BIM技术在施工中的应用风险探析

BIM技术在施工中的应用风险探析摘要内的部分建筑施工企业已经将BIM技术应用于施工项目中，但是由于政策、法律、管理、技术、市场、经济方面的原因，导致建筑施工企业在应用BIM技术过程中出现缺少必要的族文件、缺少必要的建模标准和规范、BIM的可拓展性差不能很好跟进度相互拟合、在成本控制上还有欠缺短时间内很难收回成本、缺少相关技术的支撑、当对BIM软件操作失误后缺乏相应对策和经验等等的问题，给项目的顺利的实施造成一定的风险。这些风险因素会导致施工企业在工程项目上管理混乱、进度延时、质量达不到要求并且可能使经济效益下降。因此，为了建筑施工企业能够更好地应用BIM技术，需要对建筑施工企业BIM应用过程中存在的各类风险因素进行梳理、分析，并提出相关建议、对策。关键词：BIM技术；工程施工；应用；风险目录引言 引言目前的国内建设项目正在不断地扩大规模，建设的复杂程度也在持续增加，施工企业传统的管理理念稍显滞后，不能保证建筑业的可持续发展。在这种环境下，BIM技术应运而生。建筑信息模型(简称BIM)它是是一种信息数字技术，通过信息模型可以表达建设项目的功能和设施，并且模型中包含着项目中的所有的工程信息。BIM技术能够应用于项目的全过程，无论是设计阶段、施工阶段还是后期运营管理阶段。BIM技术可以集成各阶段的信息，将这些信息分享给各参与方共同使用，这种方式提高了建设项目的实施效率、降低了成本，能够极大提到建筑企业的效益。BIM技术起源于美国，并在美国的建筑行业普遍应用。据美国市场调研，截止到2015年美国有86%的建筑业企业已经将BIM技术应用到建设项目中，而且公司中80%的项目都在应用BIM技术，BIM技术为这些建筑业企业带来了巨大的增值。1BIM技术及工程施工概述1.1BIM技术的定义建筑信息模型是建筑学、工程学及土木工程的新工具。建筑信息模型或建筑资讯模型一词由Autodesk所创的。它是来形容那些以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。当初这个概念是由JerryLaiserin把Autodesk、奔特力系统软件公司、Graphisoft所提供的技术向公众推广。BIM(BuildingInformationModeling)技术是Autodesk公司在2002年率先提出，目前已经在全球范围内得到业界的广泛认可，它可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象(如空间、运动行为)的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。BIM有如下特征：它不仅可以在设计中应用，还可应用于建设工程项目的全寿命周期中；用BIM进行设计属于数字化设计；BIM的数据库是动态变化的，在应用过程中不断在更新、丰富和充实；为项目参与各方提供了协同工作的平台。我国BIM标准正在研究制定中，研究小组已取得阶段性成果。1.2工程施工的概念工程施工是建筑安装企业归集核算工程成本的会计核算专用科目，是根据建设工程设计文件的要求，对建设工程进行新建、扩建、改建的活动。工程施工下设人工费、材料费、机械费、其他直接费等四个明细。工程施工下设人工费、材料费、机械费、其他直接费等四个明细。其中人工费核算一线工人工资、津贴、伙食、补助，但不包括保险，一线工人保险在间接费里核算；材料费核算构成工程实体的材料耗用，其中包括快拆组件租费、脚手架子管租费等外租材料以及分包部分的核算，如护坡、降水、防水等；机械费核算大型推土机、压路机、两头忙、蛤蟆夯、汽车泵、砼泵、外用电梯、塔吊等的租费，包括给这些机械的加油机维修养护费；其他直接费主要核算不能区分开以上三种费用的支出，但是构成工程项目实体的支出，如：土方的二次搬运费、工程用水费、电费等。按照形象进度结转工程施工，工程施工借方余额为未完施工，表示暂时没有相应收入的成本。如果工程施工全部结转，则余额为零。工程施工余额不可能在贷方。1.3BIM在工程施工中的应用现状当前，国际上新兴的BIM(BuildingInformationModeling，建筑信息模型)技术己成为建设领域信息技术的研究和应用热点，BIM的应用价值己经得到政府的高度关注和行业的普遍认可。当前，国内软件厂商尚未推出商品化的BIM软件，普遍应用的主要是国外的BIM设计软件，由于与之配套专业软件不齐全以及设计规范的限制，这些软件还不能完全用于专业设计，主要用于相关专业的BIM建模。这不仅增加了项目的设计成本，而且该模型传递到施工阶段，由于没有合适的平台和工具添加和集成施工信息，无法形成支持施工及管理的信息模型，加上缺乏配套的BIM施工软件，致使BIM在施工阶段的应用存在建模困难、需额外增加成本、应用软件不配套等诸多问题，严重影响了BIM技术在施工阶段的实际应用和价值体现。如前所述，IPD作为理想的BIM应用模式尚在推行过程中，而BIM应用还存在诸多问题和困难。当前国内外施工阶段的BIM应用主要借助专业的BIM团队，完成BIM建模，通过中性的IFC文件或软件开发商提供的特定文件格式(如.rvt格式)，将BIM中的相关数据导入某些施工应用软件中，实现施工阶段的局部信息共享。当前施工阶段BIM应用主要涉及以下几方面内容。1)基于BIM的设计可视化展示按照2D设计图纸，利用Revit等系列软件创建项目的建筑、结构、机电BIM模型，可对设计结果进行动态的可视化展示，使业主和施工方能直观地理解设计方案，检验设计的可施工性，在施工前能预先发现存在的问题，与设计方共同解决。迄今为止，普遍应用的BIM建模软件有AutodeskRevitArchitecture/Structure/MEP,BentleyArchitecture以及CraphisoftArchiCAD等。2)基于BIM的碰撞检测与施工模拟将所创建的建筑、结构、机电等BIM模型，通过IFC或.rvt文件导入专业的碰撞检测与施工模拟软件中，进行结构构件及管线综合的碰撞检测和分析，并对项目整个建造过程或重要环节及工艺进行模拟。以便提前发现设计中存在的问题，减少施工中的设计变更，优化施工方案和资源配置。当前常用的碰撞检测与施工模拟软件主要是AutodeskNaviswork,BentleyNavigator以及清华大学本课题组研发的基于BIM的工程项目4D动态管理系统。3)基于BIM的工程深化设计利用结构、设备管线BIM模型进行工程深化设计，是当前施工阶段BIM应用的重要体现。其应用方法有两种:①将所创建的模型，通过IFC或.rvt文件导入专业设计软件中进行深化设计，如利用Tekla进行钢结构及其复杂节点的深化设计，利用CATIA进行复杂异形结构、幕墙的深化设计等;②根据碰撞检测的分析结果，直接在BIM建模软件中对结构、水暖电管网及设备等专业设计进行调整、细化和完善。如利用RevitArchitecture/Structure/MEP建模和深化设计，用Naviswork进行碰撞检测。4)基于BIM的施工项目管理迄今为止，国内外软件厂商尚未推出商品化的BIM施工项目管理软件，而被业内认可并广为应用的是清华大学本课题组研发的基于BIM的4D施工管理的系列软件。该研究将BIM与4D技术结合起来，通过建立基于IFC的4D施工信息模型，将建筑物及其施工现场3D模型与施工进度链接，与施工资源、安全质量以及场地布置等信息集成一体。实现了基于BIM和网络的施工进度、人力、材料、设备、成本、安全、质量和场地布置的4D动态集成管理以及施工过程的4D可视化模拟。本系统己在国家体育场、青岛海湾大桥、广州西塔等大型工程项目中成功应用，曾获2009,2010年华夏建设科学技术一等奖。当前，通过进一步扩展信息模型、管理功能和应用范围，系统不仅用于建筑工程，而且己推广至桥梁、风电、地铁隧道、高速公路和设备安装等工程领域，正在上海国际金融中心、昆明新机场设备安装、邢汾高速公路等多个大型工程项目推广应用。5）工程施工BIM应用的整体实施方案纵观当前工程施工中的BIM应用现状，清华大学研发的建筑施工BIM建模系统和基于BIM的4D管理系列软件不仅填补了当前国内BIM施工软件的空白，经过多个大型工程项目的实际应用，己经形成了包括BIM应用技术架构、系统流程和应对措施的整体实施方案。2BIM技术在施工中的风险2.1政策风险新技术的推广需要政策的指引，国家以及地方政府都在建筑行业推行BIM应用，部分地区出台BIM使用的强制性规定。目前国内BIM技术应用的状况是BIM目前的标准仍然不成熟，BIM技术在施工企业中的应用中通用性不足。与BIM相关的法律法规也不健全，不能明确划分各参与方的责任，对使用过程中出现的法律问题不好解决。针对BIM技术应用的相关政策在制定的过程中缺乏持续性，阻碍了施工企业更好地应用BIM技术，并且政策在落实环节也不到位，给施工企业应用BIM技术带来一定的风险。2.2经济风险BIM技术的应用贯穿于项目的全寿命周期，施工企业应用BIM技术需要购买软件，需要对员工进行培训，前期投资较大。并且BIM技术的投资回收期长，前期难以回收成本，降低了施工企业应用BIM技术的积极性，并且存在项目结束后投资收益率达不到预期的风险。BIM在施工企业中作为一种新的技术来应用，它的一些功能对于刚开始接触的企业来说相对比较陌生，就需要向BIM技术服务公司进行咨询，期间的咨询费用相对较高。2.3技术风险关于BIM技术应用的软件大都是国外的，国内对BIM技术的应用还处于起步阶段。BIM技术的操作难度比传统的CAD要大，施工企业在应用BIM技术时就会面临导入性较差的风险。BIM技术作为建筑业中一个新技术，能否被施工企业所采纳，要考虑它与使用者的思维方式以及传统软件的兼容程度，而BIM作为施工企业应用的新技术就面临着兼容性技术风险。BIM软件大多数是国外企业开发的，对国内的项目可能并不适用，国内的施工企业就需要对BIM软件进行二次开发，以便适用于企业开发建设的项目，这样施工企业应用BIM技术就存在对软件不能进行深入开发的风险。2.4市场风险施工企业在建设项目中应用BIM技术是一种新的尝试，就目前的建筑市场来看，它的经济效益并不明显，使得一些施工企业不敢盲目的在项目中使用BIM技术。BIM技术在施工企业应用也局限在个别项目，它的信息不能集成，无法形成规模效应。施工企业对目前的项目建设模式已经十分熟悉，面对BIM技术缺乏变革驱动力。2.5管理风险BIM技术作为一个新的技术被应用于建设项目中，施工企业的管理人员对BIM技术的管理能力有限，那么施工企业应用BIM技术时会存在技术管理风险。BIM技术是一个协同工作的平台，它需要各个参与方的共同协作，BIM平台拥有着大量的数据信息，倘若各参与方缺乏沟通，就会影响BIM技术在建设项目中的应用。BIM技术的应用改变了施工企业的传统业务流程，若不能将BIM技术与传统业务流程相整合，在施工企业进行项目建设时就会产生较多的工程变更，不利于项目建设。根据以上的阐述可将诸多风险因素归纳为五大类，分别为政策风险、经济风险、技术风险、市场风险、管理风险，具体如下：C1)政策风险因素：相关的法律法规不成熟、行业标准不完善、政策缺乏稳定性和持续性、政策缺乏高效执行力：（2）经济风险因素：购买、升级成本高、投资回收期长、员工培训较长时间、咨询费用较高、投资回报率不确定。（3）技术风险因素：技术导入性不足、技术适用性较差、技术可兼容性不足、缺乏具有BIM技术专业人员、缺乏信息交互平台、对软件进行深入开发的能力不足；（4）市场风险因素：施工企业缺乏积极性、缺乏规模效应、市场认可度不高、企业变革驱动力不足；（5）管理风险因素：与传统业务流程的整合难度大、缺乏项目实践经验、企业间缺乏高效的沟通协调、技术管理难度加大、管理模式的改变。3BIM技术施工风险防控对策为了对我国施工企业应用BIM技术风险问题采取科学性、针对性的应对措施，运用风险管理理论中的风险反应理论和决策理论，提出施工企业应用BIM技术风险因素的应对策略，为我国施工企业应用BIM技术提供指引和借鉴。3.1创新管理模式传统的管理模式下施工企业各部门的管理是相对独立的，而在建筑施工项目中应用BIM技术就要求企业有较高的信息管理水平，为了完善项目信息系统需要各参与方的协同合作。因此，为了在建设项目中更好地应用BIM技术就需要技术、成本等各部门协同合作。创新管理模式就是创建一个协同管理平台，为了共同的目标各参与方协同合作，实现BIM应用价值最大化。3.2优化BIM软件，提高适用性目前国内应用较多的是国外公司开发的BIM软件，由于建筑规范、标准以及施工工艺的差异化，在国内使用的BIM软件适用性较差。为了提高软件适用性，BIM软件开发公司应根据国内建筑业的具体情况，研发出对国内施工企业适用性较强的BIM软件，而应用BIM技术的施工企业可以同对BIM技术应用有着深层次的研究的学者们所在的高校BIM中心合作，通过理论与实践的结合优化BIM软件，以提高BIM软件在国内施工企业的适用性。3.3完善BIM规则现阶段我国制定的关于应用BIM技术的相关法律法规、规范和标准等并不成熟。为完善BIM标准和规则，政府和企业就要共同行动、共同努力。政府加快完善BIM标准制定的进程，施工企业制定统一的BIM建模规则，降低施工企业应用BIM技术的风险，推进BIM技术在国内施工企业的应用。3.4建立为施工企业服务的BIM应用的平台BIM应用平台是施工企业应用BIM技术的基础，它集成了建筑施工企业各方面的信息。在该平台上不同部门、不同专业的人员可以互相传递信息、共享信息模型。一个为施工企业服务的BIM应用平台要集成建筑、结构、水电暖等各专业信息来建立BIM模型，为工程制图、工程计量计价、专业设计工具的使用提供数据。建立BIM应用平台时可以将项目上的BIM应用、数据等信息进行集成，实现BIM的专业化应用，最后关联相关数据。施工企业在使用BIM服务平台的过程中对该平台的运行效果进行反馈，以便对BIM技术应用平台不断优化和完善。3.5提高BIM技术带来的经济效益施工企业运用BIM软件，不仅是为了更加快速完成项目而且还要求BIM软件能够给企业带来经济效益。BIM技术在建设项目中得到广泛应用时会形成规模效应，相应的成本就会降低，施工企业的利润就会相对提高。投资回报期的长短也是施工企业应用BIM技术的重要影响因素之一，流动的资金对一个企业bi十分重要，尽快得到投资回报能够保证项目顺利完成。因此，使BIM技术在建设项目中广泛应用以及缩短BIM技术的投资回报期对施工企业应对BIM技术潜在的经济风险至关重要。结语BIM技术的应用可以优化工程项目的施工方案，还可以使施工过程中的各个项目参与方对相同的模型进行协同合作，实现了信息的共享和储存。BIM技术的应用能很好地降低施工进度风险、施工质量风险、施工安全风险等，更能预先采取有效的措施规避风险。但是BIM技术还有许多技术、成本等方面的发展障碍，需要我们进一步去优化和探索。参考文献[1]王淑嫱，周启慧，田东方.工程总承包背景下BIM技术在装配式建筑工程中的应用研究[J].工程管理学报，2017，31（06）：39-44.[2]盛宝柱，沈山松.新常态下B