项目管理中BIM技术的应用与推广_程建华
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施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2012年8月下第41卷第371期
项目管理中BIM 技术的应用与推广
程建华，王辉
（河南理工大学土木工程学院，河南焦作
454003）
［摘要］BIM 技术改变了传统项目管理中信息获取和传递的路径。根据美国Building SMART Alliance 的分类，列出了BIM 在建筑工程行业的25种应用。通过对项目参建方（规划设计单位、业主、施工单位、物业管理单位和建设监理单位）进行分析，推断出建设监理单位作为BIM 技术推广的推手最为合适的结论。并提出了成立BIM 技术服务公司、建设监理单位扩展BIM 咨询业务、BIM 咨询公司扩展建设监理业务、建设监理单位与BIM 咨询公司合并等多种推广方案。
［关键词］信息化；项目管理；BIM ；技术推广；软件租赁［中图分类号］TU717
［文献标识码］A
［文章编号］1002-8498（2012）16-0018-04
Application and Popularization of BIM Technology in Project Management
Cheng Jianhua ，Wang Hui
（School of Civil Engineering ，He ’nan Polytechnic University ，Jiaozuo ，He ’nan
454003，China ）
Abstract ：BIM technology has changed the way people acquire and transmit information in traditional project management．According to classification from Building SMART Alliance in America ，25applications of BIM in architectural engineering have been listed．By analyzing all parties involved in construction projects including building planner ，owner ，contractors ，estate management companies and construction supervision companies ，it was concluded that construction supervision companies are the most appropriate organization to promote BIM technology．Several proposals have also been made including establishment of BIM technology consulting ，expanding current supervision companies ’business to cover BIM consulting ，inclusion of supervision business in BIM consulting and combination of supervision company and BIM consulting．
Key words ：project management ；project management ；building information modeling （BIM ）；technology popularization ；software leasing
［收稿日期］2012-03-01
［基金项目］国家自然科学基金项目（41172244）；河南理工大学博士
基金项目（B2010-83）［作者简介］程建华，讲师，
E-mail ：jianshezhang@vip．sina．com 2011年5月住房和城乡建设部发布的《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》（简称《纲要》）中，在总体目标和专项信息技术应用中9次提到建筑信息模型（BIM ），
并明确指出：“十二五”期间，基本实现建筑企业信息系统的普及应用，
加快BIM 、基于网络的协同工作等新技术在工程中的应用，推动信息化标准建设，促进具有自主知识产权软件的产业化，形成一批信息技术应用达到国际先进水平的建筑企业；在设计阶段探索研究基于BIM 技术的三维设计技术，提高参数化、可视化和性能化设计能力，并为设计施工一体化提供技术支撑；在施工阶段开展BIM 技术的研究与应用，推进BIM 技术从设计阶
段向施工阶段的应用延伸，降低信息传递过程中的衰减；在施工阶段研究基于BIM 技术的4D 项目管理信息系统在大型复杂工程施工过程中的应用，实现对建筑工程有效的可视化管理等。可以说，《纲要》的颁布拉开了BIM 技术在我国项目管理各阶段全面推进的序幕。1
BIM 技术与传统方法的区别
建筑信息模型（building information modeling ，BIM ）是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的“可视化”的数字建筑模型，其中I （information ）是核心，M （modeling ）是载体。信息包括信息的输入、传输和使用，模型主要以3D 模型为基础，可以扩展为4D ，
5D 等多维状态。无论在设计阶段、施工阶段还是使用阶段，建筑都以3D 状态存在。但随着建设技术的发展，建筑模型大致分为3个阶段。
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1）三维构思→三维透视图→三维建筑实体三维构思是指在设计师脑海中准备设计的样子，
三维透视图是指设计师把自己的设想以三维透视图的模型表现出来，当然还要通过语言交流来描述，然后在设计师的指导下建成三维建筑实体。
2）三维构思→二维图纸→三维建筑实体此阶段是当前工程建设的主要形式，设计人员之间交流，设计和业主交流、设计和施工交流、施工和业主交流等各种信息传递主要以2D 图纸和文字形式进行，信息传递形式如图1所示
。
图1
传统信息传递路线
Fig．1
Traditional information transmitting paths
项目建设是多个专业一起参与的活动，专业数量可以从十几个到几十个不等。特别是近100年来，由于电力、空调、通信、数据、安全、智能等技术在建设领域的广泛应用，建设项目的复杂性呈几何级数增加。现在普遍使用的二维CAD 图纸是用图层、
颜色、线型、属性等抽象信息来表达的，所以参建人员之间理解出现偏差在所难免，由此导致的“错漏碰缺”及“设计变更”会更多。
3）三维构思→BIM 模型→三维建筑实体此阶段是建筑行业现阶段努力的目标，设计师们按照业主的要求直接设计成3D 模型，
并可以很直观地进行“错、漏、碰、缺”检查，方便各专业人员之间交流理解。各参与方分别输入自己需要输入的信息，其他后续参与方可以根据需求使用这些信息，保证信息入口的一致性。这样既避免了错误发生的可能，
又节省了重新输入的成本。该阶段信息传递形式与传统形式相比有很大变化，如图2所示。2
BIM 技术可解决的问题
BIM 模型不仅是数字信息的集成，更重要的是对这些数字信息的应用，
并可以用于规划、设计、施工、运营的数字化方法。在建筑工程整个生命周期中，建筑信息模型可以实现集成管理，将建筑物
的
图2
BIM 信息传递路线
Fig．2
Information transmitting paths of BIM
信息模型同建筑工程的管理行为模型进行完美组合，使建筑工程在其整个进程中效率提高、风险降低。2.1
BIM 具有的特性1）可视化
可视化是BIM 的一个固有特性，
BIM 的工作过程就是三维几何信息、构件属性信息（如窗的宽度和高度）和规则信息（如在墙上设置门窗后，墙就自动将洞口体积扣减）的形成过程。让
人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们面前，
所见即所得。2）协调性协调是项目管理工作的重要任务之一，是完成其他目标的重要保障。
3）模拟性
模拟性并不是只能模拟设计出的
建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物，如节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟、施工模拟等。
4）优化性
建筑物复杂程度高到一定程度时，
参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM 及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。
5）可出图性
BIM 通过对建筑物进行可视化
展示、
协调、模拟、优化后，帮助业主出综合管线图、综合结构留洞图（预埋套管图）、碰撞检查侦错报告和建议改进方案。2.2
BIM 技术在项目管理中的应用
美国Building SMART Alliance 的BIM Project Execution Planning Guide Version 1.0在对目前美国AEC 领域的BIM 使用情况进行调查研究的基础上总结出目前BIM 的25种不同应用，包括：维护设计；建筑系统分析；资产管理；空间管理/追踪；灾害
20施工技术第41卷
计划；记录模型；场地使用规划；施工系统设计；数字化加工；三维控制和规划；3D设计协调；设计建模；能量分析；结构分析；日照分析；设备分析；其他分析；LEED评估；规范论证；规划文本编制；场地分析；设计方案论证；阶段规划；成本预算；现状建模。
上述BIM应用有些跨越建设项目规划、设计、施工、运营等阶段的一到多个阶段，有些应用则局限在某个阶段内。BIM规划团队可以根据建设项目的实际情况从中选择计划要实施的BIM应用。
3BIM技术的推广应用
3.1BIM技术在推广应用中存在的问题
3.1.1软件开发费用高
建立和维护BIM模型所使用的软件，目前基本被美国大型软件开发商垄断，承载这些工具的软件都是国外产品，本地化程度不高。国内关于BIM的一些标准、规范尚在制定之中，各个软件公司对BIM 的理解乃至表达的形式都有一定的差异，因此制约了BIM在国内的开发和应用。另一重要方面是在世界范围内建筑业信息化投入比例一直偏低，这在很大程度上造成了建筑行业的生产效率低下。据斯坦福大学的研究成果表明：在过去40年当中，美国建筑行业生产效率指数下降20%左右，而同期的其他非农业的生产效率指数却提高100%以上。我国更是如此，据商务部研究院信息咨询中心研究数据显示，建筑业信息化投入的比例仅有制造业的10%，所以投入不足影响了BIM软件的开发。
3.1.2技术人员缺乏
由于BIM技术的推广应用尚处于初级阶段，应用BIM的项目较少，这就使得业务量比较多的技术人员不愿花费太多精力去学习BIM技术，成为BIM 专家。而业务量少的技术人员由于BIM软件售价过高而无法学习，也不能成为BIM专家。另外，由于BIM专家比较少，聘请费用很高，使得更多项目参与方也不愿意使用BIM技术。
3.1.3软件兼容性差
现有的很多建筑软件需要在不同的操作系统平台上重新编译才可运行，有些软件需要重新开发或是改动较大才能在不同的操作系统平台上运行，对于两层体系和多层体系结构的软件，还要考虑前端和后端操作系统的可选择性。这使用户在利用软件进行操作时产生很大不便。
3.2BIM技术推广历程
BIM的本质是项目信息和项目模型的集成，项目的同一信息只需由某个参与方输入一次，其他参与方便可以共享BIM模型中的所有信息，而不用再从分散的图纸、报表、明细中由人工去收集集成。很多使用BIM技术的项目已经证明，使用BIM技术可以带来好的收益，但如何使用BIM技术可以带来最大收益则带有不确定性，项目的每一个阶段和工作都使用BIM投资回报率不一定最高，项目所有参与方都使用BIM投资回报率也不一定最高，企业和项目不同的实际情况（项目投资、复杂程度、工期、项目团队构成等）才是决定BIM实施方案获得最大投资回报的关键因素。在BIM技术快速发展的今天，要实施普及BIM技术需要沿着下面的路线从零开始，逐步发展。
1）从使用者的角度，由少数人使用BIM到多数人使用BIM再到全员使用BIM。首先由BIM咨询服务公司提供专业服务；其次项目参与各方的技术骨干和管理人员使用BIM；最后所有项目参与人员都会使用BIM。
2）从项目的角度看，首先某个项目的一个工作由BIM完成（如结构分析）；其次某些项目的某些工作由BIM完成；最后所有项目的所有工作由BIM 完成。
3.3BIM技术的推广动力
基于目前的BIM技术和软件工具发展水平，使用BIM技术的项目和掌握BIM技术的专家都很少，二者之间还不能形成良性互动，这需要增加外力来推动BIM技术的推广。
3.3.1规划设计单位
规划设计单位可以作为BIM技术的主要使用者，单独使用BIM可以带来可观的效益，设计师有很高的专业技术水平，只要学习本专业的BIM就可以适应BIM时代的要求。但设计单位不可以作为BIM技术推广的推手，因为设计方参与项目生命周期时间太短，设计结束后，设计方除设计变更时参与外，基本退出后续建设。
3.3.2业主
就项目的生命周期来看，业主是项目的主导者，参与项目设计、建设、使用的全过程。业主可以说是BIM技术的最大受益者，但业主也不可以作为BIM技术的主要推手，因为大部分业主既不懂工程建设技术，也不懂BIM。并且大部分业主的项目建设也是阶段性的、不连续的，如医院要建一座住院楼，学校建一座教学楼等，以后可能很长时间不再搞建设。除非业主是房地产公司或者项目管理公司，业务才可能是连续的，让所有业主都建一个BIM 团队，从投入产出的角度讲也是不划算的。现代专业分工越来越细，业主应该更专注于自己的主业。
3.3.3施工单位
施工阶段占有项目投资的份额非常大，但由于
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招投标阶段已经确定了中标价，施工单位使用BIM 可以收到很好的效益，但和设计单位一样，施工单位也是阶段性参与项目生命周期，施工单位也不可能作为BIM技术推广的重要推手，而只可能是主要使用者。
3.3.4物业管理单位
物业管理单位虽然管理项目的时间最长，但物业管理单位是在设施移交使用以后才介入的，这时BIM的模型及大量信息已经无法获得。
3.3.5建设监理单位
监理单位是唯一在项目移交之前全面参与的非业主单位，且监理单位提供的是智力型服务。监理工程师具有很高的技术、管理、经济、相关法律等各方面的专业知识，具备了使用BIM的基础条件。监理单位的主要工作是受业主委托使项目各阶段的目标能够按要求完成，这和各阶段的参与主体在目标上是一致的。现阶段监理与其他参与方协调困难，主要是由对同一内容理解存在偏差导致的。如果监理使用BIM技术，则很容易沟通且形成一致意见。所以，就工作来说，监理也是有很强的使用BIM技术的意愿。
国家要扶植BIM技术的推广，设计、施工、监理中也是以扶植建设监理效果最为显著。首先，三方中以监理单位的年营业总额最小，且监理费用占总投资的比重很小，投入不多就能产生很大影响；其次，监理行业人才最全，很多监理工程师都是由规划、设计、施工、物业管理等行业的专家经过培训转行而来，而BIM团队需要各方面的专家参与，监理公司组建BIM团队相对容易；第三，对各阶段BIM 模型的建立、修改、维护相对容易，因为监理单位全程参与项目建设，BIM模型的建立、修改、维护及阶段转接都在单位内部完成、减少了不同企业分别建立、维护BIM模型的多重困难，并且监理单位由业主聘请代为管理项目，最后向项目业主移交的成果涉及的专利技术、商业机密等内容最少；第四，BIM 在监理单位广泛使用后，也会使其他项目参与方主动使用BIM技术；第五，建设监理制度在我国是强制性制度，业务扩展相对容易。
3.4BIM技术具体推广方法
3.4.1成立BIM技术服务公司
目前的软件公司没有明显分工，开发、推广、销售一起来。成立BIM技术服务公司后，软件开发公司专注于软件开发，推广销售工作由BIM技术服务公司承担。软件开发公司和BIM技术服务公司以某种形式（如相互控股）形成利益共同体，各自专注于自己的市场。
1）BIM技术服务公司可以轻松解决BIM软件使用权的问题。由于软件开发需要花费大量的人力、物力、财力，所以一般软件使用权的购买价格较高，个人用户大多购买不起，并且现代技术更新很快，软件更新周期很短，软件升级还需要用户缴纳一定的升级费用，巨额的使用费使很多用户不敢使用BIM软件，现在可以选择租赁BIM软件。这样，在用户需要软件的时候向服务公司租用，不但可以解决用户无能力购买软件的问题，也可以使软件租赁费进入项目成本，保证客户利益。同时也保证用户所使用的软件是最新版本的，这更有利于软件的推广应用。这对于软件公司和服务公司来说都是很划算的，因为只有BIM软件的客户群扩大，软件才能卖得更好，并且租赁费还可以带给软件开发企业和服务公司以恒定的资金流，保障了资金链。
2）BIM技术服务公司可以常年为客户提供培训服务。
3）BIM技术服务公司提供劳务出租。根据您的需要，可以为您提供带有软件甚至硬件的劳务出租。这些BIM专家可以帮您解决所有的问题，项目完成后，BIM专家回到服务公司。这既为部分项目参建方节省了培训时间，也避免了人力资源的浪费。
3.4.2建设监理公司扩展BIM咨询业务
首先需要组建BIM服务团队，需要的准备时间较长。但由于建设监理单位技术人才多而全，组建BIM团队相对容易，并且很容易把BIM技术应用到建设监理业务中。
3.4.3BIM咨询服务公司扩展建设监理业务
由于开展监理业务需要非常多的监理人员，且监理资质的升级需要投入更多的资金和时间，所以BIM咨询服务公司扩展建设监理业务比建设监理公司扩展BIM咨询业务更加困难，准备周期更长。由于目前使用BIM技术的项目还很少，且使用BIM技术和聘请BIM咨询服务都不具有强制性，所以扩展业务可能受到影响。
3.4.4建设监理公司与BIM咨询公司合并
这种方法最为快捷有效，可以迅速扩展业务，提高监理服务质量，是4种方法中最好的1种。
4结语
尽管建筑信息模型的理念被提出了十多年，但在世界范围内都还处于推广阶段，还存在很多问题，如BIM软件不够丰富和成熟，信息传输、共享和互用有待提高等。但2D向3D的过渡和升级已经
（下转第60页）
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Bentley Explorer等软件［9］。在三维CAD软件中加入进度控制模块的四维CAD可以加深设计方案对施工进度影响的理解，并比较不同设计方案所需工期，进度管理模块可以发现工作界面的工作冲突，促进业主、设计、监理与承包商之间的合作。四维CAD代表软件有Bentley Systems公司开发的Bentley Navigatort，Balfour Technologies公司开发的fourDscape，Gehry Technoligies公司开发的Digital Project和Commonpointinc公司开发的Common Point Project4D［10］。
3.4.3建立信息交流与共享平台
项目信息门户（project information portal，PIP）是建设工程领域应用较为广泛的信息交流与共享平台，其核心功能是项目成员信息交流、项目文档管理和各参与方的协同工作。项目信息门户按其运行模式可分为PSWS模式与ASP模式。PSWS模式是一个为项目信息管理系统建立的专门网站，项目的主持单位需购买门户的使用许可证，购置门户运行的服务器及相关硬件设施和申请门户的网址，此模式一次性投入费用大，多用于投资规模大的超大型建设工程项目。ASP是由ASP服务商提供的为众多用户和项目服务的公用网站，由于ASP模式一次性投入和维护费用低，适用于中小型工程项目，应用较广泛［11］。
使用比较广泛的项目信息门户主要有Buzzsaw，Constructware，Projectwise，Primavera和Prolog等。
4结语
紧缩工期管理是一个系统工程，只有理清并正确处理各影响要素间关系，制定科学合理的施工组织设计，保证设计质量，防止设计变更干扰，保障资金、劳动力和材料设备三大资源供给，构建主要参与方之间、管理层与作业层之间和谐的人际关系，正确处理进度与质量、安全目标间关系，合理安排工序，构建信息交流与共享机制，应用信息协同技术与工具，建立基于计算机与网络技术的信息交流与共享平台，保证信息畅通，充分发挥各主要参与方的主观能动作用，降低各种不利因素影响，才能克服“工期紧，任务重”所带来的重重困难，实现预定工期目标。
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（上接第21页）
成为开展设计、施工等整个工程生命周期各个流程环节完整实践过程的必然趋势，且发展速度非常快，基于先进三维设计软件的BIM正在给中国的建筑业带来另一场革命。在项目实践方面也已初见成效。在政府、行业协会、软件开发企业、技术服务公司、设计院、建筑院和开发商等共同参与和大力推动下，只要理解了BIM技术能够给工程建设行业以及相关企业带来更大的价值，明确了正确的推广方向，BIM时代的到来只是时间问题。
对于设计师、建筑师和工程师而言，应用BIM 不仅要求将设计工具实现从2D到3D的转变，更需要在设计阶段贯彻协同设计、绿色设计及可持续设计理念。其最终目的是使整个工程项目在设计、施工和使用等各个阶段都能够有效地实现节省能源、节约成本、降低污染和提高效率。
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