工程施工组织-第9章

第9章BIM技术

在工程施工组织中的应用日期：2023年8月作

者：齐宝库、张铎、蔚筱偲工程施工组织：第9章BIM技术在工程施工组织中的应用本章要点：BIM技术的内涵；信息交互标准与应用模式；BIM技术常用应用软件；BIM技术在工程施工组织设计中的应用方法；BIM在施工组织动态管理中的应用方法。学习目标：了解BIM技术的发展现状；熟悉BIM技术的内涵与基本特征、BIM技术信息交互标准与应用模式、BIM技术在施工动态管理中的应用方法；掌握施工方案、施工进度、施工现场布置的BIM模拟方法。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.1BIM技术概述9.2BIM在工程施工组织设计中的应用9.3BIM在施工组织动态管理中的应用9.1BIM技术概述BIM的内涵：

BIM技术最初被定义为“BuildingInformationModel”，意在突出工程项目的物理和功能特性的数字化表达。因此，它作为项目全生命周期的共享资源，为项目管理提供可靠的信息。随着BIM技术的影响范畴和应用广度、深度的不断拓展，人们对BIM技术内涵的认识和理解逐步深入。目前，BIM技术的含义被广泛定义为“BuildingInformationModelling”，是指一个在建筑工程项目生命周期内设计、建造和运营中产生和利用数据的业务过程。也有一些学者将BIM技术定义为“BuildingInformationManagement”，即利用BIM技术对整个工程项目全生命周期实现数字化信息管理。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.1BIM技术概述常用BIM软件：

一般将以构建BIM模型为基础，满足建设领域各类工程（如房屋建筑工程、工业建筑工程、水利建设工程等）各专业信息化、数字化、智能化、智慧化应用等功能需求的软件界定为BIM软件。按照软件特征可以分为核心软件和工具软件。工程施工组织中涉及的软件一般为工具软件，按照具体功能可分为设计类、交互类和管理类等三类第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.1BIM技术概述BIM技术信息交互标准：

（1）IFC(IndustryFundationClasses)

（2）IDM（InformationDeliveryManual）

（3）IFD（InternationalFrameworkfordictionaries）第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.2BIM在工程施工组织设计中的应用施工方案模拟应用思路：应用BIM技术进行施工方案模拟，主要包括：施工总体规划方案模拟、分部（项）工程施工技术方案模拟和专项施工方案模拟，如图9-1所示。根据实际工程应用BIM技术进行施工方案模拟的工作量来看，施工总体规划方案模拟的工作量约占比20-30%；分部（项）工程施工技术方案模拟的工作量约占比55-70%；专项施工方案模拟的工作量约占比10-20%。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.2BIM在工程施工组织设计中的应用施工方案模拟应用方法—施工总体规划方案模拟：[例9-1]某高校实验室项目模拟。该工程分为南区和北区两个区域，南、北区两区各有两个流水段。两区平行施工，自西向东进行流水施工。施工总体规划规划方案模拟如图9-2所示。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.2BIM在工程施工组织设计中的应用施工方案模拟应用方法—分部分项工程施工技术方案模拟：[例9-2]土石方工程施工方案模拟。利用已建基础工程BIM模型和采集的场地高程数据，自动确定开挖深度与工程量。初步拟定基坑边坡支护形式和开挖方案，并进行模拟，对方案中设计细节，如开挖顺序、止水措施、排水组织等进行详尽模拟，明确施工流程，对管控要点制定具体控制措施；针对既定方案对应的模型自动生成资源计划（人员、机具、材料等），对方案效果不理想之处进行调整。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.2BIM在工程施工组织设计中的应用施工方案模拟应用方法—分部分项工程施工技术方案模拟：[例9-3]非承重墙砌块排布施工方案模拟。输入已建BIM模型，键入相关要求对应的参数（如砌块尺寸、灰缝大小、导墙尺寸等），自动生成砌块排布方案，并将砌块进行编号；根据排布图自动计算材料使用量，结合损耗控制要求，精确控制各墙体对应的砌块的型号、用量和砂浆用量控制，提前安排各区域搬运计划，有效的减少二次搬运和材料浪费。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.2BIM在工程施工组织设计中的应用施工方案模拟应用方法—专项施工方案模拟：根据工程实际情况和需要，对危险性较大的分部分项工程和特殊季节性施工工艺及技术组织措施方案进行模拟工，并对施工作业人员进行技术交底，确保工程施工任务顺利完成。例：高大支模施工方案模拟。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.2BIM在工程施工组织设计中的应用施工进度模拟应用思路：采用BIM技术对施工进度进行模拟的应用思路是，首先根据已确定的施工展开程序与详细施工顺序，将已建的各项分部分项工程BIM模型按照施工流水段进行分解，并提取工程量；然后根据工效和可投入的施工资源，确定施工时间，生成进度模型和资源计划。如果工期目标不满足或可提供的资源不满足工程进度需要进行调整优化，最终获得满意的进度模拟效果。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.2BIM在工程施工组织设计中的应用施工进度模拟应用方法：根据规定工期和各种资源供应条件，遵循各施工过程合理的施工顺序，充分模拟从开始到竣工全过程的时间搭接关系、空间利用关系以及各类资源分配关系等。[例9-5]某工程施工进度模拟。首先，按流水段分解BIM模型，确定各流水段具体工程量；将工效、工程量和预设时间等信息录入平台，自动生成资源计划；然后，根据工期目标和可提供资源情况，调整进度与资源，生成初始进度计划横道图后，将横道图转换成双代号网格图（图9.11示）进行自动优化，去掉松弛时间；最后，将优化后的网格图转换成横道图，并将工序与构件进行逐一关联；生成最终的4D施工进度计划（如图9.12所示），作为施进度管控的依据。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.2BIM在工程施工组织设计中的应用施工进度模拟应用方法：[续例9-5]最后，将优化后的网格图转换成横道图，并将工序与构件进行逐一关联；生成最终的4D施工进度计划，作为施进度管控的依据。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.2BIM在工程施工组织设计中的应用施工场地布置模拟应用思路：施工场地布置模拟的核心是运用三维仿真技术表达施工现场实际情况和施工各阶段场地利用规划，形成合理合规的最经济方案。整体应用思路是通过相关信息形成初步方案，再对其进行检测与调整，形成最终方案后根据需要生成相关数据信息统计表。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.2BIM在工程施工组织设计中的应用施工场地布置模拟应用方法：根据工程规模、特点和施工现场的条件，正确地解决各类临时设施与永久性建（构）筑物和拟建建筑物之间的位置关系问题，是实现文明施工与绿色施工的重要基础和施工过程管控的依据。[例9-6]某工程施工现场布置模拟。首先，将基准模型（应包含地貌、水准高程、红线范围等信息）与按阶段分解的BIM模型集成在同一文件内，模拟场地环境；其次，在场地环境内进行各类临时设施的布置，并根据采用的规范、法规等条文进行规则性自动检查，对发现的问题逐项调整；最后，确定场地布置正式方案，并依据确定的正式方案出具VR场景、轻量化3D图纸、工程量清单、部件加工及安装图、临时设施施工计划等文件。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.2BIM在工程施工组织设计中的应用施工场地布置模拟应用方法：[例9-6]某工程施工现场布置模拟第9章BIM技术在工程施工组织中的应用场布轻量化三维图纸工程量清单围挡安装详图9.3BIM在施工组织动态管理中的应用动态管理的要点（1）约束条件问题。明确各个目标的有效边际（如不明确可采用模糊边际），如目标工期和合同工期、质量要求与质量目标等。在施工准备阶段都应给出明确的指标或描述；（2）目标权重问题。目标权重问题。对于不同项目来说，项目管理的多项目标的重要程度往往是不同的，比如一些国家场馆项目，工期是必须保证的主目标，其他目标则作为次目标。同一目标层次内也应设置不同的权重，以安全目标为例，“0伤亡”的权重就应高于“低事故”的权重。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.3BIM在施工组织动态管理中的应用动态管理的要点（3）满意解问题。满意解问题。实际工程中由于受到诸多条件的约束，往往很难追求各种技术、经济与管理方案的最优解。一般应以在可行域范围内的若干可行解中选择最满意解作为最终方案。实施动态管理必须遵循“PDCA”循环，但同时应充分发挥BIM技术优势，提高信息反馈与发布效率，最大程度的释放人工干预时间，提高整体系统运行效率。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.3BIM在施工组织动态管理中的应用动态管理的实现形式动态管理的实施过程

实际工程中由于受到诸多条件的约束，往往很难追求各种技术与管理方案最优解。一般应以在可行域范围内的若干满意解中选择最终方案。实施动态管理必须遵循“PDCA”循环，但同时应充分发挥BIM技术优势，提高信息反馈与发布效率，最大程度的释放人工干预时间，提高整体系统运行效率。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.3BIM在施工组织动态管理中的应用动态管理的实现形式动态管理的实施过程（1）计划制定。将目标描述结构化，形成计算机可以进行逻辑运算的报告形式。（2）计划评价。按照需求给各目标层内控制项进行赋权便于进行计算机运算。（3）指标筛选。由于工程项目目标层指标过多，在方案制定阶段必须完成指标筛选确定主控项目。（4）实施监控。针对主控项目采集实际信息，将其与计划比对并作出评价，若出现偏差，应找出影响因素并确定主要因素。（5）调整与更新。动态管理的重要环节是针对关键影响因素实施管控，分为两种情况：一是计划调整，即当出现的偏差不大时，采用调整实施作业安排和部分资源配置的方法进行计划调整；二是计划更新，即当出现的偏差较大时，继续实施原计划已不能实现预期目标，则应及时对原计划进行更新，重新制定实施作业安排和配置施工资源。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.3BIM在施工组织动态管理中的应用动态管理的实现形式动态管理技术支撑基于BIM的工程施工组织动态管理是依托BIM平台技术实现的。BIM技术出现为解决工程实际各类决策问题提供了更为准确而全面的数据支撑。近年来，国内许多软件商纷纷研发基于云技术的BIM协同平台，也成为现阶段工程建设全过程动态管理解决方案的主流。BIM平台是一种基于云技术的提供信息采集、分类、提取、存储、检索以及交互等服务功能的综合型建筑类管理信息系统。从时间维度上而言，BIM平台服务范围应覆盖建筑的全生命周期，包括项目策划、设计、施工、运维等使用阶段；从功能维度上而言，BIM平台应包括模型整合、深化设计、资料归档、交流与沟通等几个主要功能模块；从空间维度上而言，BIM平台构建了一个云空间支持PC以及手机、平板电脑等移动终端并同时登录工作。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.3BIM在施工组织动态管理中的应用动态管理的实施BIM平台主要功能模块动态管理的实施是通过综合运用BIM平台的各个功能模块实现的，因此在介绍实施时必须先了解BIM平台的主要功能模块：（1）模型读取模块：BIM平台一般将模型轻量化处理，用于移动端读取模型，支持基本观察操作，部分平台有测试功能。（2）数据管理模块：对数据进行采集、分类、存储、统计以及分析（对比预设数据与实际数据，针对不同目标采取不同形式，形成直观、全面的偏差分析报告）等方式处理的功能。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.3BIM在施工组织动态管理中的应用动态管理的实施BIM平台主要功能模块（3）场景模拟功能。结合BIM和GIS技术对场地及拟建工程空间数据进行建模，构成与实际贴合的场景，用于场地规划和使用。（4）物流管理模块：基于BIM和RFID技术的物流管理信息系统对工程材料和构配件的物流信息有非常好的数据库记录和管理功能，从而可以解决建筑行业对日益增长的物料跟踪带来的管理压力。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.3BIM在施工组织动态管理中的应用动态管理的实施针对工程施工阶段的各项管理目标，施工动态管理实施从如下四方面着手：（1）进度动态管理将施工时间与工程进度模型进行动态链接，以不同颜色标记进度提前或延误的部位，实时展现项目实际进度与计划进度的模型对比，三维监控工程施工进度，预警可能发生的问题，提供有效的进度管控措施，力求工程项目重要时间节点按计划实现。以工作面（亦可直接取某个流水段为工作面）为单元，协调交叉作业工作内容，逾期及时提示警告，动态地分配各种施工资源和工作面，为各专业施工方建立良好的协同管理提供支持和依据。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.3BIM在施工组织动态管理中的应用动态管理的实施（2）成本动态管理将BIM模型与时间、成本信息同时关联，运行时先计算各项独立作业的人工、材料、机械资源和成本数据，再根据时间进行逻辑整合，形成可与时间建立直接联系的成本计算模型。在项目施工准备阶段形成一个较为准确的计划；在项目施工开始后，根据进度情况进行及时、准确的动态数据统计，并与计划数据进行对比分析，发现偏差及时采取纠偏措施，对施工成本实施精细化的动态管控（图9-13）。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.3BIM在施工组织动态管理中的应用动态管理的实施（2）成本动态管理成本动态管理实施过程体现在如下方面：①利用5D模型自动计算完成的工程量，提高阶段性计量工作效率，便于施工过程中逐项动态数据统计分析。②在动态数据统计的基础上实现对施工成本分析和控制。包括定期报告投入产出情况、费用支出与超支节余情况分析以及后续作业的成本预测等内容，并针对分析情况拟定降本增效措施。③提供准确的分流水段、分楼层的材料需求计划并直接提交物资部门，做到限额领料，简化流程的同时增加可靠性。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.3BIM在施工组织动态管理中的应用动态管理的实施（2）质量动态管理①现场施工管理。在施工过程中，施工人员使用移动端模型对照施工部位有效地、及时地避免错误的发生。质量人员在验收过程中通过移动端可以将照片和实测数据上传至平台与BIM模型挂接，按约定权限实时发布。项目相关人员模型浏览时即可收到相对应的提醒。基于BIM的现场质量管理模式既可形象表达质量问题又可促进整改工作的协调开展，同时将历史数据储存在数据库内以便调取。②文档资料管理。将施工过程的文档资料（包括验收单、合格证、检验报告、设计变更单等）集成、挂接在模型中，减少纸质资料为后续的审核、归档、查找等带来的不便。工程项目施工方的文档资料管理也可以与业主方、监理方的文档资料管理对接，提高多方协调工作效率。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.3BIM在施工组织动态管理中的应用动态管理的实施（4）安全文明动态管理

安全文明施工动态管理贯穿工程项目施工建设始终，按照不同的执行形式将动态管理的过程分为三个阶段：1）工程施工准备阶段。2）工程施工阶段。3）工程竣工总结阶段。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.4智慧工地智慧工地的概念

智慧工地是指运用信息化手段对工程项目进行精确设计和施工模拟，围绕施工过程管理，建立互联协同、智能生产、科学管理的施工项目信息化生态圈，并将此数据在虚拟现实环境下与物联网采集到的工程信息进行数据挖掘分析，提供过程趋势预测及专家预案，实现工程施工可视化智能管理，以提高工程管理信息化水平，从而逐步实现绿色建造和生态建造。第9章BIM技术在工程施工组织中的应用9.4智慧工地智慧工地的基本架构

智慧工地的基本架构，一般应包括如下三个层面：

第一个层面是终端层。其功能是充分利用物联网技术和移动终端提高现场管控能力。通过RFID、传感器、摄像头、手机等终端设备，实现对项目建设施工过程的实时监控、智能感知、数据采集和高效协同，提高工程项目施工现场的管理能力。

第二层面是平台层。项目管理各系统中处理的复杂业务，产生的大模型和海量数据对服务器的计算和存储能力产生了巨大需求。通过云平台进行高效计算、存储及提供服务，让项目参建各方便捷的访问模型和利用数据协同工作，使得项目建设施