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BIM 技术发展与应用
1. 概述
1.1 概念
1.1.1 产品（Building Information Model）建筑信息模型，以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关的工程数据模型，BIM 是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。
1.1.2 过程（Building Information Modeling）
建筑信息建模，指建筑信息模型的建模和应用过程；BIM 是一个共享的知识资源，为建筑全生命周期中所有决策提供可靠依据的过程。
1.1.3 管理（Building Information Management）
建筑信息管理，是基于建筑信息模型的先进建筑项目协同工作与管理系统，可以极大提高工程管理的质量和效率。
1.2 BIM 的主要特点（五大优势）
1.2.1 可视化能够同构件之间形成的互动性和反馈性的可视，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。
1.2.2 协调性可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。
1.2.3 模拟性
节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟、4D模拟、5D模拟、日常紧急情况的处理方式模拟
1.2.4 优化性项目方案优化：利用模型提供的各种信息来优化，如几何、物理、规
则、建
筑物变化以后的各种情况信息；
特殊项目的设计优化：给复杂程度高的建筑优化。
1.2.5 可出图性综合管线图（经过碰撞检测和设计修改，消除了相应错误以后）；
综合结构留洞图（预埋套管图）；碰撞检测侦错报告和建议改进方案。
1.3 相关政策
1.3.1 国家政策
（1）2015 年 6 月，住建部发布《关于推进BIM 技术在建筑领域应用的指导意见》要求：到2020 年末，以国有资金投资为主的大中型建筑、申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区集成应用BIM 的项目比率达到90%；
（2）2016 年8 月，住建部发布《2016-2020 建筑业信息化发展纲要》中，要求施工企业研究BIM 应用条件下的施工管理模式和协同工作机制，建立基于BIM 的项目管理信息系统。
1.3.2地方政策
（1）上海
2015年起，选择一定规模的医院、学校、保障性住房、轨道交通、桥梁（隧
道）等政府投资工程和部分社会投资项目进行BIM技术应用试点。到2016年底，建立基于应用BIM技术的项目立项，设计方案、招投标、工程验收、审计和档案等环节的审批和监管模式，探索实现模型化一站式并联审批。到2017年，本市规模以上政府投资工程必须全部应用BIM技术，规模以上社会投资工程普遍
应用BIM技术，申报绿建和勘察设计施工奖项要求有BIM技术
（2）山东
2017年推广应用：大型设计、施工、监理、项目管理等单位普遍具备BIM 技术应用能力；“泰山杯”、省优质结构工程奖等奖项工程在设计、施工阶段应用BIM技术的优先评选；2017年底，基本形成满足BIM技术应用的配套政策和标准规范体系。
2020年全面应用：到2020年，国有资金投资为主的大中型建筑和市政工程全部应用BIM技术，绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区、绿色智慧住区全部应用BIM技术。
1.4发展现状与趋势
1.4.1发展现状
以BIM技术为代表的信息技术能够为建筑业转型升级提供技术支持，同时也为产业生产方式的转变、管理模式的转变提供支撑。调查显示，有41.3%的被调查对象所在的企业BIM应用在专项施工方案模拟，有36.1%的所在企业将BIM 应用在投标方案模拟上，基于BIM的工程量计算应用为29%,基于BIM的碰撞检查应用有25.7%,而基于BIM的预制加工则应用较少仅为10.6%。
图1被调查对象所在企业BIM技术应用范围
1.4.2发展趋势
目前，从BIM技术实践中可以看出，单纯的BIM应用越来越少，更多的是将BIM 技术与其他专业技术、通用信息化技术、管理系统等集成应用，以期发挥更大的综合价值，因此，BlM应用呈现出“BIM+勺特点，“BIM+'应用特点包括五个方面：一是多阶段应用，即从聚焦设计阶段应用向施工阶段深化应用延伸；二是集成化应用，即从单业务应用向多业务集成应用转变；三是多角度应用，从单纯技术应用向与项目管理集成应用转化；四是协同化应用，即从单机应用向基于网络的
多方协同应用转变；五是普及化应用，即从标志性项目应用向一般项目应用延伸。
2. BIM 技术应用
2.1 设计阶段：
方案比选；布局优化；环境模拟；能耗分析,
2.2 投标阶段
模型创建；方案展示；施工模拟；提量计价,
2.3 施工阶段三维场布；模架设计碰撞检查；管线综合；方案展示；进度管控模型算量；阶段核算,
2.4 运维阶段运维模型创建；设备设施运行监控；隐蔽工程管理；应急管理,
3. “BIM+”集成应用
3.1 BIM+PM
PM 是项目管理的英文缩写，是在限定的工期、质量、费用目标内对项目进行综合管理以实现预定目标的管理工作。BIM 与PM 集成应用，是通过建立BIM 应用软件与项目管理系统之间的数据转换接口，充分利用BIM 的直观性、可分析性、可共享性及可管理性等特性，为项目管理的各项业务提供准确及时的基础数据与技术分析手段，配合项目管理的流程、统计分析等管理手段，实现数据产生、数据使用、流程审批、动态统计、决策分析的完整管理闭环，以提升项目综合管理能力和管理效率。
3.2 BIM+云计算
云计算是一种基于互联网的计算方式，以这种方式共享的软硬件和信息资源可以按需提供给计算机和其他终端使用。BIM 与云计算集成应用，是利用云计算的优势将BIM 应用转化为BIM 云服务，目前在我国尚处于探索阶段。
基于云计算强大的计算能力，可将BIM 应用中计算量大且复杂的工作转移到云端，以提升计算效率；基于云计算的大规模数据存储能力，可将BIM 模型及其相关的业务数据同步到云端，方便用户随时随地访问并与协作者共享；云计算使得BIM 技术走出办公室，用户在施工现场可通过移动设备随时连接云服务，及时获取所需的BIM 数据和服务等。
3.3 BIM+物联网
物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议将物品与互联网相连进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。BIM 与物联网集成应用，实质上是建筑全过程信息的集成与融合。BIM 技术发挥上层信息集成、交互、展示和管理的作用，而物联网技术则承担底层信息感知、采集、传递、监控的功能。二者集成应用可以实现建筑全过程“信息流闭环” ，实现虚拟信息化管理与实体环境硬件之间的有机融合。目前BIM 在设计阶段应用较多，并开始向建造和运维阶段应用延伸。
物联网应用目前主要集中在建造和运维阶段，二者集成应用将会产生极大的价值。
3.4 BIM+数字化加工
数字化是将不同类型的信息转变为可以度量的数字，将这些数字保存在适当的模型中，再将模型引入计算机进行处理的过程。数字化加工则是在应用已经建立的数字模型基础上，利用生产设备完成对产品的加工。BIM 与数字化加工集成，
意味着将BIM 模型中的数据转换成数字化加工所需的数字模型，制造设备可根据该模型进行数字化加工。目前，主要应用在预制混凝土板生产、管线预制加工和钢结构加工 3 个方面。一方面，工厂精密机械自动完成建筑物构件的预制加工，不仅制造出的构件误差小，生产效率也可大幅提高；另一方面，建筑中的门窗、整体卫浴、预制混凝土结构和钢结构等许多构件，均可异地加工，再被运到施工现场进行装配，既可缩短建造工期，也容易掌控质量。
3.5 BIM+智能型全站仪施工测量是工程测量的重要内容，包括施工控制网的建立、
建筑物的放样、
施工期间的变形观测和竣工测量等内容。BIM 与智能型全站仪集成应用，是通过
对软件、硬件进行整合，将BIM 模型带入施工现场，利用模型中的三维空间坐标数据驱动智能型全站仪进行测量。二者集成应用，将现场测绘所得的实际建造结构信息与模型中的数据进行对比，核对现场施工环境与BIM 模型之间的偏差，为机电、精装、幕墙等专业的深化设计提供依据。同时，基于智能型全站仪高效精确的放样定位功能，结合施工现场轴线网、控制点及标高控制线，可高效快速地将设计成果在施工现场进行标定，实现精确的施工放样，并为施工人员提供更加准确直观的施工指导。此外，基于智能型全站仪精确的现场数据采集功能，在施工完成后对现场实物进行实测实量，通过对实测数据与设计数据进行对比，检查施工质量是否符合要求。
与传统放样方法相比，BIM与智能型全站仪集成放样，精度可控制在3毫米以内，
而一般建筑施工要求的精度在1~2 厘米，远超传统施工精度。
3.6 BIM+GIS
地理信息系统是用于管理地理空间分布数据的计算机信息系统，以直观的地理图形方式获取、存储、管理、计算、分析和显示与地球表面位置相关的各种数据，英文缩写为GIS BIM与GIS集成应用，是通过数据集成、系统集成或应用集成来实现的，可在BIM应用中集成GIS也可以在GIS应用中集成BIM ,或是BIM与GIS深度集成，以发挥各自优势，拓展应用领域。目前，二者集成在城市规划、城市交通分析、城市微环境分析、市政管网管理、住宅小区规划、数字防灾、既有建筑改造等诸多领域有所应用，与各自单独应用相比，在建模质量、分析精度、决策效率、成本控制水平等方面都有明显提高。
3.7 BIM+3D 扫描
3D 扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形、结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标，具有测量速度快、精度高、使用方便等优点，且其测量结果可直接与多种软件接口。3D 激光扫描技术
又被称为实景复制技术，采用高速激光扫描测量的方法，可大面积高分辨率地快速获取被测量对象表面的3D 坐标数据，为快速建立物体的3D 影像模型提供了一种全新的技术手段。BIM 与3D 激光扫描技术的集成，越来越多地被应用在建筑施工领域，在施工质量检测、辅助实际工程量统计、钢结构预拼装等方面体现出较大价值。
3.8 BIM+虚拟现实
虚拟现实，也称作虚拟环境或虚拟真实环境，是一种三维环境技术，集先进的计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术等为一体，借此产生逼真的视、听、触、力等三维感觉环境，形成一种虚拟世界。虚拟现实技术是人们运用计算机对复杂数据进行的可视化操作，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。BIM 与虚拟现实技术集成应用，主要内容包括虚拟场景构建、施工进度模拟、复杂局部施工方案模拟、施工成本模拟、多维模型信息联合模拟以及交互式场景漫游，目的是应用BIM 信息库，辅助虚拟现实技术更好地在建筑工程项目全生命周期中应用。
3.9 BIM+3D 打印
3D 打印技术是一种快速成型技术，是以三维数字模型文件为基础，通过逐层打印或粉末熔铸的方式来构造物体的技术，综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等方面的前沿技术。BIM与3D打印的集成应用，主要是在设计阶段利用3D 打印机将BIM 模型微缩打印出来，供方案展示、审查和进行模拟分析；在建造阶段采用3D 打印机直接将BIM 模型打印成实体构件和整体建筑，部分替代传统施工工艺来建造建筑。
4. 标准规范
本次课程主要介绍《建筑工程施工信息模型应用标准》，具体内容见附录。
附录
目录
1.总则
2.术语
3.基本规定
4.施工BIM应用策划与管理
5.施工模型
6.深化设计BIM应用
7.施工模拟BIM应用
8.预制加工BIM应用
9.进度管理BIM应用
10. 预算与成本管理BIM 应用
11. 质量与安全管理BIM 应用
2 术语
2.1 建筑信息模型building information model/ building information modeling ( BIM ) 这个术语有两层含义： 1. 建设工程及其设施物理和功能特性的数字化表达，在全生命期内提供共享的信息资源，并为各种决策提供基础信息，简称模型； 2. 建筑信息模型的创建、使用和管理过程，简称模型应用。
2.2 建筑信息模型元素BIM element 建筑信息模型的基本组成单元，简称模型元素。
2.3 模型细度level of development ( LOD) 模型元素组织及其几何信息和非几何信息的详细程
度。
2.4 施工信息模型building information model in construction 在施工阶段应用的建筑信息模型，是深化设计模型、施工过程模型、竣工模型等的统称，简称施工模型。
2.5 P-BIM
基于工程实践的建筑信息模型应用方式
3 基本规定
3.1 施工BIM 应用宜覆盖工程项目深化设计、施工实施、竣工验收与交付等整个施工阶段，也可根据工程实际情况只应用于某些环节或任务。
3.2 施工模型宜在设计模型基础上创建，也可在施工图等已有工程文件基础上创建。
3.3 各相关方宜在施工BIM 应用中协同工作、共享模型数据。
3.4BIM 软件应具备下列基本功能：
1) 模型输入、输出；
2) 模型浏览或漫游；
3) 模型信息处理；
4) 相应的专业应用功能；
5) 应用成果处理和输出。
4 施工BIM 应用策划与管理
4.1 施工BIM 应用策划宜包括下列主要内容：
1) 工程概况；
2) 编制依据；
3) 应用预期目标和效益；
4) 应用内容和范围；
5) 应用人员组织和相应职责；
6) 应用流程；
7) 模型创建、使用和管理要求；
8) 信息交换要求；
9) 模型质量控制规则；
10) 进度计划和模型交付要求；
11) 应用基础技术条件要求，包括软硬件的选择，以及软件版本。
4.2 施工BIM 应用策划宜按下列步骤进行：
1) 明确BIM 应用为项目带来的价值，以及BIM 应用的范围；
2) 以BIM 应用流程图形式表述BIM 应用过程；
3) 定义BIM 应用过程中的信息交换需求；
4）明确BlM应用的基础条件，包括：合同条款、沟通途径，以及技术和质量保障措施等。
4.3各相关方应基于BIM应用策划，建立定期沟通、协商会议等BIM应用协调机制，建
立模型质量控制计划，规定模型细度、模型数据格式、权限管理和责任方，实施BIM应用过程管理。
5施工模型
5.1施工模型可划分为深化设计模型、施工过程模型、竣工模型。
5.2施工模型可采用集成方式统一创建，也可采用分工协作方式按专业或任务分别创建。
项目施工模型应采用全比例尺和统一的坐标系、原点、度量单位。
5.3模型元素信息宜包括：尺寸、定位等几何信息；名称、规格型号、材料和材质、生产厂商、功能与性能技术参数，以及系统类型、连接方式、安装部位、施工方式等非几何信息。
5.4施工模型按模型细度可划分为深化设计模型、施工过程模型和竣工模型。
5.5 土建、机电、钢结构、幕墙、装饰装修等深化设计模型，应支持深化设计、专业协调、施工工艺模拟、预制加工、施工交底等B I M应用。
5.6施工过程模型宜包括施工模拟、进度管理、成本管理、质量安全管理等模型，应支持施工模拟、预制加工、进度管理、成本管理、质量安全管理、施工监理等BIM应用。
5.7施工模型可采用集成方式统一创建，也可采用分工协作方式按专业或任务分别创建。
项目施工模型应采用全比例尺和统一的坐标系、原点、度量单位。施工模型按模型细度可划
分为深化设计模型、施工过程模型和竣工模型。
5.8模型应包括信息所有权的状态、信息的创建者与更新者、创建和更新的时间以及所使用的软件及版本。
5.9模型信息共享前，应进行正确性、协调性和一致性检查，并应满足下列要求：
1）模型数据已经过审核、清理；
2）模型数据是经过确认的最终版本；
3）模型数据内容和格式符合数据互用协议。
6深化设计BlM应用
6.1建筑施工中的现浇混凝土结构、预制装配式混凝土结构、钢结构、机电、幕墙、装饰装修等深化设计工作宜应用BIM技术。
6.2现浇混凝土结构中的二次结构设计、预留孔洞设计、节点设计、预埋件设计等工作宜应用BIM技术。
6.3预制装配式混凝土结构中的预制构件平面布置、拆分、设计，以及节点设计等工作 宜应用BlM 技术。
6.4机电深化设计中的专业协调、管线综合、参数复核、支吊架设计、机电末端和预留 预埋定位等工作宜应用 BIM 技术。
6.5钢结构深化设计中的节点设计、
预留孔洞、预埋件设计、专业协调等工作宜应用 BIM 技术。
6.6在现浇混凝土结构深化设计
BIM 应用中，可基于施工图设计模型和施工图创建土建 深化设计模型，完成二次结构设计、预留孔洞设计、节点设计、预埋件设计等设计任务，输 出工程量清单、深化设计图等。
现浇混凝土深化设计 BIM 典型应用流程
6.7现浇混凝土结构深化设计模型除应包括施工图设计模型元素外， 还应包括二次结构、 预埋件和预留孔洞、节点等类型的模型元素，其内容宜符合表 6-1规定。
现浇混凝土结构土建深化设计模型元素及信息
模型兀素类型
模型兀素及信息 施工图设计模型包括的 元
素类型
施工图设计模型元素及信息。
二次结构 构造柱、过梁、止水反梁、女儿墙、压顶、填充墙、隔墙等。 几何
信息应包括：准确的位置和几何尺寸。非几何信息应包括： 类型、材
料、工程量等信息。 预埋件及预留孔洞 预埋件、预埋管、预埋螺栓等，以及预留孔洞。几何信息应包 括：
准确的位置和几何尺寸。非几何信息应包括：类型、材料等 信息。
节点
构成节点的钢筋、混凝土，以及型钢、预埋件等。节点的几何 信息应包
括：准确的位置、几何尺寸及排布， 非几何信息应包括： 节点编号、节点区材料信息、钢筋信息（等级、规格等）
、型钢信 息、节点区预埋信息等。 6.4现浇混凝土结构深化设计
BIM 交付成果宜包括：深化设计模型、碰撞检查分析报告、
工程量清单、深化设计图等。 6.5机电深化设计中的专业协调、管线综合、参数复核、支吊架设计、机电末端和预留
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预埋定位等工作宜应用
BlM 技术。
6.6在机电深化设计 BIM 应用中，可基于施工图设计模型或建筑、 结构和机电专业设计 文件创建机电深化设计模型， 完成机电多专业模型综合，校核系统合理性，输出工程量清单、 机电管线综合图、机电专业施工深化图和相关专业配合条件图等（图 6-2 ）。
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图6-2机电深化设计 BIM 典型应用示意
6.7机电深化设计模型元素宜在施工图设计模型元素基础上，有具体的尺寸、标高、定 位和形状，并应补充必要的专业信息和产品信息，其内容宜符合表
6-2规定。 表6-2机电深化设计模型元素及信息
专业
模型兀素 模型兀素信息 给水排水 给水排水及消防管道、管件、管道附件、仪表、 喷
头、卫浴装置、消防器具等。 几何信息：
尺寸大小等形状信息。
平面位置、标高等定位信息。 非几何信息： 规格型号、材料和材质信息、
生产丿商、技术参数等产品信
息。 系统类型、连接方式、安装部
位、施工方式等安装信息。
暖通空调 风管、风管附件、风管管件、风道末端；暖通 水管道、管件、管道附件、仪表、机械设备等。
电气 桥架、电缆桥架配件、母线、电气配管、照明 设
备、开关插座、配电箱柜、电气设备、弱电 末端装置等。 7施工模拟 BlM 应用
7.1施工组织中的工序安排、资源组织、平面布置、进度计划等工作宜应用
BIM 技术。 7.2工序安排模拟通过结合项目施工工作内容、
工艺选择及配套资源等， 明确工序间的搭
接、穿插等关系，优化项目工序组织安排。
7.3资源组织模拟通过结合施工进度计划、合同信息以及各施工工艺对资源的需求等， 优化资源配置计划。
7.4平面组织模拟宜结合施工进度安排，优化各施工阶段的塔吊布置、现场车间加工布
置以及施工道路布置等， 满足施工需求的同时，避免塔吊碰撞、减少二次搬运、保证施工道 路畅通等问题。
7.5 建筑施工中的土方工程、大型设备及构件安装、垂直运输、脚手架工程、模板工程 等施工工艺模拟宜应该 BIM 技术。
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7.6 土方工程施工工艺模拟可通过综合分析土方开挖量、土方开挖顺序、土方开挖机械数量安排、土方运输车辆运输能力、基坑支护类型及对土方开挖要求等因素，优化土方工程施工工艺，并可进行可视化展示或施工交底。
7.7 复杂节点施工工艺模拟可优化确定节点各构件尺寸，各构件之间的连接方式和空间要求，以及节点的施工顺序，并可进行可视化展示或施工交底。
7.8 脚手架施工工艺模拟可综合分析脚手架组合形式、搭设顺序、安全网架设、连墙杆搭设、场地障碍物等因素，优化脚手架方案，并可进行可视化展示或施工交底。
8 预制加工BIM 应用
8.1 建筑施工中的混凝土预制构件生产、钢筋工业化加工、幕墙预制加工、装饰装修预制加工、机电产品加工和钢结构构件加工等工作宜应用BIM 技术。
8.2 预制加工单位宜根据本单位实际情况，建立数字化编码体系和工作流程。
8.3 预制加工产品可采用条形码、二维码、射频识别等形式贴标并宜将成品管理物联网标示信息附加或关联到预制加工模型。
8.4 预制加工产品的安装和物流运输等信息应附加或关联到模型。
9 进度管理BIM 应用
9.1 进度计划编制中的WBS 创建、计划编制、与进度相对应的工程量计算、资源配置、进度计划优化、进度计划审查、形象进度可视化等工作宜应用BIM 技术。
9.2 进度计划优化宜按照下列工作步骤和内容进行：
1）根据企业定额和经验数据，并结合管理人员在同类工程中的工期与进度方面的工程管
理经验，确定工作持续时间；
2）根据工程量、用工数量及持续时间等信息，检查进度计划是否满足约束条件，是否达
到最优；
3）若改动后的进度计划与原进度计划的总工期、节点工期冲突，则需与各专业工程师共同协商。过程中需充分考虑施工逻辑关系，各施工工序所需的人、材、机，以及当地自然
条件等因素。重新调整优化进度计划，将优化的进度计划信息附加或关联到模型中；
4）根据优化后的进度计划，完善人工计划、材料计划和机械设备计划；
5）当施工资源投入不满足要求时，应对进度计划进行优化。
9.3 附加或关联信息到进度管理模型，宜符合下列要求：工作分解结构的每个节点均宜附加进度
信息；
1）人力、材料、设备等定额资源信息宜基于模型与进度计划关联；
2）进度管理流程中需要存档的表单、文档以及施工模拟动画等成果宜附加或关联到模
型。
10 成本管理BIM 应用
10.1 施工图预算中的工程量清单项目确定、工程量计算、分部分项计价、总价计算等工作宜应用BIM 技术。
10.2 成本管理中的成本计划制定、进度信息集成、合同预算成本计算、三算对比、成本核算、成本分析等工作宜应用BIM 技术。
10.3 成本管理模型建模一般应遵循下列规定：
1）使用统一的度量单位，并按照约定保留小数点后位数；
2）模型坐标系一般为标准坐标系，图纸正上方为北方，有统一的坐标原点；
3）各专业施工预算模型楼层、施工区块命名一致；
4）模型要轴网清晰，各类构件的标高、尺寸、型号、材料等参数准确，并需要包括工程计价依据、工程价格信息等；
5）若采用前期模型数据，导入后的模型数据应检查、复核。前期模型缺少足够的预算、进度、及施工方案等信息，应根据预算标准、规则、施工总进度计划与施工组织设计等，补充相关数据。
11 质量与安全管理BIM 应用
11.1 建筑工程质量管理中的质量验收计划确定、质量验收、质量问题处理、质量问题分析等工作宜应用BIM 技术。
11.2 建筑工程质量管理中的质量验收计划确定、质量验收、质量问题处理、质量问题分析等工作宜应用BIM 技术。
11.3 质量与安全管理BIM 应用过程中，应根据施工现场的实际情况和工作计划，对危险源和质量控制点进行动态管理。
11.4 在质量问题分析时，应利用模型按部位、时间等角度对质量信息和质量问题进行汇总和展示，为质量管理持续改进提供参考和依据。