BIM技术在项目全生命周期管理中应用价值研究

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业论文BIM技术在项目全生命周期管理中的应用价值研究摘要随着技术经济的高速发展,工程项目逐渐具有建设周期长、施工难度高、参与单位众多的特点。因为目前运用的管理方法和施工技术的局限性,所以导致工程项目的建造效率低,从而影响了整个建筑行业的工作效率。我国建筑领域引入BIM技术后给建筑业带来了一次新的革命,引起了从业人员的高度关注。BIM技术在项目的全生命周期管理中也起到了积极作用,应用范围涵盖了设计阶段、施工阶段和运营维护阶段,通过改变管理者之间的合作方式和组织结构,进而使项目的多个参与方更高效的协同合作。虽然从业人员在实践中积累了大量的经验,但目前行业内对BIM技术应用还存在大量难题。本文总结了BIM技术在项目的设计、施工、运营和维护管理阶段的应用，并分析了在项目中使用BIM技术的优势和障碍。找出目前BIM技术在项目全生命周期应用不完善的主要原因,并提出改进措施和建议。

关键词：BIM技术；全生命周期；优势及障碍；措施与建议AbstractWiththerapeddevelopmentsoftechnologyandenjoy,engineeringprojectsgraduallyhavethecharacteristicsoflongconstructionperiod,highconstructiondifficulties,andmanyparticipatingunits.Becausethelimitationofthecurrentmanagemethodandconstructiontechnique,theconstructionefficiencyanengineeringprojectislow,whichaffecttheworkefficiencyoftheentireconstructindustry.TheintroductionofBIMtechnologyinthefieldsofconstructioninChinahasbroughtanewrevolutiontotheconstructionsindustry,whichhasarousedgreatsconcernfrompractitioners.BIMtechnologyalsoplaysanactiveroleintheproject'sfulllifecycle.Offapplicationcoverthedesignphase,constructionsphase,andoperationsandmaintenancephases.Changesthecooperationmodeandorganizationalstructurebetweenmanager,multipleparticipationintheprojectisachieved.Althoughpractitionershaveaccumulatedaloofexperienceinpractice,therearestillalotofdifficultiesintheapplicationsofBIMtechnologyintheindustry.ThispaperanalyzestheapplicationofBIMtechnologyineachstageoftheproject'sfulllifecycle,studiestheadvantagesandobstaclesofusingBIMtechnologyintheengineeringfield,findsoutthemainreasonsfortheimperfectapplicationofBIMtechnologyintheproject'sentirelifecycle,andproposesimprovementsMeasuresandrecommendations.Keywords:BIMtechnology;fulllifecycle;advantagesandobstacles;measuresandsuggestion目录TOC\o"1-3"\h\u第1章概述 31.1研究背景及意义 31.1.1研究背景 31.1.2选题意义 41.2研究对象和目的 41.3研究内容及思路 61.3.1研究内容 61.3.2研究思路 61.3.3研究方法 61.4国内外研究综述 71.4.1国外研究现状 71.4.2国内研究现状 71.5论文创新点 8第2章BIM技术 92.1BIM及其发展 92.2技术优势及特征 102.2.1优势 102.2.2BIM特性 112.3技术核心及应用水平 122.3.1技术核心 122.3.2应用水平 12第3章BIM技术在整个生命周期管理中的适用性分析 143.1建筑项目生命周期 143.1.1建筑项目生命周期管理概述 143.1.2全过程管理的特征及表现 143.2BIM技术在整个项目周期管理中的适用性分析 143.2.1传统建筑项目管理存在的问题 143.2.1BIM技术的优势 153.2.2项目管理中BIM应用的必然性 17第4章：设计阶段的应用分析 184.1设计阶段的应用 184.2BIM技术在方案设计阶段的应用 194.2.1概念设计 204.2.2场地布置 204.3初步设计的应用 214.4设计阶段的应用 254.4.1施工图纸生成 254.4.2三维渲染图生成 25第5章：施工阶段的应用分析 275.1施工阶段的应用和招投标应用 275.1.1BIM技术在招投标阶段的应用 275.1.2BIM技术辅助技术标编制 285.2施工准备和辅助施工组织设计应用 295.2.1准备施工阶段应用 295.2.2施工组织设计阶段应用 305.3辅助工程量及造价管理 315.3.1工程量管理 315.3.2造价管理 315.4建造阶段的应用 315.4.1工期进度管理 315.4.2工地安全管理 32第6章：运营维护阶段的应用 336.1运营维护阶段应用点 336.2运营与维护管理中的应用 33第7章建筑全生命周期管理BIM应用案例 347.1工程概况 347.2技术应用阶段 347.3BIM技术实现目标 347.4施工阶段的应用 377.5运营维护阶段的应用及成果 387.6BIM技术应用效益测算 387.7经验及应用总结 40第8章问题及解决方案 458.1存在问题 458.2解决方案 46第9章展望与结论 479.1总结 479.2展望 48参考文献 49致谢 50第1章概述1.1研究背景及意义1.1.1研究背景从二十世纪八十年代开始,全国产业经济发展就一直出于高位,建筑业也为经济发展做出了巨大的贡献（如图1）。随着我国各行各业的迅猛发展,逐渐建筑物也具有施工周期长、建设规模庞大、参与单位众多的特点。这种行业内的发展变化导致在项目管理过程中存在大量的可变因素,这些潜在的因素将导致项目无法按期交付或达不到预期建设目标。一些大型项目建设的成败会直接影响地区经济和人民生活水平的提高。因此,运用新型工程技术合理地建造变得十分重要。图12015年-2019年建筑业增加值及其增长速度近些年来BIM技术的发展为行业带来了新的变革。在计算机辅助作用下，BIM技术应用而生。BIM技术是通过电脑3D模型对整体项目进行设计、施工、运营与维护的全过程应用模拟。BIM技术通常在规划设计阶段、建造施工阶段、运营维护阶段都能使项目达到制定计划、防避风险、节约资源和提升效率的目标,从真正意义上做到项目的全生命周期管理。尽管部分行业内研究机构对BIM技术应用价值做了分析探讨,但是对于BIM技术的全过程价值分析较少,并没有形成完整地研究体系。大多数实际工程只是将数字建模技术运用到项目部分阶段,没有在项目全过程连续运建模信息技术。介于以上两点原因,在全生命周期各阶段对BIM技术的应用进行分析有很重要地意义。对BIM技术的优势及应用现状进行总结,为行业内BIM技术的进一步推广和广泛的运用提供参考。1.1.2选题意义（1）理论意义建筑工程领域的BIM技术是继CAD技术后的又一次计算机应用技术革命,是对建设工程管理方式的创新性革命。通过研究BIM技术：在行业内层面,有利于推进信息时代建筑业的发展。通过集成信息、整合资源的方式,建筑产业逐渐向智能化、产业科技化方向转型;在建造企业层面,能够迅速融入到时代发展进程中,快速占领市场发展先机并有效促进企业的转型升级,得以产出更多的经济效益;在行业人员层面,可以开拓建筑发展视野、改变固有的工作模式。（2）实践意义BIM技术从建筑行业内部到国家层面倡导的全生命周期管理,应用的案例还是少数存在。目前虽然运用BIM技术的建造单位数量在逐渐增加，但是仅有少数在设计或施工阶段中运用。即设计单位为了承揽设计任务或者施工单位为了承接施工任务,或者是为了节省成本、工期而运用BIM技术。一个普遍被大家所接受的事实是,全生命周期管理中BIM技术应用最适合的参与方是业主方。基于上述原因,笔者作为基础的行业人员。通过对实际建筑项目案例来分析BIM技术在全寿命周期管理中的应用价值,这对于有效推动BIM技术在行业内的应用具有良好的借鉴意义。1.2研究对象和目的本论文的研究对象主要为BIM技术和项目全生命周期管理。BIM技术是信息时代发明地新型技术。通过电脑对整个项目全方位建模。从规划项目到竣工的整个过程中,通过模型所有项目相关人员都可以查看项目信息,并可以使用信息技术调整模型。通过新型技术改变了工作人员依靠图文符号进行施工和管理的工作方式。达到了在整个建设过程中提高效率、安全质量、防避风险的目的。BIM的含义可以概括为以下几点：BIM技术是通过三维技术承载全部项目信息,也是使用功能与实体工程之间的表达形式。BIM是包含项目信息地模型,通过与项目不同阶段的信息数据、施工过程和可用资源相互连接地方式。通过对施工对象的完整描述,提供项目实时信息数据,这种功能被行业普遍应用。BIM技术具有项目所有的数据资源,通过运用模型中的数据可解决整个项目信息的共享问题。支持建造阶段中的信息创建、施工进度管理和信息共享功能,为项目与数据信息之间搭建平台。项目全过程管理（如图2所示）是指从工程材料、构件加工、场地布置、建造运输、项目运维直到拆除与处理的全循环过程。目前工程项目逐渐具有设计难度高、建设周期长、风险高、涉及参与方多的特点。对整个周期的合理划分就显得十分关键,行业内将工程全过程划分为四个部分：前期规划、方案设计阶段、建造施工阶段、运营与维护管理阶段。项目全过程管理是对项目的完整管理,涉及建造成本、施工进度、安全质量、采购物资的内容。图2建筑全生命周期在本文理论分析中,通过运用网络查阅文献资料的方式,在行业已研究论证的程度上,对BIM技术在项目全中各阶段的应用进行研究（如图3）。总结行业内运用BIM技术存在的问题及解决对策,分析目前BIM技术在项目全生命周期应用不完善的主要原因并提出改进建议。最后根据研究分析来总结BIM带给建筑行业的技术优势,以及对未来行业发展的展望。图3全生命周期管理的BIM整体解决方案框架图1.3研究内容及思路1.3.1研究内容(1)总结BIM技术在工程项目中的国内外应用现状。(2)分析引入信息化模型后在建筑行业发展中的优势。(3)对BIM技术的优势进行研究。(4)借助实体项目对BIM技术在全生命周期中设计阶段、施工阶段、运营维护阶段的应用价值进行分析。(5)根据研究来总结BIM技术存在的问题,分析问题发生的主要原因并提出解决对策。(6)根据全文研究分析来总结BIM技术及行业展望。1.3.2研究思路图4论文框架图1.3.3研究方法（1）文献研究法论文以网络搜查的研究方法为主,搜集相关BIM技术在全生命周期管理的文期刊资料。通过对已有研究成果进行筛查整理和研究,形成对BIM技术的基本认识。应用于支撑本文观点的同时,也为论文提供文字基础。（2）案例分析法通过理论与实际相结合的方法，对具体案例进行普遍意义与内在规律的研究。通过行业内应用BIM技术的实际案例，例证BIM技术在全生命周期管理中的优越性。从实际运用中研究出一般的理论与价值，进而支撑了本文的研究结论。国内外研究综述1.4.1国外研究现状随着科技的进步，BIM技术在行业的发展也逐渐加速。每个国家应用的方式和层次都有差异。少部分国家已将BIM技术当作建筑行业新型技术的主流实践方式,但大多数国家对BIM技术的应用还较为缓慢。从单个国家发展层面考虑,不同领域对技术实践方法选择上也存在差异。但从时间维度可以证实：工程领域率先展开BIM应用的建造单位,不仅在行业内会率先取得进步,而且会向其他专业延伸，这种现象在国家层面经常出现。在整个BIM技术的发展史中,最早开始应用BIM技术的国家并不是美国,而是发展相对较为缓慢的亚洲国家。通过在众多项目中应用实践，BIM技术在美国已经取得了技术领先地位。逐渐BIM技术的发展普及也向其他国家蔓延,中国就是其中一员。这种在不同国家之间跨越的技术,为技术在行业的发展提供机遇。1.4.2国内研究现状我国学术界针对BIM技术在建筑业中的影响研究居高不下。学者魏亮华通过研究得出BIM技术在风险管理中,可以达到用最少资源投入达到最大化风险管理的目的【1】。通过建模技术,可以降低由工程风险控制不到位导致项目目标无法实现的现象。学者刘占省研究得到BIM达到工程全寿命周期的集成管理的目的,可以很大程度提高管理水平,从而真正意义上实现项目精细化管理【2】。这一研究观点的得出为BIM技术在行业内的发展提供了理论基础。学者何关培对技术概念及相关软件做了详细的论述【3】,行业人员对软件的概念和使用方法进一步学习认识。学者李永奎从产品生产和增值的角度,提出了BLM的组织管理方法,运用组织管理模式进行项目分工和协同管理【4】。通过组织管理方法和手段,可以提高管理效率。学者何清华提出了项目全过程集成化的概念【5】，并对集成化全过程模型信息、系统层次进行了分析总结。这一理论为建设工程领域研究新型管理方法提供了理论性的支持。学者何清华通过对BIM应用的国内外现状及障碍研究中得出数据模型是对项目信息的直接表达【6】。探讨了建筑业中存在的问题及解决对策。通过提出BIM实施的建议,为BIM技术在行业的推进用提供了重要的价值。学者白庶通过研究总结出BIM技术的应用在装配式建造中可以提高工作效率,降低方案设计误差。实现运营维护阶段的质量和能耗管理【7】。通过理论可以得出,提高BIM技术可以提高装配式建设设计、后期维护的效率。学者王友群通过研究分析三大目标管理在BIM技术国内工程中存在的优势、实施局限以及问题,改进现有问题以提高施工效率【8】。学者戴文莹则通过对设计模块化的研究,提出了BIM技术标准化设计的工作体系与具体实施方法【9】。通过理论方法总结BIM技术在设计过程中的问题及对策。齐宝库通过实际项目,分析总结出在管理方面装配式建筑存在的问题【10】。根据研究分析得出BIM技术在工程全周期建设中贯穿整个设计、生产、建造以及运营维护阶段,拥有巨大的发展前景。1.5论文创新点现有的研究成果中,对于BIM技术在项目全生命周期管理中的应用价值已经有大量的研究文献。由于BIM技术在我国工程项目中的应用还未被普遍应用,导致技术和实践存在较大的分离,成熟项目案例有待发掘。本文选取了实际案例进行分析总结,通过项目分析在全生命周期BIM技术各阶段的具体应用。通过实际案例的应用,突出BIM技术发挥的价值。最后总结BIM技术在项目运用时存在的问题及解决对策,以促进BIM技术的进一步发展。从理论上研究BIM技术在项目全生命周期的应用点,再从实际项目中探索、验证。第2章BIM技术2.1BIM及其发展BIM又称“建筑信息模型”。BIM是通过计算机三维数字建立的新型建筑技术,数据模型集合了项目中所有信息和构件功能属性,以及对设施主体与构件的功能特性进行数字化表达【3】。BIM技术得以在项目中实践的保障是CAD技术的不断升级运用。在建立的数据模型中抽取二维平面图或者生成二维剖面的图档,这些图档在三维模型中都可以提供。将工程的数据模型中输入构件的属性信息,并将数据信息灵活运用在实际项目中已经是行业人员的关注话题。不仅在很大程度上BIM技术可以集合上述两种方法,而且与CAD技术软件有本质的区别。通过BIM技术建立的三维模型包含了项目所有的信息。通过软件绘制功能创建与实际工程相对应的构件,软件绘制功能包含了长度、型号等构建属性。通过软件可以绘制出不同规格型号的构件，再将它们连接在一起，各个构件之间包含一定的逻辑搭接关系。从而将绘制的多个构件组合在一起，形成了富含工程构件属性的建筑模型。BIM技术创建的模型是将建筑物逐个构件与整个项目信息相关联,搭建一个完整的项目数据平台,进而解决工程项目的整个信息数据管理问题。使一些相对形态各异、相对分散的工程数据存在一致,方便支持工程全生命周期中信息动态建立、管理和共享,进而实现工程项目的全生命周期管理目标。依我个人理解,BIM不仅是一种新型的建筑技术，更像是给工程项目搭建的信息平台。它在负责集成与工程相关的信息的同时对其进行管理与实时更新,对项目的施工流程进行储存。最关键的是建筑信息可以共享给参与方。这种共享信息的运用不仅局限于单个工程的各个阶段中,还能为不同项目之间以及参与方搭建信息交流和共享的平台。通过这种技术实践,使整个建筑行业的生产力水平得到提高。BIM技术的发展可以总结为三个阶段：雏形阶段、产生阶段以及实践阶段。相关BIM技术的理念最早是美国计算机与建筑专业的Check在文章中提及的“建筑物描述系统”的理念【8】。这种系统的特征是能够在一个工程模型中自动展现对应的三维透视图和二维视图。虽然在系统中模型局部发生了变化,但是与之相连的部分也发生了变化。系统可以依据模型中输入的信息自动生成相关的工程成本、工程材料的预算,也可以制定施工进度计划以及工程材料的需求量表。这个系统的理念与如今的BIM技术十分相近。欧洲国家在20世纪80年代,在英国就已经对建筑物信息模型进行了研究。罗伯特在1986年发表的文章中提出建筑模型的专业概念。罗伯特在文章中对BIM概念进行了阐述：即3D建筑物模型、对建筑图像进行全方位模拟、智能化构件组合、数据库关系建立以及进度模拟。芬兰学者在1987年发表的学术论文中首次提出了“建筑信息模型”的概念。随着信息技术在各行业的不断应用深入,国内外对建筑信息模型的理论研究也逐渐增多。不仅这种信息模型技术对建筑业的技术起到积极作用,而且还带给行业新型的发展理念。对于技术发展而言,全球范围内2002年至2009年是技术实践阶段。美国在BIM技术发展一直处于全球领先地位,所以美国对于BIM技术的推广基本上可以代表整个BIM技术行业内的发展。目前,亚洲国家对于BIM技术的应用也逐渐趋于成熟化,目前在建项目也逐渐运用BIM技术进行建造过程的管理,BIM技术在实践中的应用价值表现也趋于明显。虽然最早BIM技术在欧美国家兴起,但发展运用最快的地区还是亚洲国家,中国对于BIM技术的发展也逐渐重视。目前港澳地区对于BIM技术应用已较为成熟,BIM学会于2009年在香港成立。我国第一个BIM实验室2004年在哈尔滨工业大学成立,先后组织召开了BIM论坛会议。近几年许多高校也逐渐重视对于BIM技术的教学研究，并且与社会多所建设单位达成合作关系，用于输出BIM技术人才培养【7】。在众所高等院校中,清华大学BIM技术课题组提出了符合中国发展的建模标准。我国住房与城乡建设部颁发的相关文件指出：通过推进工程项目中BIM技术的规划、勘察、设计、施工、运营维护阶段的协同应用。随着行业内对于BIM技术实践的不断深入及政府的推动作用,不仅最近几年在国家层面大力推进BIM技术在行业内的发展,而且各个地方政府也相继推出了BIM技术的实施政策和相应政策性标准。2.2技术优势及特征2.2.1优势三维建模技术的出现改变了传统的二维图形,通过建筑物3D的技术实现了四维、五维的建筑行业技术革命,逐渐达到了项目各参与方协同合作的目的。随着BIM技术逐渐在实际工程中的推广,BIM技术在设计阶段起到了很大的辅助作用,同时为施工单位和运营维护单位提供技术支持。必然成为未来建筑行业工程设计阶段、施工阶段与运营维护管理阶段的发展优势。BIM技术在项目的应用优势可以概括为以下几点：（1）业主单位运用BIM可以为工程项目提供方案仿真模拟、施工场地布置、环境分析、造价计算提供技术支持。（2）设计单位运用BIM技术可视化的特性实现设计过程，极大程度提高了传统设计的效率，并且实现了与施工单位的协同合作。（3）施工单位运用BIM技术可以对施工场地进行模拟布置，对施工期间的工作流程进行规划，使施工工序按照既定的计划执行。（4）运营维护单位运用BIM技术可以实现建筑物内部漫游功能，对突发紧急事件进行应急模拟，以及为后期物业管理方面提供技术支持。美国工程领域对于BIM技术的定义为:BIM技术是对项目功能特性及建筑结构的表现形式。也为项目管理过程搭建共享信息的资源平台。BIM技术在工程全寿命周期管理内提供可靠的数据信息。可以随时更改模型中的数据信息，为各参与方协同合作提供技术支持。2.2.2BIM特性技术特性可以概括为以下几点：(1）可视化以往设计单位通过线条绘制的施工图反映构件的属性,施工人员需要运用专业想象去获取大致的构件样式。伴随着外形各异建筑物的不断出现,仅通过专业想象是无法获取建筑物的形式,并且会出现各个参与单位之间信息不对称的情况。BIM技术为施工人员提供了可视化的模型，可以通过模型查看图纸，运用软件内的构件绘制功能将三维的图纸呈现出来。根据这种技术运用可以看出BIM技术的可视化特性对于工程行业的贡献很大。从此图纸设计阶段正经历着由抽象的CAD图纸到三维立体图的重大转变。（2）协调性协调是管理活动中的重要组成部分。任何项目的参与方在组织具体管理活动中,协调过程都占据着绝大部分时间。高效的协调过程可以提升工程建造效率和工程质量,同时可以防避绝大多数风险事件的发生。传统的管理模式中,在项目的实施过程中遇到困难时首先要组织相关单位人员来开协调会,找出问题的起因和解决方案后制定有效的应对措施并进行实施监督。然而传统管理模式下解决的施工问题,后期产生的大量工程问题统计分析后均与前期管理工作中的协调和沟通不到位有关。比如在设计模拟过程中，发现管件布置与墙构件位置产生碰撞，这种碰撞现象在传统设计中很难发现。这种问题产生的原因是不同设计人员在绘制图纸时缺乏沟通引起的，最终使构件设计布置产生错误。从这种现象的发生可以总结出，大多数碰撞现象的发生是可以通过前期协调防避的。BIM技术就具有协调特性。在解决构件碰撞问题时，运用BIM相关软件对所设计的管件进行碰撞检验，这种技术手段有效降低了传统设计模式下碰撞现象的发生。当然BIM技术的协调特性并不局限于解决构件碰撞现象，BIM在项目中发挥的技术优势还体现在很多方面。例如：消防区域与其他场地布置不协调，排水管道设置与其他管件布置不协调等。（3）模拟特性BIM技术在项目中运用的另一个重要特性是对项目的模拟性。BIM技术不仅能建立出的模型不仅能表现建筑物的外部特征，还可以利用模型图对建筑性能进行模拟，例如节能模拟，光照模拟等。在建造施工阶段运用软件对施工过程进行进度模拟，以便于管理人员控制整个施工进度。结合BIM技术软件可以计算工程量，对工程成本有效管控。在运营与维护管理阶段，可以对突发事件进行应急模拟,从而找出合理的应急方案。例如：火灾时人员紧急疏通方案、地震时逃生方案等【10】。（4）优化特性施工工序的复杂程度与工期因素制约着工程全过程优化。可以通过BIM技术建模对建造过程中的信息实行高效管理.BIM技术模型包含两部分的信息，第一部分是项目概况信息，第二部分是包含构建属性与施工工序流程等相关信息。BIM技术可以利用计算机对这些信息进行优化处理。主要表现在以下两个方面：对设计方案进行优化：BIM技术未出现时项目成本与收益之间的关系不同步。随着BIM技术的出现，可以从方案的设计中建立成本与收益之间的关系。此外，BIM模型可以直接反映方案设计对项目收益的影响，使业主可以更加关注自己的需求，优化形状设计。BIM技术在形状设计方案中的优化效果提高了以前的施工难度，存在很多障碍。特别是在幕墙和屋顶的建筑中。BIM技术可以提供更详细的解决方案，这对于缩短工期和工程成本具有重要意义。（5）关联性BIM技术建立的模型中的所有组件属性都可以关联，这就是BIM技术的相关性。在项目实施期间，建筑模型将根据某个组件的修改自动更新数据，并且该更新与组件之间相关联。例如：在项目信息模型中，如果更改建筑物某个特定楼层区域的参数，则与该区域有关的数据将在三个维度上同步。数据之间的准确变化不仅大大提高了设计师的工作效率，而且解决了过去设计图纸错误的问题。（6）可绘制性使用BIM技术设计高质量工程图并不是BIM技术的全部应用价值。有效地利用BIM的优化和可视化特性来解决过去构造中的常见问题是最重要的价值。2.3技术核心及应用水平2.3.1技术核心BIM技术包括完整生命周期管理中的专业和工程信息数据模型。创建的建筑模型可以实时连接不同阶段的数据、流程和资源。该模型是对工程组件的完整描述，并支持在整个生命周期中创建项目的实时动态信息、管理和共享功能。为项目参与者提供“模拟和分析”条件。数字信息模拟技术用于模拟建筑物中包含的数据信息，例如建筑物组件的属性[6]。BIM技术可以不断提供项目设计方案、施工进度和成本信息，这是真实可靠的。因此，BIM改善了整个行业中所有参与者的通信和交换链接，并实现了信息项目全生命周期管理的目标。2.3.2应用水平任何技术的应用都需要经历从基础到高级的发展过程。只有充分应用技术，才能实现价值。BIM技术的应用级别通常分为四个部分。（1）回归三维从三维建筑模型到二维结构图人们使用3D技术来表达2D图形。这是一项引领行业进步的技术发明,带给工程行业高速发展和市场繁荣的机会。因为二维图纸表达有局限性,各参与方之间的沟通存在很多问题,所以二维施工图纸设计在一定程度上也阻碍了行业内的沟通和发展。BIM技术通过计算机建立模型还原了建筑物的三维存在形式,从方案设计阶段开始就用三维模型的形式呈现建筑物原貌,降低了二维图纸理解偏差所带来的施工难题。同时设计师在三维模型中有助于自我检查,相比于二维设计BIM就发挥了技术优势。（2）协调综合因为工程施工过程往往具有技术要求高、种类多、难度大的特点,所以整个施工过程不可能内有错漏。一旦形成错漏会造成很难修改的偏差,而且使施工进度和成本有所损失。例如现场签证和方案变更的频繁出现对施工工期造成的影响。若出现这种情况,任何项目都不会按照初始设计和计划执行。工程变更出现,设计单位的方案设计内容就会增加，施工单位的进度计划被打断，因此业主单位的预期工期，成本和质量将受到影响，甚至浪费了所使用的资源。这些都是由不利的协调变化引起的。BIM技术的协调和集成可以减少计划的更改。同时使用了有效的BIM协调过程，并且不会发生协调和综合方面的不合理变化。（3）四维及五维模式在时间维度上所有事物都以4D形式存在，工程项目也不例外。过去，项目管理方法难以完全控制工程项目，并且在实际施工中无法有效地执行进度表。进度计划的不确定性将导致其他计划的制定和执行方面的偏差；万物以5D形式存在于经济环境中。项目的成本控制一直是一个棘手的问题，项目中任何资源或资金的使用都必须执行一定的过程。BIM模型存储所有项目信息。事实上，模型是对实际项目的另一种表达。在BIM技术支持下,4D或5D的合理应用为业主改变了传统CAD效果图或手工绘图无法实现的使用价值【6】。（4）现场整理工程项目的建设过程通常受到许多干扰因素的影响。特别是现场施工始终面临着各种规模的挑战，一些突发情况是由客观因素引起的，而某些问题则是由员工的主观因素引起的。对图纸的理解或对风险因素的预先判断将导致项目的管理错误。BIM技术的集成站点是使用计算机对施工现场进行建模。通过对建筑模型的预处理，可以提前发现建筑环境中可能出现的情况，以预先防范风险。三维BIM模型比二维结构图更直观。将三维模型工程模型和施工现场的运营管理结合起来,再连接互客户端，BIM技术就实现对现场活动的最大支持价值【13】。第3章BIM技术在整个生命周期管理中的适用性分析3.1建筑项目生命周期3.1.1建筑项目生命周期管理概述建筑物的全生命周期是指从建筑构件生产到拆除和处置的全周期建筑过程。工程项目具有施工难度大、施工周期长、风险高、参与度高的特点。因此，合理划分项目周期非常重要。通常，项目建设周期分为四个阶段，即项目计划阶段、方案设计阶段、施工建设阶段、运营与维护管理阶段。施工全生命周期管理是管理项目每个阶段的全过程，涉及成本、质量、安全性和其他功能领域的内容。全过程管理的特征及表现建设项目生命周期管理的特点主要体现在以下几个方面：（1）从全局角度选择管理方法。根据不同项目的特征，生命周期管理是整个项目的管理。管理方法的选择应综合考虑项目的施工难度、规模、过程水平、类型和位置。（2）在有效的信息传递和共享的基础上，建立全生命周期的信息共享和信息交流平台，可以达到全生命周期管理的目的。否则，这项技术的应用只会成为口号，必将面临失败。（3）重视技术经验的系统化和信息化。尽管管理方法正在经历从直观和经验丰富的管理方法到数据辅助管理方法的转变。但是，在实施完整的生命周期管理时，人为因素仍然会影响管理过程。诸如人为判断、风险描述、风险识别、理解规则和思维方式等一系列管理活动将影响人类主观因素。因此，在实施生命周期管理时，必须注意经验积累和其他项目参考。它通过信息技术得到推广，以使管理过程更加系统和标准化。（4）它与项目中的子系统紧密相连[4]。项目生命周期管理涉及项目管理的不同阶段。此管理方法与其他子系统密切相关。这是一项具有较高计划水平的综合管理活动。因此，建设项目必须与其他子系统的管理活动共存。3.2BIM技术在整个项目周期管理中的适用性分析3.2.1传统建筑项目管理存在的问题虽然项目传统的管理模式（如图5所示）更加普及，业主单位可以控制设计要求，有利于进行合同管理和风险管理。但存在以下几点难题：图5建筑项目传统管理模式（1）业主单位可以在项目的早期阶段在不同的建设阶段委托项目的开发管理和设施管理，但是在缺乏工作时彼此之间必须进行必要的沟通。（2）设计者和供应商的项目管理能力仍然很弱，项目管理仅限于施工阶段。（3）项目监理服务发展缓慢，监理工程师无法合理控制项目工期。协调管理更加复杂，难以控制项目的总投资，也容易相互指责。（4）中国的项目管理水平相对广泛，国际工程项目管理咨询公司的水平仍然很少。（5）在项目早期阶段，由于开发和设施管理分离而产生的缺点。例如，它局限于他们各自的工作目标，而忽略了项目的整体利益。（6）项目由不同的组织机构进行，这将影响彼此之间的工作沟通，也将影响项目整个生命周期的信息管理。（7）二维CAD设计图不太直观，并且在各个行业中使用二维图不便于协调和沟通。传统的设计方法不利于精细化的项目管理。（8）成本数据分析能力弱，功能低，企业对项目的管理能力不强。工程造价管理需要细化到不同的施工时间，构件属性等，很难实现全过程管理。（9）施工人员专业技能不足，材料使用不规范，施工没有按照行业规定进行。完成工作后，无法准确预测实际效果，并且各种专业类型也会相互影响。（10）施工方过度追求项目效益，质量管理方法难以充分发挥环境因素对项目的影响[2]。因此，中国的工程管理方法需要信息技术来弥补现有项目管理的不足，而BIM技术则与当前工程发展趋势相吻合。BIM技术的优势BIM是通过计算机创建信息、管理信息、共享信息的数字化技术,有很多管理的优势,如图6所示。可以概括为以下几点：图6全生命周期管理的BIM整体解决方案框架图（1）通过使用BIM技术，在项目管理过程中基本数据是准确且透明的。基于数据的分析，它可以实现对资本风险和利润目标的短期和全过程控制。（2）基于BIM技术，可以统一管理项目预算和最终投标，并形成数据比较。（3）系统可以提供诸如工程合同，交易凭证，工程变更等附件，并对工程成本计算，项目招标，签证管理和交易的全过程进行成本管理。（4）每个项目的BIM数据模型可确保数据的实时调整，这有利于统计信息，并便于管理每个项目的现金流量和资金状况。（5）对每个项目的建设进度进行筛选和总结可以为管理层创造条件，使他们可以更充分地分配资源并做出决策。（6）基于BIM的4D施工虚拟技术可以提前发现施工阶段的问题，并逐一进行更改以制定应对方案。（7）使施工方案和施工方案最优，在短时间内分析问题，提出改进方案，指导实际施工过程。（8）BIM技术的应用可以充分挖掘传统施工方法的潜在信息，从而可以更有效地为工程质量管理服务。（9）除了“可视化”施工过程外，还可以随时查询施工期间使用的材料和施工特性。（10）使用BIM技术可以虚拟地实现资产空间的管理，并且通过建筑系统的分析技术，可以将其应用于运维阶段。（11）使用BIM技术可以预处理项目中的潜在风险，从而减少经济损失。通过对突发事件的应急响应，我们可以准确掌握建筑物的运行情况。通常，合理地使用BIM技术可以使整个项目在设计，施工以及运营和维护阶段进行交互：有效地实现建立资源计划、控制资本风险、节约能源、节省成本、减少污染的目标以及提高效率。BIM技术的合理应用可以改变传统的项目管理理念，将建筑信息技术带入更高的层次，从而加深建筑管理的整合。BIM技术是包含建筑物功能要求和组件性能的几何模型信息。它使用单个建筑物信息模型来覆盖建设项目的所有信息。例如规划设计，施工进度，施工和维护管理流程等，其应用涵盖了项目整个生命周期的各个阶段，项目管理中BIM应用的必然性虽然我国新增房地产数目逐渐减少,但因为地域辽阔、人口众多、东西部发展不均衡,导致城市基础建设工程量还存在较多。随着建筑业的快速发展,工程质量也越来越受到行业内外关注,使得管理人员、设计单位、施工企业等参与方也面临更严峻的挑战。在这样的时代背景下,BIM技术在项目管理中的应用成为必然。随着大规模的建设，还带来了不正确的通信和实施环节中信息的丢失，造成了经济损失。BIM信息集成重新定义了信息交流的过程，大大减轻了传统技术带来的施工难度。对社会可持续发展的需求带来了更高的项目生命周期管理要求，以及对工程节能设计，施工管理，运行和维护的系统要求，以及国家资源规划和城市管理信息化的应用要求。BIM技术在建筑行业的发展得到了政府高度重视和支持。2015年6月16日，住房和城乡建设部发布了《关于促进建筑信息模型应用的指导意见》的有关文件，确定了BIM技术应用的发展目标是：到2020年底，行业一流的工程勘察设计方和一流的房屋建设单位要掌握并实现企业管理系统与其他信息技术和BIM技术的集成应用；到2020年底，在新工程项目的勘察设计阶段，施工阶段，运营与维护管理中，BIM项目的整合率应达到90％以上。在以国有资金为主的大中型建筑中，申报绿色建筑项目的公共建筑和绿色文明示范社区已宣告成立。各地区相继发布了相关的政府文件和指导意见。在这样的发展背景下，BIM技术将在项目管理的应用中越来越流行。第4章：设计阶段的应用分析4.1设计阶段的应用这是项目规划和设计期间建设中非常重要的阶段。在规划设计阶段整个工程施工方案,确定项目信息的组成。这个过程对于招投标工作、机械采购、施工过程、运营维护等后续阶段具有决定性影响。尽管设计花费在整个工程成本中所占用比例较小,但是设计方案对工程效益的影响可达75%。在BIM技术应用领城,设计阶段又是BIM模型生成的一个重要阶段。所以从设计阶段对整体项目的重要性,还是从BIM技术对后续应用的适用性角度而言,设计阶段的BIM技术应用都成为重中之重。通常设计阶段可划分为方案初选阶段、初步设计阶段和施工图设计。在实际工程中,施工图后期设计阶段还存在专项设计深化阶段（一般包含钢结构设计、玻璃幕墙设计、等专项设计内容）。设计阶段的项目管理主要包含设计单位、业主单位和业主聘请的工程咨询单位等各参与方的组织、沟通和协调等管理工作。随着BIM技术在中国建筑领域的逐步推广和深入应用，毫无疑问，项目设计阶段将率先推广BIM技术。基于BIM技术的设计阶段必将成为工程发展的大趋势。在设计阶段如何使用BIM技术进行设计；在设计阶段如何使用BIM技术进行项目管理；如何从设计阶段到整个项目过程进行BIM技术的精益管理；该技术对降低工程成本，提高设计质量具有重要意义，对于降低资源能源消耗和整个项目的完成具有重要意义[7]。在设计阶段将BIM技术应用于项目管理的最终目标是提高方案设计的效率，从而提高项目质量。通过加强早期决策的及时性和准确性，以减少沟通障碍和后续建筑工人的返工。按照既定的施工周期达到施工目的，减少工程投资。BIM技术为全过程提供必要的技术基础,同时设计阶段的BIM技术应用也要兼顾后续施工阶段、运维阶段。在设计阶段，BIM技术应用的参与者主要包括设计单位，所有者单位，供应商和建筑单位，其中设计单位和所有者单位是项目的主要参与者。设计部门在这一阶段使用BIM技术发挥协同作用，提高专业之间的协调能力，从而减少错误和遗漏的碰撞现象，并提高工程设计质量。使用BIM技术的参数设计和性能模拟分析功能可以提高项目的建筑性能和设计质量，有利于及时优化计划和量化结果，从而实现绿色建筑设计目标。运用BIM技术的3D可视化特性,可以提高和业主单位、供货方、施工等单位的沟通效率。帮助业主准确理解建设需求和开发意图,提前分析施工工艺和技术难度。降低图纸修改率和设计变更，有助于后期施工阶段的绿色建造。方便后期对工程的安全设计管理、合同设计管理和信息设计。更好的工程成本控制、施工进度控制和质量控制,有效地进行与设计单位有关的组织协调工作。通过BIM技术组织应用在此阶段，业主方可以提前发现计划设计中的问题，以便重新调整计划。通过BIM技术建立的模型信息与设计单位、施工单位进行便捷沟通。可提升沟通效率,降低沟通成本。利用BIM技术进行项目全过程管理,对控制工程总投资、控制施工进度、控制设计质量有积极作用。可以更方便地对设计合同及工程信息的管理,有效地组织和协调设计方、施工方以及政府工作。通过业主组织,可以将设计阶段的BIM技术应用及时传递给施工单位,能有助于施工单位迅速开展施工期间的BIM技术应用，为全生命周期BIM技术应用奠定发展基础。工程设计的任务和三个阶段具体应用点参见表4.1。表4.1BIM应用清单4.2BIM技术在方案设计阶段的应用方案设计工作是业主方的需求出发,依据项目原有的自然条件,为建筑物性能的总体设计方案提供空间架构设想、创意性的表现形式及结构方式的初步解决。为后续项目设计阶段提供指导计划，并对总体设计计划进行初步评估，优化和确认。BIM技术在方案设计阶段的应用主要是项目的可行性测试，是下一步加深方案工作的推导和细分。使用BIM软件详细分析项目的自然环境。诸如坡度、方向、高程、横截面、填方开挖面积、轮廓线、分水岭等因素均作为规划设计的基础。通过BIM软件进行进一步建模，输入场地的自然环境信息，模拟和分析项目的物理条件（例如气候、风速、地表热辐射、照明、通风等），并选择最佳设计计划[5]。BIM在方案设计阶段的应用主要包括项目概念设计，场地布置以及方案比较选择，该阶段的项目管理也将围绕上述应用开展和进行。4.2.1概念设计在设计阶段，BIM技术的设计和应用的主要成果是三维BIM技术模型，该模型基于三维BIM技术模型来完善和改进概念设计。BIM技术的应用结果将作为进一步设计应用的基础。在这个阶段，BIM应用程序主要基于三维空间，并且软件的选择需要考虑后续设计的应用程序。同时，有必要使用计算机3D打印技术将虚拟BIM模型与实际3D模型结合起来，共同表达设计方案。此阶段BIM技术的设计项目管理,既可以从空间层面控制和管理,也可以要求BIM技术提供指标参数。如建筑面积、外表面尺寸、功能分区和面积等。通过指标参数的快速统计为项目提供更为接近的基础数据。同时,从概念设计阶段积极采用参数化设计技术,以便于后续设计方案的调整。4.2.2场地布置场地布置是指人们为了达到某种需要,可以对土地进行改造或利用的过程,即建筑与分区。对场地进行规划时要于场地地形相适应。场地规划设计阶段相比较概念设计阶段,设计更加深入。与实际地貌的契合度更高，建议通过补充搭建场地BIM模型,与概念设计BIM技术成果进行整合分析,在此基础上进行场地规划设计。建议基于BIM技术引入定量的分析指标,比如分析土方平衡工程量等。通过大量的定量分析,来支持和铺垫定性分析。提高场地和规划设计的完整度和经济性，减少后续设计的重复。为整体的项目管理控制水平提升做出贡献。该阶段已开始多专业的协同，要对图形文件、模型文件的版本管理给予高度重视。BIM技术在场地规划中的使用主要包括两个过程场地分析和总体规划。（1)场地分析场地分析是对项目总体位置（即建筑物的地理位置和周围环境）的系统分析。对周围因素（例如车辆流量，物流和人员流动）进行综合数据分析。在现场分析中需要考虑的因素包括：确定建筑物和周围设施，机动车出入口的位置以及自然环境的匹配。在规划阶段，需要考虑室外景观规划，周围环境状况，施工配套条件和竣工后交通状况等。这些因素与项目的地形，植被状况和气候状况密切相关。传统的站点分析技术不足以进行定量分析，通常是因为主观因素过大而无法处理大量工程数据信息。目前，BIM技术与GIS相结合可以模拟现场分析并获得项目的详细数据信息。这可以为设计人员提供有关合理的场地规划，运输关系以及后续设计中的项目布局的关键信息。利用计算机软件对场地地形和日照阴影进行模拟分析,更好地帮助管理者把握项目的决策【8】。(2)总体规划运用BIM模型对工程项目做总体规划,通过模型得出大量的数据信息作为方案设计的支撑。例如，在计划的可行性研究阶段，有必要从项目类型，功能，质量等方面确定施工计划是否在经济上可行。BIM技术可以准确地提高可行性结果的可靠性。通过分析项目与周边配套的关系、方位朝向、经济指标等数据进行对比,解决建筑功能与工程投资之间的矛盾,使策划方案更合理。为方案与设计阶段提供直观的依据。（3）方案选择基于BIM技术的多种方案的比较和选择是方案设计阶段的应用。它可以快速选择最佳设计方案，并为初步设计阶段提供方案设计数字信息模型。具体应用是使用BIM软件通过调整局部方案来形成多种替代方案的工程结构，机电布置，节点设计等。通过在可视的三维场景中交流，讨论和决策建筑项目计划，项目决策计划的过程既直观又高效。BIM技术软件具有用于建模，渲染和动画制作的强大技术。有效使用BIM技术可以普及和直观地描述专业和抽象的二维图形。这使得每个参与者和管理人员对项目的功能判断更加清晰和有效，决策结果更加准确。您可以使用BIM技术和虚拟现实技术来模拟真实的工程支持环境。设计师获得了仿真技术和VR虚拟现实文件的高质量渲染图，并通过自己的想法设计和装饰了“虚拟”房间，并可以随意在房间中移动自己的位置。观察设计效果直到满意为止，以便设计师的设计意图更加清晰，直观和详细。既为项目的决策单位提供直观的感受,也能为后面的施工交付提供依据。在实际操作中,除了完全不同的建筑方案,同时也存在着一个中心方案、几个补充方案或者微调方案。与前几个阶段相比,方案设计阶段更加完善。建筑专业达到了一定的深度,其他各专业也具备了总体的框架和方案思路。此时的BIM技术应用成果对后续初步扩建设计、施工图深化设计均有十分重要的指导意义。（4）BIM技术与项目管理此阶段作为项目的重要里程碑,基于BIM技术的检查、检验和定量分析就显得尤为重要。此阶段性成果一旦确定,就必须完善该项目BIM技术总体规划和相关技术要求。如BIM模型文件分解规则、协同制度和流程等。在指导后续BIM技术的框架范围内进行开展。此阶段既包含设计自身的BIM技术应用和项目管理,同时要高度重视启动BIM技术应用和总体项目管理工作,以便于对后续BIM技术应用进行总体管控。4.3初步设计的应用初步设计阶段是方案设计和施工图设计之间的过程，是方案设计的细分设计阶段。根据项目建设的复杂性，有时有必要扩大初步设计阶段。在初步设计阶段，BIM应用程序主要包括结构分析、性能分析和工程计算。（1）结构分析由计算机软件进行的最早的工程结构分析通常包括三个步骤：预处理，内力分析和后处理。预处理是通过人机交互方式输入工程结构，机械载荷，材料特性及其他结构参数的草图。此过程是工程结构分析中的关键步骤，整个分析过程会花费更多的设计时间。结构分析过程是由软件自动执行的，其性能主要取决于软件在不同施工条件下的内力值和内力分析过程中各组件的位移。后处理过程是将内力值与材料的电阻值进行比较，以为项目提供安全提示。根据行业设计规范，计算满足承载能力要求的内力增强件的数量。在此过程中，几乎没有人为干预因素，这些因素主要由软件自动执行。在BIM技术数据模型的支持下，工程结构的预处理也实现了自动化。通过BIM软件，项目中的组件信息可以直接关联并简化为结构所需的属性关系。该软件可以根据构件属性信息自动划分结构构件和非结构构件。结构分析预处理的自动化是将非结构部件转换为负载在结构部件上的载荷。BIM技术的结构分析主要体现在以下两个方面：1）使用数据计算模型或IFC设计性能，例如抗震性，抗风性和耐火性。2）计算机结构的计算结果存储在BIM模型或信息管理平台中，方便后续阶段。（2）性能分析建筑师使用BIM软件在设计阶段为创建的虚拟建筑模型提供了大量项目信息。只要将相关的性能分析软件导入到BIM模型中，就可以获得相应的分析数据。过去，CAD时代要求设计人员花费大量时间输入项目数据和信息，现在可以通过软件自动完成这些工作。BIM软件大大减少了工作时间、提高了设计效率、并优化了对业主的服务质量。性能分析主要包括以下几个方面：1）分析能耗：评估和计算建筑物能耗以优化能耗性能。2）光分析：分析建筑物所在位置的日光性能，分析室内光源，照明以及匹配的景观可见性。3）分析设备系统：在机电设计中：管道，通风，负荷计算分析，通过计算机模型输出温度负荷的计算分析，舒适度模拟，气流模拟等。4）环境评估：为规划方案优化分析，数据分析和节能设计，太阳能利用和建筑遮阳，照明分析利用和建筑照明。通过BIM技术数字模型中包含的结构围护结构传热信息，可以直接分析建筑物的能耗，并可以使用玻璃透射率数据分析室内照明条件，并通过使用BIM技术提高环境分析的效率软件。同时，建筑性能分析的缺点可以很快地反馈给模型的改进，从而确保了性能分析数据在项目计划设计过程中的应用[7]。（3）计算工程量工程量中工程量的计算是最繁琐，关键的部分。传统的成本模型需要大量的人力资源来理解设计意图并阅读图纸。使用BIM技术协助工程量的计算和成本控制可以提高工程量的计算速度。通过计算机软件建立的三维模型可以加快项目信息的输入。如图7所示。目前，根据该模型，某些家用软件可以自动生成符合国家定价标准的工程量清单和相关成本报告。将来，计算机辅助功能将成为行业应用程序的主流。通过应用BIM技术，可以快速计算和查询各个组件的工程量，并精细控制建筑材料的计划和使用，避免材料浪费。例如，使用BIM信息功能可以准确地提取项目中防火门的准确数量数据，防火门的样式和尺寸，甚至可以计算防火门把手的细节。此过程通常包括以下方面：图7智能化工程量计算流程图1）土方量的计算使用BIM工程量计算软件可以直接计算土方量。根据计算机模型中的一楼面积的计算，成本人员在软件系统中提取所需的工程量。使用BIM模型计算建筑物中条形基础的基础槽所需的土量。通常，根据国内工程测量规范中的计算规则，在BIM工程量计算软件的属性中设置组件参数和计算公式，并直接使用该软件系统计算土方开挖的土方总量。2）基本工程量的计算BIM工程量计算软件带有一个表格功能，该功能可以计算所需的基本工程量，还可以通过属性窗口在任何位置获取基本工程量。可以根据基本族模板集对大多数基础类型进行建模。如果软件中没有用于某些特殊基础的特定建模方法，则可以通过软件的基本工具（例如，梁，板，柱等）对其进行修改，以进行建模。但是，有必要改变构件的属性信息以使其与其他建筑类型的构件区别开来，这有利于工程量的信息统计。3）混凝土构件工程量的计算工程量计算软件可以准确地获得建筑梁，平板，柱，墙的工程量，与国内工程通用规范一致。对于单个混凝土组件，BIM软件可以根据表单信息直接计算相应的工程量。但是，在计算混凝土板和墙构件的工程量时，应扣除预留孔的数量。使用由软件工具修改的功能，可以根据组件的类型来修改组件的位置，并扣除物理连接处的重复工程量。优先保留主要部件的工程量，并在扣除后将次要部件的统计信息修改为准确的数据，以免造成部件工程量数据统计的误差。4）加固工程量的计算BIM技术结构软件系统在工程柱、梁、墙、地基和结构板中提供了钢筋建模工具。通过创建新族或钢筋系统族来选择钢筋类型。钢筋的所需长度被认为是根据钢筋测量差的精确长度来计算的。5）工程量计算墙壁的体积和面积可以通过BIM工程量计算软件精确计算。软件中的墙有多种建模方法。一种方法是根据墙的位置和尺寸来对实际设计尺寸进行系统建模。将墙与其他构件边界对齐。该建模方法符合常规设计顺序。建模效率低，并且容易发生错误。另一种方法是将墙直接设置为结构立面或地板建筑物，就像将组件“嵌入”到墙中一样，这大大提高了建模速度[2]。（4）协同设计与碰撞检测在传统的项目设计中，每个设计专业人员都负责该专业内的设计。设计专业之间的协调活动通常通过项目设计专业协调会议或双方提交设计材料来实现。在许多实际项目中，由于专业之间的不适当协调而引起的冲突非常普遍。专业之间的不充分协调导致了施工过程中的冲突和工程变更。BIM技术为设计工作的专业协调提供了两种解决方案。首先是使用有效和适当的专业协作方法，以防止在设计过程中发生大量专业冲突。另一种是检测，查找原因并纠正建筑模型的各种专业模型之间的冲突，即碰撞检查。如今，碰撞检测已成为BIM技术的关键技术手段。实践证明，BIM技术的碰撞检测在项目中取得了良好的效果。1）协同设计传统的协作设计主要是指使用网络设计的交流方法和过程设计的组织形式。其中包括：CAD图形文件，网络视频会议，建立数据库以及借助软件进行管理。2）碰撞检验一维图纸有很大的局限性不能对空间事物表达,使得设计图纸中存在许多的设计盲区。目前大多数设计方式为“隔断式”设计,各参与方之间依据人工协调项目内容相互专业区分,这也存在专业间相互碰撞现象。与此同时，机电专业设备和管道布置还存在碰撞现象。即实际构件、管线间不存在碰撞现象,但在安装时会造成人员和机械不能到达具体位置的问题。通过使用BIM技术，可以将两个不同的专业模型集成到一个数据模型中，并且可以通过软件功能执行空间位置冲突检查，以找到两个专业组件之间的位置冲突点[1]。手动确认位置冲突后，软件可以向可疑点报告。冲突检查通常从初步设计阶段开始。随着软件的更新和开发，在工程模型上将重复“冲突检查，确认修改和更新模型”的过程，直到所有冲突点都被检出并进行了修改。如果检查结果中发现的冲突数为零，则表示已达到100％的设计协调。通常，不同的职业是分开设计和建模的，因此这两个职业之间的冲突很常见。碰撞检查将涵盖任意两个专业之间的冲突关系，例如：①工程结构专业，标高设置，立柱之间位置不一致或横梁与门设置之间存在冲突。②机械设备专业，管道与零部件冲突。③设备内部，各行业的布置与管道冲突。④设备安装及室内装修，管道与室内防水设备冲突。碰撞检查过程是需要组织和计划管理的过程。检查人员也被行业人员称为“BIM协调工程师”。检查员将负责对结果进行标记，提示，跟踪和修改。协同设计和碰撞检测是BIM技术在设计阶段信息化特性的直观体现。在此阶段要从信息化工作的角度进行项目管理,同时要求BIM设计单位提供成果,同步提交碰撞检测报告,并对零碰撞进行梳理归类和书面说明。（5）BIM技术与项目管理本阶段的设计工作需要多个专业技术人员、多种软件来共同完成。本阶段的设计项目管理既要结合各专业特点,又要与多专业协同工作和协同分析。在初步设计阶段可以使用BIM软件建立模型并检查每个立面的一致性。在初步设计阶段，分析校正后的建筑模型以生成施工图和节点的大样本图，以形成结构模型并设计二维图。值得一提的是本阶段在传统模式下已形成了多款三维设计软件。这些软件都属于广义的BIM技术软件,各软件公司也在积极的建立数据互通共享渠道。此阶段的BIM技术管理工作要做好多专业、多种软件的协同和工作组织工作,要高度重视信息管理工作。4.4设计阶段的应用施工图设计是重要的工程设计阶段，为项目设计和施工搭建桥梁。这个阶段主要通过计算机绘图表达项目的设计意图。作为现场施工的基础，构建专业模型和优化设计是施工图设计阶段的一项复杂任务。信息模型包括各种专业：结构专业，给排水专业，供热通风专业，电气等专业。在建模的基础上，根据施工设计知识框架体系，对施工图进行碰撞检测，三维管线综合等，完成施工图设计的整体优化。根据对会影响净空需求的零件的分析，我们将优化机电空间布局和净空的设置。BIM在施工图设计阶段的应用主要包括各专业之间的协同作业的施工图生成、三维渲染图生成等。其中对于工程量计算和结构分析是在初步设计阶段的基础上进一步的深化。4.4.1施工图纸生成设计工作最重要的形式是施工图生成。施工图是包含大量组件属性注释的图，施工方法主要是手动操作，其作用不可替代。CAD技术的使用大大提高了设计人员手动绘制工程图的效率。传统的手工图纸的问题也很明显。生成施工图后，如果零部件的设计发生更改，它将同时影响与该零部件相关的多个施工图。例如，如果墙的大小发生变化，则包含墙的建筑平面图和立面图需要重新修改和更正。图纸中的此更改会影响进度。运用BIM技术建立的模型是完整描述空间关系与构件类型的数据模型,施工图纸可以看成建筑模型在某一角度上的投影图。通过模型自动生成施工图纸是一种理想的图纸产出方式。对于模型信息的唯一来源，对项目设计的任何必要修改都将反映在建筑模型中。BIM软件可以根据模型中已修改的信息实时更新与组件修改有关的所有结构图。从施工图到模型的自动更新将减少大量的修改时间并减少设计人员的工作量。目前，软件的自动绘图功能正在不断更新，实际项目的应用需要人工干预。随着软件技术的不断更新,设计功能会逐渐强大,工作效率会逐步提升。4.4.2三维渲染图生成三维渲染和施工图纸的生成是相同的操作方法，是工程设计阶段的重要显示方法。它不仅能向业主单位显示建筑仿真效果，而且可用于团队沟通。三维渲染图也是在规划设计阶段需要交付的重要结果之一。BIM软件自己的渲染功能可以从建筑模型的各个角度渲染施工图纸。同时，该软件具有3ds最大软件接口，支持3D模型数据的导出。软件的渲染步骤通常与设计人员目前常用的步骤类似，即：创建3D图形和设置输入→渲染材质的外观→设置照明条件以呈现数据→执行渲染→保存渲染。三维渲染图生成和施工图纸生成是同一种操作方法,第5章：施工阶段的应用分析5.1施工阶段的应用和招投标应用BIM技术在项目建设阶段的应用主要有五个部分,分别为：项目招投标阶段、工程深化设计阶段、施工准备阶段、建造阶段和项目交付阶段。具体各阶段的应用点见表5.1。表5.1BIM应用清单5.1.1BIM技术在招投标阶段的应用结合信息时代BIM技术的信息、参数和视觉特征，结合信息时代网络技术、客户技术、大数据、自动化机械设备等先进软硬件设备，在实际项目中充分展示了BIM技术的特点。BIM技术在项目招投标阶段得到了广泛的应用，大大提高了招投标工作的效率和质量。基于以上特点,BIM技术在施工招投标阶段的主要应用优势体现在以下几点：（1)通过可视化可以使标书得到更好的展示和表达,提升标书的表现力。（2)通过数据信息可以提升投标工程量计算的效率,节省大量的人力资源。（3）通过信息技术可以提高技术标准的质量，提高业务标准，促进企业报价和技术方案的统一协调。（4）通过综合应用BIM技术可以优化技术标准，提高工程质量、施工进度、文明施工等方面的内容。进而降低施工成本、提升中标率和竞标实力。商务标书的编制可以从宏观的两个方面进行总结。第一：准确计算工程量。第二：制定合理的项目清单，确定项目总价。由于市场竞争日趋透明,同时施工的不确定性因素日益增多,使报价技巧在商务标编制中更加重要,人员必须将更多的时间花费在投标报价技巧上。这就给商务标编制提出了两方面要求:第一：工程量计算要更加快速;第二：投标报价要更加合理。通过BIM模型软件可以快速提取各专业工程量数据，对各专业工程量数据进行分析计算，从而满足投标中不同参与方对工程量的需求。与传统的手工计算工程量相比,运用BIM技术工程量计算的商务标书计算软件具有以下优势：1)提升计算效率。能满足模型精度投标需要的情况下,可以使用软件计算各类构件工程量。对于工程中所有工程量提取过程仅需几分钟,相比较手工计算工程量节省大量计算的时间。但是，提取BIM模型下所有组件的工程量基于相同的数据模型，而不是计算所有人员的工作量这种工程量计算技术可明显的降低人员投入。2)计算工程量准确性提高：软件计算工程量可以精确的自动计算到每个工程的构件。不会存在重复和遗漏，计算数据可达到与模型100%的一致。当模型发生变化时相应的工程量会随之改变,不会出现因更新不及时造成的工程量偏差。目前国内使用BIM技术进行企业招标计算将带来许多问题。首先，在招标阶段，少数业主单位向招标单位提供施工模型，招标单位需要重新使用二维绘图建模。考虑到计算确切工作量所需的时间，投标效率可以降低。其次，在招投标阶段建立BIM模型的人员为设计人员或专业BIM人员，他们普遍缺乏业务经验，通常建立信息模型不能满足商务工程计算的要求。第三,目前行业内商务工程量计算通常采用图形计算的方法。依据CAD图纸建立BIM模型得到构件工程量,但运用商务系统软件在投标阶段会建立三维工程量计算模型。这时建立的三维模型仅含有工程量计算所需的构建属性,不是实际意义上的BIM模型。通常投标阶段的BIM工作考虑到以可视化为主,投标工作人员可依据商务工程量计算模型为可视化的技术标展示。通过BIM技术软件辅助商务标工程量计算时,商务系统与技术系统同时进行协作。通过确立建模的标准，避免建模的重复发生。（2）商务标报价商务标书编制中极为重要的工作内容是商务标报价,商务标报价会对投标成败起到决定性的作用,因此报价必须严谨精确。商务标书中的报价也是体现施工企业技术水平、管理水平的重要指标,报价数据更多地取决于企业自身。传统商务标书中的价格多数根据工作经验及市场询价填报。这种填报方式对投标人的工作经验产生依赖性，导致因为经验的限制不能真实体现企业的管理水平。投标期间的频繁询价,会对投标效率产生相应影响。首先,企业根据施工真实成本情况收集信息，通过统计分析得到能够真实反应企业管理水平的报价,形成投标报价库。当进行商务报价时，通常可以从报价中提取数据。不仅节省了综合价格和询价时间，报告中的数据信息还可以真实反映项目水平。5.1.2BIM技术辅助技术标编制编制技术标的内容,可以总结为两个方面。其一：根据招标图纸的内容和招标文件的要求选择合适的施工部署、工艺方案和管理方法。其二：选择的部署、方案,通过准确的、简明的方法表达给招标人。传统的投标过程中受到技术手段和表现方法的限制,这两方面工作始终面临很大的困难。尤其是面对结构复杂、体量大、技术难度大的工程,对技术标的苛刻要求时,实施工作时困难就更加明显。一方面是施工工艺和管理方法复杂，难以攻破；另一方面是通过传统的文字和二维图纸难以简明、清晰的对复杂工艺进行准确的表达。这就使得在很长一段时间,技术标编制的质量没有明显的改观。BIM技术的应用能够帮助投标人员解决这两方面问题:首先,BIM技术可视化能力能帮助投标人员进行施工部署和方案工作。通过方法推敲、验证得到最优化的施工部署。其次,BIM技术的综合应用能为项目管理提供有效的方法和高效的协同机制。发挥各部门、各岗位人员的作用,通过协同解决管理上的难题。最后,BIM技术能够可视化表达，可以生成有关的图表、数据，以提高标书的表现力。5.2施工准备和辅助施工组织设计应用5.2.1准备施工阶段应用施工阶段的准备工作包括项目建设前完成的所有准备工作。施工准备工作不仅在施工之初完成，施工开始后按照施工组织计划进行整个工程建设。BIM技术在施工阶段的应用主要是协助施工前工作，充分发挥其作用，合理利用资源，加快施工进度，提高工程质量，确保施工人员安全，减少工程损失，获得较高的经济效益。在西方发达国家，建设阶段的编制包括三个部分：报价、设计、进度。BIM技术在施工阶段的应用主要体现在虚拟施工上。虚拟施工管理是一种通过BIM技术软件与施工方案相结合的施工模拟，整个虚拟施工过程不消耗工程资源。根据施工过程的可视化效果和预处理结果，通过该技术降低工程造价，加强施工过程管理者对工程的控制。虚拟施工对实际施工阶段的优势可以概括为以下三点：（1）施工方法可视化使用软件虚拟施工模式可以使施工过程直观可视化,可以直接将施工进度计划与实际施工情况进行对比。进行相互之间协同工作,对于项目施工单位、监理单位甚至非工程行业人员都对项目的情况熟悉。通过对实际施工过程可视化处理,使BIM技术为施工参与方交流的建立沟通渠道。通过虚拟施工模拟减少了施工人员熟悉项目施工工序、施工作业的时间,减少了施工人员在项目初期因为施工变更而导致在时间和成本的浪费。另外,通过技术软件可以加快培训工程人员的速度,做到工程各项内容的人人参与。通过5D模型平台全真虚拟施工过程，逐个目视模拟施工过程，对施工过程是可预见的。改变传统的施工管理模式。在可视化施工过程之前，所有参与者都清楚地了解施工过程和内容，从而促进所有参与者在施工过程中的沟通。它是评价施工技术、分析问题、预测施工风险的最有效手段。（2）工艺施工方法验证BIM技术可以模拟整个施工过程的模拟操作，施工参与者可以通过软件了解施工活动的每一步。施工过程中出现问题的，施工人员和现场技术人员可以提出新的施工方法，模拟新的施工方法。通过技术软件验证能否执行，判断施工过程问题并有效解决。（3）控制施工组织管理是进行科学管理的重要手段。它决定了施工前的准备、当事人之间的协调以及施工过程中的工程资源。BIM技术软件对施工的关键部分进行可视化仿真，并通过施工网络图优化方案。模拟和分析施工重要方面的改进措施，以提高施工规划的可执行性。利用BIM技术软件进行施工组织设计计算机模拟练习，提高复杂建筑系统的可执行性。使用BIM技术，完全模拟施工组织，管理人员可以直观地了解施工过程的所有流程和关键节点。切实把握工程中的难点和重点，进一步优化施工方案，提高施工效率和方案可行性。根据模型输出施工图片，作为施工说明或技术要求分发给施工人员，为指导现场施工工作，现场施工管理人员按照图纸进行施工指导。根据设计和现场施工环境，BIM技术在虚拟施工中采用五维模型。选择施工机械和操作模式，确定施工顺序、所需临时设施数量和安装位置等信息。5.2.2施工组织设计阶段应用施工组织设计一般包括方案部署、进度规划、施工计划、技术指标等。BIM技术辅助施工组织设计是利用软件作为工具直接设计，或依靠模型对施工过程进行校对。创建模型的BIM是虚拟构造的过程。在有效施工计划的指导下，施工过程的顺利实施，主要基于施工计划的制定和管理人员的工作经验。建筑解决方案的可执行性一直是业界关注的问题。由于建筑产品不能复制，施工设计也是不可替代的。一般项目竣工交付，一套完整的施工设计方案进行体现。计算机施工仿真技术不仅可以检测施工方案的可行性，而且