM5D技术是一个整体解决方案，需要不同功能模块在一个兼容性强的平台中协同操作，即将项目在不同阶段所使用的具体功能模块（设计模块、造价模块和施工组织等）在同一平台中实现相互识别与挂接，实现数据的相互利用和同步处理，进而实现工程项目的全过程系统管理。当前，开发BIM5D系统来解决方案平台的国内外企业较多。国内较为常见的有广联达BIM5D、斯维尔BIM5D、鲁班5D－BIM等平台，各平台操作差异不大。为进一步分析BIM5D在应用中存在的问题，本文以广联达BIM5D软件和相关建模操作软件为例，简要介绍BIM5D技术在项目决策、设计、招投标、施工、竣工和运营维护全过程中的应用情况。
        2.1决策阶段
        决策阶段管理工作包括酝酿项目建设意图，编写和报批项目建议书、编制和报批项目的可行性研究报告等项目前期经济和技术论证业务，进而确定项目的定义，为项目的实施指明方向。决策者可以根据BIM建模工程师的初步设计，构建简单的项目实体三维模型，并基于BIM数据库（类似项目形成的造价数据库）对项目进行方案的比选。相对于传统的经济技术分析方法，在决策阶段运用BIM技术，基于三维模型进行技术分析的结果更加直观和准确，同时BIM数据库的持续更新在一定程度上能够保证投资估算的时效性，减小投资估算的偏差，提高决策的效率和可靠度。
        2.2设计阶段
        设计阶段的主要工作是确定各专业的设计图，在此阶段引入BIM技术可将传统的二维平面图纸翻模成高度可视化的BIM三维模型，主要包括建筑模型、结构模型与机电模型。以上模型的构建通常使用Ｒevit系列软件完成。常见的做法是首先在Ｒevit软件中完成建筑和结构模型，然后建立单独的机电模型样板，再将其与Ｒevit的建筑结构模型连接起来，作为绘制机电模型的基础。一般可以在连接之后，将连接进的模型调整为主体视图，然后通过调整视图透明度来保障机电模型绘制时的视野。此外，在设计阶段应充分利用BIM技术三维立体建模的优势，结合使用Ｒevit软件和Navisworks软件进行不同设计过程中的硬碰撞检查、间隙碰撞检查等工作，及时发现重要的设计缺陷，完善设计方案。
        2.3招投标阶段
        招投标阶段项目管理的重点是在设计阶段完成的BIM三维模型绘制的基础上，编制项目施工技术方案和相应造价文件。利用BIM系列软件（BIM施工现场布置软件、BIM模板脚手架设计软件、进度计划软件等）对技术标中的重要施工方案和施工进度计划进行可视化动态模拟，直观展示项目整体部署与配套资源的投入情况，论证施工方案的可行性，并形成技术标文件的关键内容。同时在Ｒevit软件中利用GFC插件将模型文件导出为GFC格式文件，导入广联达造价软件中，识别构件属性，关联定额库，调整生成商务标文件。进度计划软件中形成的进度信息和造价软件中形成的成本信息，经签订合同过程中的协商调整，与三维建筑信息模型共同组成了初步的五维建筑信息。招投标阶段BIM5D技术应用流程。
        2.4施工阶段
        施工阶段是BIM5D技术从设计走向应用的重要环节，是实现BIM技术应用价值关键。

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应用BIM5D技术优化施工管理工作方案，需要在BIM5D操作平台中，导入E5D、igms、ifc、mpp等格式的项目文件，包括项目实体模型信息（GGJ文件、GCL文件、Ｒevit文件）、场地模型信息（GSL文件）、其他模型信息（塔吊、施工电梯等文件）、进度计划（project文件）合同预算和成本预算信息（GBQ文件），通过模型之间的关联、匹配与调整，实现模型之间的挂接，确定最终施工方案，构建具有应用价值的5D建筑信息模型。在此基础上，利用BIM5D软件云系统实现移动应用端、电脑应用端和web端的不同单位、不用岗位项目管理人员协同管理，高效开展施工过程管理工作，主要包括以下内容。
        2.4.1优化施工方案
        应用BIM5D软件平台中碰撞检查功能，设计和施工人员协同在建造之前对工程的土建、工艺设备、管线等进行碰撞检查，消除软、硬碰撞，规划管道预留孔洞，优化管线排布方案，减少项目施工阶段需要返工的可能性。同时施工人员可以利用优化后的三维可视化管线方案，进行工程施工模拟和交底工作，提高与项目各参与方之间的沟通效率。综合考虑总进度计划与整体劳务强度的均衡性，以及场地的合理利用情况，在广联达BIM5D软件平台中对总进度计划进行模拟演示，依据技术方案特点及资源调配负荷合理调整施工流水段。同时利用曲线图，从成本层面对进度计划进行校核，进一步优化施工进度计划。
        2.4.2实时跟踪控制
        施工进度现场工程师利用手机端APP，在施工现场对施工任务的完成情况进行跟踪，将影响项目进度的问题通过BIM5D软件云系统及时上传；电脑应用端BIM工程师在BIM5D平台软件内对现场工程师上传的问题进行进度偏差分析，将分析结果通过BIM5D软件云系统及时上传；最后运用BIM5D软件WEB端对问题数据进行汇总，并直观呈现给管理层，管理层从项目全局出发做出科学的决策，在BIM5D平台中做出相应变更指示，并通过BIM5D软件云系统将命令下达到各岗位工作人员，实现项目进度的实时跟踪控制。
        2.4.3规划落实物资供应计划
        通过物资查询，按照施工时间、部位和进度计划等条件查询物资量，完成人、材、机投入计划的编制，保证在施工过程中能够高效完成物资供应工作，减少人、材、机等资源的浪费，实现精益建造。
        2.5快速精确的成本核算
        一是数据量大。我们在进行项目成本核算时，首先是要将建设项目进行划分，建设项目一般划分为单项工程，即：有独立且完整的设计文件，完工后可以满足正常的生活和使用要求。一个建设项目可以是由一个单项工程构成，也可以是多个单项工程构成，它们是包含关系。继续划分成单位工程，即：将单项工程划分成单位工程，单位工程有独立且完整的设计文件，但是完工后，不能单独满足正常的生活使用要求，例如一个单项工程是一栋教学楼，那么单位工程指的是这栋教学楼的土建部分、安装部分、装饰工程部分。又继续划分，可以将单位工程按照构件位置不同等，划分成为分部工程，例如：土建部分里的土石方工程、桩基础工程、钢筋混凝土工程、楼地面工程、屋面工程等。再继续划分，又可以将分部工程划分成分项工程，这是按施工的工艺及工序的不同等划分得到的。我们的项目在进行成本控制时，是要将每一分钱都细化出来的，所以计算的工程量，实际上就是分项工程的工程量。通过计算分项工程的工程量，再套取价格，汇总后得到项目的造价，相应的组合措施费、规费等，得到项目的总造价。每个单项工程施工阶段都有大量材料、机械、消耗量等费用产生，因此把所有人工费、材料费、机械费和消耗量都计算清楚，数据量巨大。二是涉及部门班组和岗位众多。三是相应分解困难。同种周转材料、人工、机械设备，分解对应到相应专业难度非常高。四是消耗量和资金支付情况复杂。材料供应方面，有的材料进库未付款，有的材料先预付款未进货，有的材料用了未出库，有的材料出了库未用掉的；人工方面，出现先干未付等情况；机械设备周转租赁也有类似情况；专业分包方面，有的项目未签约先干，完工后再谈判确定费用。情况如此复杂，成本项目和数据归集必须要有一个平台支撑，才能做到不重不漏项。
        2.6成本控制与进度款支付管理
        作为成本控制的方法主要有两类，一类是分析和预测项目影响要素的变更的成本控制方法，另一类是控制其各种要素变动成本管理目标的方法。其具体措施是：项目的成本变更控制体系；项目的成本绩效核定度量方法；项目的赢得值管理方法；项目成本其附加计划法；项目成本控制的数据工具。另外，项目不确定性成本控制，通过对其确定性成本分析、以及风险性成本分析和完全不确定性成本分析，使得工程造价可靠。项目不确定性成本的成因有三个方面：一是项目具体活动本身的不确定性；二是材料耗量的不确定性；项目活动价格的不确定性（涨价预备费）。传统计价模式下，工程价款的申请和支付结算工程款程序烦琐，基于BIM能够减少预算的工作量，又可快速地完成工程量的拆分和重新汇总得出数据，为工程价款动态结算工作提供技术支持。BIM技术的应用还将不断扩展，BIM时将改变项目从设计、施工到运维，全寿命周期的管理方式。
        结论：BIM5D技术是BIM功能的进一步拓展，是集成了三维工程实体、进度、成本等信息的5维建筑信息模型技术。通过对BIM5D技术应用情况进行分析，发现运用BIM5D技术将设计模型转变为设计、施工和运营等多种功能相互挂接的复合模型，进而借助该模型实现整个工程项目管理全过程的数字化和信息化，能够直观模拟整个工程项目的实施过程，提升工程项目各参与方的的沟通和决策效率，最终提升整个工程项目管理水平，对建筑业的发展具有重要的价值。
        参考文献：
        [1]何松松，周胜利.基于BIM5D技术的施工项目精细化管理创新[J].项目管理技术，2019，17（10）：83-86.
        [2]苟少清，刘卓，王喜春，于兵.BIM5D技术在绿色施工项目中的应用研究[J].建设科技，2019（16）：26-30.
        作者简介：廖晔（1984—），男，湖南新邵人，硕士，高级工程师。
        基金项目：2020年湖南省教育厅科学研究项目：BIM5D技术融入智慧建设的路径及实践（项目编号20B591）；