4 BIM 技术在杭州某项目建设管理中的应用研究
由于目前杭州 BIM 技术应用的案例缺乏，整合各方力量在项目中共同应用BIM 技术的项目尚属首创，希望通过 BIM 技术对该项目应用研究为 BIM 技术的推广应用提供经验和借鉴。
4.1 项目背景
杭州某项目-余政储出（2011）80 号地块位于杭州未来科技城海创园内，项目用地面积 20461.22 平方米，总建筑面积 79217.71 平方米，其中地上建筑面积 50569.43 平方米，地下建筑面积 28698.28 平方米，主体建筑层数由南向北依次升高，为 7-11 层，地下室 2 层，建筑高度 44.80 米。2013 年 4 月 17 日正式开工，目前主体工程已完成，进入二次装修设计阶段，计划 2015 年建成，是集技术研发、科技创新、科研办公、信息技术及服务配套为一体的综合体项目。
本工程采用钢筋混凝土框架结构，需达到超限高层建筑工程抗震设防要求。该项目建筑效果图见图 4.1.
4.1.1 项目核心团队
浙江浙能科服能源技术有限公司（以下简称业主）、中南建筑设计院（以下简称设计方），浙江省长城建设集团股份有限公司（以下简称施工方），中国联合工程公司（以下简称项目管理方），浙江省工程咨询公司（以下简称监理方），上海鲁班软件有限公司（以上简称 BIM 服务方）。
4.1.2 BIM 启动原因
由于该项目工期紧，任务重，功能复杂，入驻单位多，并且入驻单位的需求不同，客观上要求该项目投资实行严格的概算控制，需要先进科学的管理理念来实施。当时 BIM 技术在国内刚刚起步，通过调研了解到应用 BIM 技术可以有效解决上述难题，是实现建筑信息化、标准化、科学化管理的有效手段。通过 BIM 技术整合各参建方力量，能够更好地实现各方协同合作，能够最大限度的实现该项目投资造价合理、安全质量放心、运行效率最高的工程目标。因此，由业主方组织施工方、监理方对国内目前常用的 BIM 软件进行了实地考察和调研。经了解现存的 BIM 软件都有其不足之处，如国外常用的 Revit 软件，其主要缺陷就是不能把大型建筑单独建模，也不能把各个专业综合到一个模型中，这也限定了该软件的使用，Revit 软件本身在建筑方面不如 ArchiCAD,结构方面不如 Tekla,机电方面不如 Bentley.从调研情况看，美国许多企业针对主流软件 Revit 和 Tekla 都要做二次开发，国内软件由于应用时间不久，应用阶段的侧重点也有所不同，还需要进一步完善。由于本项目已处于施工阶段，通过比选调研了解到上海鲁班公司的 LubanBIM 软件在施工领域应用较多，有在上海中心、上海环球金融中心、苏州现代传媒广场等多个项目中应用的成功案例。2014 年 7 月，由业主方、施工方、监理方三方联合与鲁班公司签署合作协议，正式启动 BIM 技术。
4.1.3 建立多方推进 BIM 的机制
通过整合各参建方的力量共同推进BIM技术在项目建设管理中的综合应用，由业主方牵头，针对各参建方在项目建设管理中的常见问题和面临的困难，从各方对BIM技术的不同需求点出发，使各参建方基于BIM技术建立统一的目标，使各参建方基于BIM技术建立统一的合作共享平台，使各参建方使用统一的BIM软件进行数据信息传递共享，成为更为紧密的伙伴关系，建立一种集成的面向项目全过程的团队组织[41-43].改变原来单一建设主体（业主方/施工方/设计方等）单一角度去研究，BIM 技术不能有效贯彻执行的情况，解决建设项目各参与主体之间理念不统一，信息传递不对称、不及时而增加项目成本，影响工程建设的问题。
4.2 明确目标
各参建方基于 BIM 合作平台建立更为紧密的伙伴关系，借鉴了项目集成交付 IPD（Integrated Project Delivery） 模式的概念，建立一种集成的面向项目全过程的团队组织。美国建筑师学会（AIA 2007）将 IPD 定义为：“一种项目交付方法，即将人员、系统、业务结构和实践全部整合到一个流程中，整合后的所有参与者充分利用智慧才华和实践经验，在项目所有阶段优化与改善项目，为业主增加价值、减少浪费、最大限度地提高项目整体效率与价值”[44].IPD模式突出特点就是要求包括业主、设计方、施工方、咨询方、供应商、各级分包商等在内的项目各参建方在工程项目最初时期就介入项目进行密切的协作，并对工程项目承担责任，直至交付使用。
4.2.1 总体目标
由业主方组织各参建方共同打造目标价值统一、相互尊重信任、团队互利共享、管理文化融合、协同创新决策的合作氛围，改变原来单一建设主体，整合各参建方力量，鼓励项目各方追求项目整体利益而不是个体目标， 各方之间风险共担、利益共享。通过 BIM 技术应用结合施工组织设计、进度实时跟进、安全质量保障、投资全程控制、前沿技术运用等实施原则达到项目交付要求，从而为建设管理标准化制定依据，以实现项目整体价值最大化的总体目标。总结 BIM 在推广过程中的困难和障碍，从而为 BIM 技术在我国的推广应用提供建议。
4.2.2 BIM 应用目标
（1） 安装 BIM 技术软件共享平台即时传递信息数据进行共享分析检查。
（2） 利用 BIM 模型进行功能优化，发现未施工部分各专业图纸的设计问题。
（3） 通过三维可视化模拟发现各专业碰撞问题完成各专业综合优化工作，最大程度减少返工。
（4） 结合虚拟现实模拟施工、管线综合提前发现安装阶段管线排布问题。
（5） 结合 iBan 手机移动，即时传递施工现场情况，保障施工安全和质量，实现基于 BIM 模型的施工资料的结构化管理。
（6） 建立项目运维阶段所需的基于 BIM 模型资料管理数据库。
（7） 建立 BIM 实施团队，建成阶段性 BIM 实训基地，培养 BIM 人才。
由上图 4.2 可以看出，通过整合各参建方组建 BIM 组，会同设计方、BIM技术服务方建立团队合作关系。通过组织架构和文化融合建立风险共担利益共享的团队组织。在建设施工管理过程中，将 BIM 技术纳入其中，整个周期都可以通过精细化的管理手段来完成[45].利用 BIM 模型优化设计，发现碰撞问题，减少返工；BIM 的基础是数据标准，通过软件协同的方式可以保证信息共享与转换，提高质量和效率，实现施工资料的结构化管理；施工过程中的 BIM 模型资料管理数据库可以在后期运维阶段准确及时提供所需的数据信息；选取各方专业人员组建 BIM 实施工作小组，通过 BIM 应用实践，为参建各方培养 BIM 人才。在整个建设管理过程中通过 BIM 技术平台将人员、系统、数据信息、业务结构和实践全部整合到一个流程中，整合后的项目所有参建方人员都将充分利用自身优势和实践经验，基于 BIM 技术支持在项目建设的所有阶段进行优化与改善，为参建各方增加价值、减少浪费、最大限度地提高项目整体效率与价值，实现项目价值最大化。
4.3 制订详细的实施计划
由于本项目启动 BIM 时已进入施工期，地下两层已基本建成，施工进度已出±0.0,因此，各参建方和 BIM 服务方结合现场实际情况制定了 BIM 实施总体计划，具体计划内容如表 4.1 所示：
4.4 建立保障体系
为了更好的推进 BIM 技术在该项目建设管理中的应用，建立完整的保障体系是必不可少的，从组织保障、人员保障、设施设备保障、资金保障几个主要方面建立完善。
4.4.1 组织保障
BIM 团队主要由业主方、施工方、监理方三方负责人组建 BIM 领导小组，项目管理方配合，项目领导小组和设计方在 BIM 技术服务方的支持指导下开展BIM 技术应用工作，领导小组下设工作小组，由各方结合工程现场情况及对 BIM技术的需求，选派土建、安装、水、电、暖等专业技术人员作为工作小组成员，参加 BIM 技术培训，建模及应用落实工作。具体见下图 4.3.
4.4.2 人员保障
BIM 技术在建设管理实施过程中，首先要解决的就是 BIM 工作小组的人员配置问题，各方在人员选择上也遇到了实际困难。那些有经验的专业技术人员往往年纪偏长，计算机应用能力相对较弱，而年轻人员虽然计算机操作能力强，却缺乏专业的施工经验。面对这些难题，BIM 领导小组最终决定从业主、施工、监理、项目管理各参建方中选用年轻员工组建 BIM 工作小组，再由鲁班公司制定整体的培训计划，进行现场 Luban 软件操作培训，掌握基本的建模方法，同时通过向一些有经验的专业技术人员现场跟班，加强施工经验的积累，建立项目的整体建筑 BIM 模型。再由 BIM 技术服务方组织进行模型交底，对全体人员进行应用培训。这样既保障了年轻员工利用计算机操作能力的优势掌握建模知识，后期持续对模型进行更新改进，也保障了有经验的专业技术人员在 BIM 软件平台上通过简单操作完成查看比对分析工作。
4.4.3 设施设备保障
通过购买 Luban 软件在各方人员的电脑上进行安装，保障建立起统一的 BIM技术平台，设定每人的账号及权限，对建模人员配置系统图型识别率高的电脑。
保障参建人员使用智能手机，在手机上安装 iBan 的 APP 软件，各参建方人员（尤其是监理人员）在现场发现的情况可以第一时间通过 iBan 平台拍摄的手机照片及文字传输到 Luban 共享平台上，其他人员可以即时查看。设施设备尺寸规格的保障，需要在模型建立前确定设施设备的供货商，由供货商提供准确的尺寸规格，而这些设施设备绝大部分需要招投标方式来确定，周期较长。因此由业主方牵头，进行实地调研，及时与供货商沟通，收集整理项目中设施设备的相对准确的尺寸规格，对于一些管廊空间狭小、模型中显示无法安装的设施设备及时调整，同时尽量将设施设备招投标工作提前，避免设施设备进场后无法安装就位。
4.4.4 资金保障
各方投入一定的资金作为购买 Luban 软件、设施设备及聘请鲁班咨询顾问的启动资金。保障整个项目执行过程中的资金到位。
4.5 BIM 技术实施过程
根据 BIM 实施计划，整合各参建方力量共同推进 BIM 技术在该项目的应用实施工作。在施工全过程中，可以合理制定工期计划，提前发现影响施工质量的空间碰撞问题，减少返工，节约材料，加强项目施工过程的动态检查，避免潜在的安全风险因素。在现场施工时的支付审核、资金计划、进度管理、建造阶段碰撞检查、方案模拟、虚拟施工指导、材料全过程控制、质量控制、安全控制、项目基础数据协同共享、工程档案资料管理、现场管理等，以及结算期间的结算审计、BIM 竣工模型、竣工档案资料管理等。在施工全过程中，可以合理制定工期计划，提前发现影响施工质量的空间碰撞问题，减少返工，节约材料，加强项目施工过程的动态检查，避免潜在的安全风险因素。
第一步，搭建 BIM 共享平台
通过共同搭建云端服务器，由上海鲁班公司为各参建方安装 LubanBIM 软件，搭建共享平台系统。该系统主要包括资源分析，审核分析、驾驶舱、工程文件管理四部分，共设有进度管理、安全管理、合同管理、物资设备管理、成本管理、质量管理、运维管理等功能模块。业主、施工、监理、项目管理等各参建方能够及时通过 BIM 共享平台传输数据信息，通过电脑、手机等设备实现异地随时查看项目 BIM 模型、图纸及相关数据信息，相关负责人可以随时掌握现场情况，实现信息化、科学化管理。
第二步，BIM 模型建立及设计优化
项目 BIM 工作小组成员在鲁班公司驻现场技术人员的指导下，先分土建、安装两大专业，以地上、地下两部分逐层开始建模，再将各专业图纸录入LubanBIM 系统进行建模，最后汇总形成整体工程的三维模型，整体三维建筑模型见图 4.4 和整体三维安装模型见图 4.5.三维模型建模的过程中，按预算、合同、实际施工三部分的工程量及单价进行导入，所有分部分项及构件都录入了详尽的参数：如材质、型号、尺寸、规格、位置等，因此在三维模型建立后，系统也计算出了整个项目施工方中标后较为准确预算工程量，并可以通过进度计划查看不同时间点的施工模型，计算出各阶段、各部位的总价。对未施工的部分通过三维模型及时进行设计优化。然后将对应的相应施工组织设计方案、合同、文件资料上传作为支撑材料存储在工程文件管理文件夹中。
第三步，碰撞检查指导现场施工在三维模型建立后，通过 BIM 系统的碰撞检查及漫游功能得出碰撞报告，对各专业相互间碰撞构件和位置进行全面了解。再依据报告内容与设计方沟通对设计进行优化，通过反复多次调整相应构件的标高和走向，使碰撞点逐步减少直至所有碰撞点消失，最后我们通过 BIM 软件传输到各专业的二维施工图指导现场施工。对于功能布局一致的区域可以通过样板层的方式进行施工指导，样板层施工完毕后，标准层按照样板层施工，各专业顺利展开，避免了专业间互相交叉影响，减少大量协调工作，保证了工期，避免拆改及浪费。
第四步，协助管线综合方案优化通过三维模型检查管线综合布局情况，建立全尺寸设备的三维模型，对复杂区域进行方案优化，查看出管线交叉碰撞问题，再优化设计后的三维管线综合布置图，导出安装综合排布平面图、剖面图及轴测图[46],对工人进行交底，保证了工期与质量要求，避免返工，满足验收规范。
第五步，提高现场管控能力
监理人员通过 iBan 手机移动设备，对施工现场违反安全、质量要求的不规范行为即时拍照，并可同时通过手机将照片和文字说明传输到 BIM 共享平台上，起到监督检查及时反馈的作用。各方负责人可以第一时间在异地通过平台掌握现场施工情况，提高现场管控能力及效率。
第六步，实现成本的动态管理
BIM 技术能够实现项目成本的动态管理，将项目 BIM 模型数据导入系统中，系统根据选择的模型范围进行工程量分析和造价分析，可以通过合同清单和实际施工数据的量价对比，对材料使用、成本预结算、变更情况预结算等进行精确的计算。BIM 三维模型中的工程量作为项目成本管理的基础数据。在工程发生变更时，技术人员通过改变三维模型里的构件参数，直接得出变更前后的模型对比，可以直观看出前后效果的区别，造价人员依据工程变更前后的三维模型直接计算出工程量的前后对比分析及差异，使工程实现成本的动态管理。
第七步，工程档案资料的管理
通过 BIM 施工模型过程资料的输入，建立模型与各信息数据间的可视化连接，工程竣工后通过导出存储在工程文件管理文件夹中的文件资料，更快更准确的整理出工程竣工档案。在后续运维管理阶段可以通过 BIM 技术系统及时查找设施设备的相关信息，避免人员通过二维图纸及各种机电设备操作手册信息查找不全引起的误操作，给业主和运维人员提供管理便利。通过 BIM 竣工模型可以直观的看到一些隐蔽工程的详细信息，避免由于过去建筑物使用年限过长后，人员更换造成的隐蔽工程资料缺失，由于管线老化引起的安全隐患。对于突发事件的应急管理可以更加及时准确。
