BIM应用与项目管理

BIM应用与项目管理

第一章  项目管理的基础知识

1.1项目管理的基本介绍

定义：项目的管理者在有限的资源约束下，运用系统的观点、方法和理论，对项目涉及的全部工作进行有效的管理。

特点：1.普遍性

         2.目的性

         3.独特性

         4.集成性

         5.创新性

         6.组织的临时性和开放性

         7.成果的不可挽回性

内容：1.项目范围管理

         2.项目时间管理

         3.项目成本管理

         4.项目采购管理     

         5.项目质量控制

         6.其他管理

1.2建筑全生命周期管理的基本介绍

建筑全生命周期是指从材料与构件生产、规划与设计、建造与运输、运行与维护直到拆除与处理（废弃、再循环和再利用等）的全循环过程。

建筑全生命周期管理就是对建筑工程项目的生命周期各阶段进行全过程管理，涉及范围、进度、成本、质量、采购、沟通等职能领域的内容。

1.3BIM在项目管理中的作用与价值

 1.3BIM在项目管理中的作用与价值

传统项目管理存在的不足：

Ø       缺少必要的沟通；

Ø       工程项目管理局限于施工领域；

Ø       监理项目管理服务发展缓慢；

Ø       项目管理还停留在较粗放的水平；

Ø       忽视项目全寿命的整体利益；

Ø       不利于精细化和规范化管理；

Ø       造价分析数据细度不够，难以实现过程管理；

基于BIM技术的项目管理优势：

Ø       能实现短周期、全过程对资金风险以及盈利目标的控制；

Ø       对投标书、进度审核预算书、结算书进行统一管理，并形成数据对比；

Ø       提供工程附件管理并为成本测算、招投标等全过程造价进行管理；

Ø       模型保证了各项目的数据动态调整，方便统计、追溯各个项目的资金状况；

Ø       为领导层更充分的调配资源、进行决策创造条件；

Ø       基于4D技术提前发现施工阶段可能出现的问题，提前制定应对措施；

Ø       使进度计划和施工方案最优，指导实际的项目施工；

Ø       充分发掘传统技术的潜在能量，使其更充分、有效地发挥作用；

Ø       实现虚拟现实和资产等技术内容，便于运营维护阶段的管理应用；

Ø       对突发事件（如火灾）进行快速应变和处理，准确掌握建筑物的运营情况。

第二章  BIM在项目管理中的应用与协同

1.业主单位BIM项目管理的应用需求

可视化：

Ø       可视化的投资方案

Ø       可视化的项目管理

Ø       可视化的物业管理

管理：

Ø       招标管理

Ø       设计管理

Ø       工程量快速统计

Ø       施工管理

Ø       销售推广

Ø       运维管理

Ø       空间管理

Ø       决策数据库

2.设计方BIM项目管理的应用需求

Ø       增强沟通

Ø       提高设计效率

Ø       提高设计质量

Ø       可视化的设计会审和参数协同

Ø       可以提供更多更便捷的性能分析

BIM技术可以实现的设计方的需求

Ø       三维设计

Ø       协同设计

Ø       建筑性能化设计

Ø       效果图及动画展示

Ø       碰撞检测

Ø       设计变更

3.施工单位BIM项目管理的应用需求

Ø       理解设计意图

Ø       降低施工风险

Ø       把握施工细节

Ø       更多的工厂预制

Ø       提供便捷的管理手段

BIM技术可以实现的施工单位的需求

Ø       施工模型建立

Ø       施工质量管理

Ø       施工进度管理

Ø       施工成本管理

Ø       施工安全管理

4.监理方BIM项目管理的应用需求

因为监理单位不是实施方，而BIM技术目前尚在实践、探索阶段，还未进入规范化应用、标准化应用的环节，所以，目前BIM技术在监理单位的应用还不普遍。但如果按照项目管理的职责要求，一旦BIM技术规范应用，监理单位仍将代表建设方监督和管理各参建单位的BIM技术应用。

5.供货单位BIM项目管理的应用需求

Ø       设计阶段：提供产品设备全信息BIM数据库

Ø       招投标阶段：匹配符合BIM模型设计要求的产品型号

Ø       施工建造阶段：配合施工单位，完成物流追踪

Ø       运维阶段：配合维修保养、及时更新BIM数据库

6.运维单位BIM项目管理的应用需求

Ø       BIM技术能以更好更直观的技术手段参与规划设计阶段

Ø       BIM技术帮助提高设计成果品质，便于成本测算，为方案设计决策提供意见

Ø       施工建造阶段，运用BIM技术进行竣工验收，保留真实的设备、管线竣工数据模型

Ø       运维阶段，帮助提高运维质量、安全、备品备件周转，配合维修保养，及时更新BIM数据库。

2.2BIM在项目管理中的协同

项目在实施过程中各参与方较多，且各自职责不同，但各自的工作内容之间却联系紧密，故各参与方之间良好的沟通协调意义重大。

BIM时代的协同方式：项目实施过程中，除了让每个项目参与者明晰各自的计划和任务外，还应了解整个项目模型建立的状况、协同人员的动态、提出问题及表达建议的途径。从而使项目各参与方能够更好的安排工作进度，实现与其他参与方的高效对接，避免不必要的工期延误，提高项目管理效率，从而实现项目的可视化、参数化、动态化协同管理。另外，通过基于互联网的BIM协同平台（BIM数据中心）把项目各个参建方纳入到统一的协调管理体系，实现了各信息、人员的集成和协同，大幅提升项目管理效率。

1.明确项目BIM需求

      制定的BIM目标必须是具体的、可衡量的，并且能够促进建设项目的规划、设计、施工和运营成功。

2.编制BIM实施计划

Ø       实施目标

Ø       组织机构

Ø       进度计划

Ø       资源配置

Ø       实施标准

Ø       保障措施

3.基于BIM技术的过程管理

      运用BIM模型中集成的数据可以随时计算进度、成本、资金、物资、资源等各个要素的本期、本年和累积发生数据，与计划数据进行比较，预测项目将提前还是延期完成，是低于还是超过预算完成。

4.项目完结与后评价

定义：项目后评价是指对已完成的项目或规划的目的、执行过程、效益、作用和影响所进行的系统的客观的分析。

结果：每个项目的完成必然给企业带来三方面的成果：提升企业形象、增加企业收益、形成企业知识。

评价的内容：目标评价、效益评价、影响评价、持续性评价、过程评价等方面。

意义：查找项目成败的原因，总结经验教训，提高未来新项目的管理水平；

         为项目投入运营中出现的问题提出改进意见和建议，提高投资效益；

         公正、客观的确定项目决策者、管理者和建设者的工作业绩和存在的问题，进一步提高他们的责任心和工作水平。

第三章  BIM技术在设计阶段的应用

3.1BIM技术应用清单（三控三管一协调）

3.2BIM技术在方案阶段的应用

1.概念设计

Ø       空间设计：空间造型、空间功能

Ø       饰面装饰初步设计

Ø       室内装饰初步设计

2.场地规划

Ø       场地分析

Ø       总体规划

3.方案比选

选出最佳设计方案，为初步设计阶段提供对应的设计方案模型

3.3BIM技术在初步设计阶段的应用

1.结构分析

Ø       通过IFC（工业基础类）或Structure Model Center数据计算模型

Ø       开展抗震、抗风、抗火等结构性能设计

Ø       结构计算结构存储在BIM模型或信息管理平台中，便于后续应用

2.性能分析

Ø       能耗分析

Ø       光照分析

Ø       设备分析

Ø       绿色评估

3.工程算量

Ø       土石方工程算量

Ø       基础算量

Ø       混凝土构件算量

Ø       钢筋算量

Ø       墙体算量

Ø       门窗工程

Ø       装饰工程

3.4BIM技术在施工图设计阶段的应用

1.协同设计与碰撞检查

Ø       协同设计：由流程、协作和管理三类模块组成。设计、校审和管理等不同角色人员利用该平台中的相关功能实现各自工作。

Ø       碰撞检测：基于BIM技术可将两个不同专业的模型集成为一个模型，通过软件提供的空间冲突检查功能查找两个专业构件之间的空间冲突可疑点，软件可以在发现可疑点时向操作者报警，经人工确认该冲突。

2.施工图纸生成

      基于模型自动生成图纸是一种理想的图纸产出方法，理论上，基于唯一的模型数据源，任何对工程设计的实质性修改都将反映在模型中，软件可以依据模型的修改信息自动更新所有与该修改相关的图纸，由模型到图纸的自动更新将为设计人员节省大量的图纸修改时间。施工图生成也是优秀建模软件多年来努力发展的主要功能之一，目前，软件的自动出图功能还在发展中，实际应用时还需人工干预，包括修正标注信息、整理图面等工作，其效果还不十分令人满意，相信随软件的发展，该功能会逐步增强，工作效率会逐步提高。

3.三维渲染出图

      三维渲染图纸同施工图纸一样，都是建筑方案设计阶段重要的展示成果，既可以向业主展示建筑设计的仿真效果，也可以供团队交流、讨论使用，同时三维渲染图也是现阶段建筑方案设计阶段需要交付的重要成果之一。Revit Architecture软件自带的渲染引擎，可以生成建筑模型各角度的渲染图，同时Revit Architecture软件具有3D MAX软件的接口，支持三维模型导出。

3.5绿色建筑设计BIM应用

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度节约资源，节能、节地、节水、节材、保护环境和减少污染，提供健康适用、高效使用，与自然和谐共生的建筑。

1.绿色建筑评价与BIM应用

BIM在绿建设计中应用的两大途径：

Ø       BIM核心模型增加相应信息，在BIM模型创建完成后通过统计功能判定是否达到绿色建筑评价相应条文要求。

Ø       需建筑第三方相关模拟分析软件，进行相应计算分析，根据模拟分析的结果判定是否满足绿色建筑相应条文要求。

绿色建筑评价体系：

Ø       节地与室外环境

Ø       节能与能源利用

Ø       节水与水资源利用

Ø       节材与材料资源利用

Ø       室内质量环境

Ø       提高与创新

2.《绿色建筑评价标准》条文

与BIM实现途径

通过梳理，在绿色建筑评价中，

有22条可以采用BIM方式实现。

如下图所示：

3.基于BIM的CFD模拟分析

      CFD是计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics）的英文简称。是一门采用数值计算方法研究流体流动和传热的学科。其结合了计算机技术、数学、流体力学理论，涵盖的范围非常广泛。简单的说，CFD是一门学科，同时也是一门技术。

BIM模型与CFD计算分析的配合：

Ø       BIM模型配合CFD计算热岛强度；

Ø       BIM模型配合CFD计算室外风速；

Ø       BIM模型配合CFD计算室内通风。

4.基于BIM的建筑热工和能耗模拟分析

（1）建筑热工和能耗模拟分析应用：

Ø       建筑冷/热负荷的计算，用于空调设备的选型；

Ø       建筑设计或改造时，进行能耗分析，优化设计或节能改造方案；

Ø       建筑能耗管理和控制模式的设定，保证室内环境的舒适度，并挖掘节能潜力；

Ø       与各标准规范相结合，设计出符合国家标准或当地标准的建筑；

Ø       对建筑进行经济性分析，使设计人员对各种设计方案从能耗与费用两方面进行比较。

（2）常用的建筑能耗模拟分析软件

目前国内外许多软件工具是以EnergyPlus为计算内核开发的商用计算软件，如DesignBuilder、 OpenStudio、Simergy等。

（3）Simergy基于BIM的能耗模拟

Ø       导入模型

Ø       房间功能及维护结构设置

Ø       模拟基本参数设置

Ø       空调系统设置

5.基于BIM的声学模拟分析

Ø       基于BIM的室内声学分析

    常用声学设计有：Odeon/Raynoise/EASE。

Ø       基于BIM的室外声学分析

    一般用于环境噪声模拟分析的软件是Cadna/A软件。

6.基于BIM的光学模拟分析

Ø       建筑采光模拟软件

      按模拟对象及状态不同，分为静态和动态两类：静态采光分析软件主要有Radiance/Ecotect;动态采光模拟软件主要有Adeline/Lightswitch Wizard/Sport/Daysim,相比前三款，Daysim的计算精度较高。

Ø       BIM模型与Ecotect Analysis软件的对接

      BIM模型与Ecotect Analysis软件之间的信息交换是不完全双向的，即BIM模型信息可以进入Ecotect Analysis软件中模拟分析，反之则只能誊抄数据或者通过DXF格式文件到BIM模型文件里作为参考。从BIM到Ecotect Analysis的数据交换主要通过gbXML或DXF两种格式进行。

3.6Revit应用案例

大学食堂建模过程1

大学食堂建模过程2

需要考虑的问题是在实施阶段用户生产效率的变化。

      下图说明了部署好一套新系统之后出现的状况，用户开始利用新系统时会导致生产效率骤降。随着时间的推移，生产效率将爬升到使用原有系统时的水平；在新技术得到熟练应用后，生产效率水平将稳定在更高点。

BIM系统实施过程中的设计生产效率

第四章   BIM技术在施工阶段的应用

4.1BIM技术应用清单

BIM在施工项目管理中的应用主要分为五个阶段的应用，分别为招投标阶段、深化设计阶段、建造准备阶段、建造阶段和竣工支付阶段。

4.2BIM技术在招投标阶段的应用

1.技术方案展示

BIM在技术方案展示中的应用主要体现在以下几个方面

Ø       碰撞检查

Ø       虚拟施工

Ø       施工隐患

Ø       材料分区域统计

2.工程量计算及报价

      投标方根据BIM模型快速获取正确的工程量信息，与招标文件的工程量清单比较，可以制定更好的投标策略。

4.3BIM技术在深化设计阶段的应用

Ø       专业性深化设计

      内容一般包括：土建结构深化设计、钢结构深化设计、幕墙深化设计、电梯深化设计、机电各专业深化设计（暖通空调、积水排水、消防、强电、弱电等）、冰蓄冷系统深化设计、机械停车库深化设计、精装修深化设计、景观绿化深化设计等。

Ø       综合性深化设计

      综合性深化设计指的是对各专业深化设计初步成果进行集成、协调、修订与校核，并形成综合平面图、综合管线图。

1.管线综合深化设计

Ø       利用BIM技术进行管线碰撞，分析图纸存在的问题

Ø       管线综合平衡深化设计

Ø       综合支吊架设计

Ø       管线综合平衡效果图

2.土建结构深化设计

      基于BIM模型对土建结构部分，包括土建结构与门窗等构件、预留洞口、预埋件位置及各复杂部位等施工图纸进行深化，对关键复杂的墙板进行拆分，解决钢筋绑扎、顺序问题，能够指导现场钢筋绑扎施工，减少在工程施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性。

3.钢结构深化设计

      三维实体建模出图深化设计的过程，基本可分为四个阶段，具体流程如下：

4.玻璃幕墙深化设计

      玻璃幕墙深化设计主要是对于整幢建筑幕墙中的收口部位进行细化补充设计，优化设计和对局部不安全不合理的地方进行改正。

       基于BIM技术、根据建筑设计的幕墙二维节点图，在结构模型以及幕墙表皮模型中创建不同节点的模型。然后根据碰撞检查、设计规范及外观要求对节点进行优化调整，形成完善的节点模型，最后，根据节点进行大面积建模，通过最终深化完成的幕墙模型，生成加工图、施工图以及物料清单。

4.4BIM技术在建造准备阶段的应用

虚拟施工管理在项目实施过程中带来的好处可以总结为以下三点：

Ø       施工方法可视化

虚拟施工使施工变得可视化，随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，同时进行有效的协同，施工方、监理方、甚至非工程行业出生的业主领导都对工程项目的各种问题和情况了如指掌。

Ø       施工方法验证过程化

BIM技术能全真模拟运行整个施工过程，项目管理人员、工程技术人员和施工人员可以了解每一步施工活动。

Ø       施工组织控制化

施工组织是对施工活动实行科学管理的重要手段，它决定了各阶段的施工准备工作内容，协调施工过程中各施工单位、各施工工种以及各项资源之间的相互关系。

1.施工方案管理

Ø       场地布置方案

      为使现场使用合理，施工平面布置有条理，尽量减少占用施工用地，使平面布置紧凑合理，同时做到场容整齐清洁、道路畅通，符合防火安全及文明施工的要求。

Ø       专项施工方案

      通过BIM技术指导编制专项施工方案，可以直观地分析复杂工序，将复杂部位简单化、透明化，提前模拟方案编制后的现场施工状态，对现场可能存在的危险源、安全隐患、消防隐患等提前排查，对专项方案的施工工序进行合理安排，有利于方案的专项性、合理性。

2.关键工艺展示

对于工程施工的关键部位，如预应力钢结构的关键构件及部位，其安装相对比较复杂，因此合理的安装方案非常重要，正确的安装方法能够省时省费，传统方法只有工程实施时才能得到验证，这就造成了二次返工等问题。基于BIM技术，能够提前对重要部位的安装进行动态展示，提供施工方案讨论和技术交流的虚拟现实信息。

3.施工过程模拟

Ø       土建主体结构施工模拟

       根据拟定的最优施工现场布置和最优施工方案，将由项目管理软件，如project编制而成的施工进度计划与施工现场3D模型集成一体，引入时间维度，能够完成对工程主体结构施工过程的4D施工模拟。

Ø       钢结构部分施工模拟

      针对钢结构部分，因其关键构件及部位安装相对复杂，采用BIM技术对其安装过程进行模拟，能够有效帮助指导施工，同土建主体结构施工模拟过程一致。

4.5BIM技术在建造阶段的应用

1.预制加工管理

Ø       构件加工详图

Ø       构件生产指导

Ø       通过BIM实现预制构件的数字化制造

Ø       构件详细信息全过程查询

2.进度管理

      工程项目的进度管理是指对工程项目各建设阶段的工作内容、工作程序、持续时间和逻辑关系制定计划，将该计划付诸实施。

Ø       施工进度计划编制

（1）依据模型，确定方案，排定计划，划分流水段；

（2）BIM施工进度编制用季度卡来编制计划；

（3）将周和月结合在一起，假设后期需要任何时间段的计划，只需在这个计划中过滤一下就可自动生成。

Ø       BIM施工进度4D模拟

利用4D-BIM施工进度模拟软件步骤分为五步：

①将BIM模型进行材质赋予；②制定Project计划；

③将Project 文件与BIM模型链接；④制定构件运动路径，并与时间链接；⑤设置动画视点并输出施工模拟动画。

Ø       BIM施工安全与冲突分析系统

Ø       BIM建筑施工优化系统

Ø       三维技术交底及安装指导

Ø       云端管理

3.质量管理

      工程项目质量管理是指在力求实现工程项目总目标的过程中，为满足项目的质量要求所开展的有关管理监督活动。

BIM在工程项目管理中的关键应用点：

Ø       建模前期协同设计

Ø       碰撞检测

Ø       大体积混凝土测温

Ø       施工工序管理

Ø       高集成化方便信息查询和搜集

4.安全管理

     安全管理（Safety Management）是管理科学的一个重要分支，它是为实现安全目标而进行的有关决策、计划、组织和控制等方面的活动。

BIM在工程项目安全管理中的具体应用：

Ø       施工准备阶段安全控制

Ø       施工过程仿真模拟

Ø       模型试验

Ø       施工动态监测

Ø       防坠落管理

Ø       塔吊安全管理

Ø       灾害应急管理

5.成本管理

      成本控制是企业根据一定时期预先建立的成本管理目标，由成本控制主体在其职权范围内，在生产耗费发生以前和成本控制过程中，对各种影响成本的因素和条件采取的一系列预防和调节措施，以保证成本管理目标实现的管理行为。

BIM在工程项目成本控制中的具体应用：

Ø       快速精确的成本核算

Ø       预算工程量动态查询与统计

Ø       限额领料与进度款支付管理

Ø       以施工预算控制人力资源和物质资源的消耗

Ø       设计优化与变更成本管理、造价信息实施追踪

6.物料管理

     基于BIM的物料管理通过建立安装材料BIM模型数据库，使项目部各岗位人员及企业不同部门都可以进行数据的查询和分析，为项目部材料管理和决策提供数据支撑。

BIM在工程项目物料管理中的具体应用：

Ø       安装材料BIM模型数据库

Ø       安装材料分类控制

Ø       用料交底

Ø       物资材料管理

Ø       材料变更清单

7.绿色施工管理

       要在建筑的全生命周期内实现绿色理念，不仅要在规划设计阶段应用BIM技术，还要在节地、节水、节材、节能及施工管理、运营维护管理五个方面深入应用BIM，不断推进整体行业向绿色方向行进。

BIM在绿色施工管理中的具体应用：

Ø       节地与室外环境

Ø       节水与水资源利用

Ø       节材与材料资源利用

Ø       节能与能源利用

Ø       减排措施

8.工程变更管理

      要工程变更（EC，Engineering Change ），指的是针对已经正式投入施工的工程进行变更。在工程项目实施过程中，按照合同约定的程序对部分或全部工程在材料、工艺、功能、构造、尺寸、技术指标、工程数量及施工方法等方面做出的变更。

经统计分析，使用BIM技术后产生效果的总结：

      首先，可视化建筑信息模型更容易在形成施工图前修改完善，设计师直接用三维设计更容易发现错误并修改。

      其次，BIM能增加设计协同能力，更容易发现问题，从而减少各专业间冲突。

      最后，在施工阶段，用共享BIM模型能够实现对设计变更的有效管理和动态控制。

工程竣工结算作为建设项目工程造价的最终体现，是工程造价控制的最后环节，并直接关系到建设单位和施工企业的切身利益，因此竣工结算的审核工作尤为重要。但竣工结算作为一种事后控制，更多是对已有的竣工结算资料、已竣工验收工程实体等事实结果在价格上的客观体现。

4.6BIM技术在竣工交付阶段的应用

BIM技术在竣工阶段的具体应用如下：

Ø       验收人员根据设计、施工阶段的模型，直观、可视化的掌握整个工程的情况，既有利于对使用功能、整体质量进行把关，同时又可以对局部进行细致的检查验收。

Ø       验收过程可以借助BIM模型对现场实际施工情况进行校核，譬如管线位置是否满足要求、是否有利于后期检修等。   

Ø       通过竣工模型的搭建，可以将建设项目的设计、经济、管理等信息融合到一个模型中，便于后期的运维管理单位使用，更好、更快地检索到建设项目的各类信息，为运维管理提供有力保障。

结语：综上所述，BIM技术在建设工程项目中的推广及应用依旧任重道远，还需大家多多努力！！！

（信息来源：中林设计原创，转载请注明出处）