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BIM建築信息模型


BIM: 建築信息模型(Building Information Modeling)是以建築工程項目的各項相關信息數據作為基礎,通過數字信息仿真模拟建築物所具有的真實信息,通過三維建築模型,實現工程監理、物業管理、設備管理、數字化加工、工程化管理等功能。

1、它具有信息完備性、信息關聯性、信息一緻性、 可視化、協調性、模拟性、優化性和可出圖性八大特點。

2、将建設單位、設計單位、施工單位、監理單位等項目參與方在同一平台上,共享同一建築信息模型。利于項目可視化、精細化建造。BIM不再像CAD一樣隻是一款軟件,而是一種管理手段,是實現建築業精細化,信息化管理的重要工具。


什麼是BIM:

從BIM設計過程的資源、行為、交付三個基本維度,給出設計企業的實施标準的具體方法和實踐内容。BIM(建築信息模型)不是簡單的将數字信息進行集成,而是一種數字信息的應用,并可以用于設計、建造、管理的數字化方法。這種方法支持建築工程的集成管理環境,可以使建築工程在其整個進程中顯著提高效率、大量減少風險。

BIM就是利用創建好的BIM模型提升設計質量,減少設計錯誤,獲取、分析工程量成本數據,并為施工建造全過程提供技術支撐,為項目參建各方提供基于BIM的協同平台,有效提升協同效率。确保建築在全生命周期中能夠按時、保質、安全、高效、節約完成,并且具備責任可追溯性。

BIM技術是一種應用于工程設計建造管理的數據化工具,通過參數模型整合各種項目的相關信息,在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞,使工程技術人員對各種建築信息作出正确理解和高效應對,為設計團隊以及包括建築運營單位在内的各方建設主體提供協同工作的基礎,在提高生産效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用!

BIM的定義由三部分組成:

● BIM是一個設施(建設項目)物理和功能特性的數字表達;

● BIM是一個共享的知識資源,是一個分享有關這個設施的信息,為該設施從建設到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據的過程;

● 在項目的不同階段,不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息,以支持和反映其各自職責的協同作業。


BIM的特點:

1.可視化(Visualization)

可視化即“所見所得”的形式,對于建築行業來說,可視化的真正運用在建築業的作用是非常大的,例如經常拿到的施工圖紙,隻是各個構件的信息在圖紙上的采用線條繪制表達,但是其真正的構造形式就需要建築業參與人員去自行想象了。

對于一般簡單的東西來說,這種想象也未嘗不可,但是近幾年建築業的建築形式各異,複雜造型在不斷的推出,那麼這種光靠人腦去想象的東西就未免有點不太現實了。所以BIM提供了可視化的思路,讓人們将以往的線條式的構件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們的面前;建築業也有設計方面出效果圖的事情,但是這種效果圖是分包給專業的效果圖制作團隊進行識讀設計制作出的線條式信息制作出來的,并不是通過構件的信息自動生成的,缺少了同構件之間的互動性和反饋性,然而BIM提到的可視化是一種能夠同構件之間形成互動性和反饋性的可視,在BIM建築信息模型中,由于整個過程都是可視化的,所以可視化的結果不僅可以用來效果圖的展示及報表的生成,更重要的是,項目設計、建造、運營過程中的溝通、讨論、決策都在可視化的狀态下進行。

2.協調性(Coordination)

這個方面是建築業中的重點内容,不管是施工單位還是業主及設計單位,無不在做着協調及相配合的工作。一旦項目的實施過程中遇到了問題,就要将各有關人士組織起來開協調會,找各施工問題發生的原因,及解決辦法,然後出變更,做相應補救措施等進行問題的解決。那麼這個問題的協調真的就隻能出現問題後再進行協調嗎?

在設計時,往往由于各專業設計師之間的溝通不到位,而出現各種專業之間的碰撞問題,例如暖通等專業中的管道在進行布置時,由于施工圖紙是各自繪制在各自的施工圖紙上的,真正施工過程中,可能在布置管線時正好在此處有結構設計的梁等構件在此妨礙着管線的布置,這種就是施工中常遇到的碰撞問題,像這樣的碰撞問題的協調解決就隻能在問題出現之後再進行解決嗎?BIM的協調性服務就可以幫助處理這種問題,也就是說BIM建築信息模型可在建築物建造前期對各專業的碰撞問題進行協調,生成協調數據,提供出來。當然BIM的協調作用也并不是隻能解決各專業間的碰撞問題,它還可以解決例如:電梯井布置與其他設計布置及淨空要求之協調,防火分區與其他設計布置之協調,地下排水布置與其他設計布置之協調等。

3.模拟性(Simulation)

模拟性并不是隻能模拟設計出的建築物模型,BIM模拟性還可以模拟不能夠在真實世界中進行操作的事物。

在設計階段,BIM可以對設計上需要進行模拟的一些東西進行模拟實驗,例如:節能模拟、緊急疏散模拟、日照模拟、熱能傳導模拟等;在招投标和施工階段可以進行4D模拟(三維模型加項目的發展時間),也就是根據施工的組織設計模拟實際施工,從而來确定合理的施工方案來指導施工。同時還可以進行5D模拟(基于3D模型的造價控制),從而來實現成本控制;後期運營階段可以模拟日常緊急情況的處理方式的模拟,例如地震人員逃生模拟及消防人員疏散模拟等。

4.優化性

事實上整個設計、施工、運營的過程就是一個不斷優化的過程,當然優化和BIM也不存在實質性的必然聯系,但在BIM的基礎上可以做更好的優化、更好地做優化。優化受三樣東西的制約:信息、複雜程度和時間。沒有準确的信息做不出合理的優化結果,BIM模型提供了建築物的實際存在的信息,包括幾何信息、物理信息、規則信息,還提供了建築物變化以後的實際存在。複雜程度高到一定程度,參與人員本身的能力無法掌握所有的信息,必須借助一定的科學技術和設備的幫助。現代建築物的複雜程度大多超過參與人員本身的能力極限,BIM及與其配套的各種優化工具提供了對複雜項目進行優化的可能。基于BIM的優化可以做下面的工作:

(1)項目方案優化:把項目設計和投資回報分析結合起來,設計變化對投資回報的影響可以實時計算出來;這樣業主對設計方案的選擇就不會主要停留在對形狀的評價上,而更多的可以使得業主知道哪種項目設計方案更有利于自身的需求。

(2)特殊項目的設計優化:例如裙樓、幕牆、屋頂、大空間到處可以看到異型設計,這些内容看起來占整個建築的比例不大,但是占投資和工作量的比例和前者相比卻往往要大得多,而且通常也是施工難度比較大和施工問題比較多的地方,對這些内容的設計施工方案進行優化,可以帶來顯著的工期和造價改進。

5.可出圖性

BIM并不是為了出大家日常多見的建築設計院所出的建築設計圖紙,及一些構件加工的圖紙。而是通過對建築物進行了可視化展示、協調、模拟、優化以後,可以幫助業主出如下圖紙:

(1)綜合管線圖(經過碰撞檢查和設計修改,消除了相應錯誤以後);

(2)綜合結構留洞圖(預埋套管圖);

(3)碰撞檢查偵錯報告和建議改進方案。

6.一體化性

基于BIM技術可進行從設計到施工再到運營貫穿了工程項目的全生命周期的一體化管理。BIM的技術核心是一個由計算機三維模型所形成的數據庫,不僅包含了建築的設計信息,而且可以容納從設計到建成使用,甚至是使用周期終結的全過程信息。

7.參數化性

參數化建模指的是通過參數而不是數字建立和分析模型,簡單地改變模型中的參數值就能建立和分析新的模型;BIM中圖元是以構件的形式出現,這些構件之間的不同,是通過參數的調整反映出來的,參數保存了圖元作為數字化建築構件的所有信息。

8.信息完備性

信息完備性體現在BIM技術可對工程對象進行3D幾何信息和拓撲關系的描述以及完整的工程信息描述。


BIM的應用價值

建立以BIM應用為載體的項目管理信息化,提升項目生産效率、提高建築質量、縮短工期、降低建造成本。具體體現在:

三維渲染,宣傳展示:三維渲染動畫,給人以真實感和直接的視覺沖擊。建好的BIM模型可以作為二次渲染開發的模型基礎,大大提高了三維渲染效果的精度與效率,給業主更為直觀的宣傳介紹,提升中标幾率。

快速算量,精度提升:BIM數據庫的創建,通過建立5D關聯數據庫,可以準确快速計算工程量,提升施工預算的精度與效率。由于BIM數據庫的數據粒度達到構件級,可以快速提供支撐項目各條線管理所需的數據信息,有效提升施工管理效率。BIM技術能自動計算工程實物量,這個屬于較傳統的算量軟件的功能,在國内此項應用案例非常多。

精确計劃,減少浪費:施工企業精細化管理很難實現的根本原因在于海量的工程數據,無法快速準确獲取以支持資源計劃,緻使經驗主義盛行。而BIM的出現可以讓相關管理條線快速準确地獲得工程基礎數據,為施工企業制定精确人材計劃提供有效支撐,大大減少了資源、物流和倉儲環節的浪費,為實現限額領料、消耗控制提供技術支撐。

多算對比,有效管控:管理的支撐是數據,項目管理的基礎就是工程基礎數據的管理,及時、準确地獲取相關工程數據就是項目管理的核心競争力。BIM數據庫可以實現任一時點上工程基礎信息的快速獲取,通過合同、計劃與實際施工的消耗量、分項單價、分項合價等數據的多算對比,可以有效了解項目運營是盈是虧,消耗量有無超标,進貨分包單價有無失控等等問題,實現對項目成本風險的有效管控。

虛拟施工,有效協同:三維可視化功能再加上時間維度,可以進行虛拟施工。随時随地直觀快速地将施工計劃與實際進展進行對比,同時進行有效協同,施工方、監理方、甚至非工程行業出身的業主領導都對工程項目的各種問題和情況了如指掌。這樣通過BIM技術結合施工方案、施工模拟和現場視頻監測,大大減少建築質量問題、安全問題,減少返工和整改。

碰撞檢查,減少返工:BIM最直觀的特點在于三維可視化,利用BIM的三維技術在前期可以進行碰撞檢查,優化工程設計,減少在建築施工階段可能存在的錯誤損失和返工的可能性,而且優化淨空,優化管線排布方案。最後施工人員可以利用碰撞優化後的三維管線方案,進行施工交底、施工模拟,提高施工質量,同時也提高了與業主溝通的能力。

沖突調用,決策支持:BIM數據庫中的數據具有可計量的特點,大量工程相關的信息可以為工程提供數據後台的巨大支撐。BIM中的項目基礎數據可以在各管理部門進行協同和共享,工程量信息可以根據時空維度、構件類型等進行彙總、拆分、對比分析等,保證工程基礎數據及時、準确地提供,為決策者制訂工程造價項目群管理、進度款管理等方面的決策提供依據。


成本核算困難的原因:

一是數據量大。每一個施工階段都牽涉大量材料、機械、工種、消耗和各種财務費用,每一種人、材、機和資金消耗都統計清楚,數據量十分巨大。工作量如此巨大,實行短周期(月、季)成本在當前管理手段下,就變成了一種奢侈。随着進度進展,應付進度工作自顧不暇,過程成本分析、優化管理就隻能擱在一邊 。

二是牽涉部門和崗位衆多。實際成本核算,當前情況下需要預算、材料、倉庫、施工、财務多部門多崗位協同分析彙總提供數據,才能彙總出完整的某時點實際成本,往往某個或某幾個部門不能實行,整個工程成本彙總就難以做出。

三是對應分解困難。一種材料、人工、機械甚至一筆款項往往用于多個成本項目,拆分分解對應好專業要求相當高,難度非常高。

四是消耗量和資金支付情況複雜。材料方面,有的進了庫未付款,有的先預付款未進貨,用了未出庫,出了庫未用掉的;人工方面,有的先幹未付,預付未幹,幹了未确定工價;機械周轉材料租賃也有類似情況;專業分包,有的項目甚至未簽約先幹,事後再談判确定費用。情況如此複雜,成本項目和數據歸集在沒有一個強大的平台支撐情況下,不漏項做好三個維度的(時間、空間、工序)的對應很困難。

BIM技術在處理實際成本核算中有着巨大的優勢。基于BIM建立的工程5D(3D實體、時間、WBS)關系數據庫,可以建立與成本相關數據的時間、空間、工序維度關系,數據粒度處理能力達到了構件級,使實際成本數據高效處理分析有了可能。

解決方案:

1)創建基于BIM的實際成本數據庫。

建立成本的5D(3D實體、時間、工序)關系數據庫,讓實際成本數據及時進入5D關系數據庫,成本彙總、統計、拆分對應瞬間可得。

以各WBS單位工程量人材機單價為主要數據進入實際成本BIM中。

未有合同确定單價的項目,按預算價先進入。有實際成本數據後,及時按實際數據替換掉。

2)實際成本數據及時進入數據庫

一開始實際成本BIM中成本數據以采取合同價和企業定額消耗量為依據。随着進度進展,實際消耗量與定額消耗量會有差異,要及時調整。每月對實際消耗進行盤點,調整實際成本數據。化整為零,動态維護實際成本BIM,大幅減少一次性工作量,并有利于保證數據準确性。

材料實際成本。要以實際消耗為最終調整數據,而不能以财務付款為标準,材料費的财務支付有多種情況:未訂合同進場的、進場未付款的、付款未進場的按财務付款為成本統計方法将無法反映實際情況,會出現嚴重誤差。

倉庫應每月盤點一次,将入庫材料的消耗情況詳細列出清單向成本經濟師提交,成本經濟師按時調整每個WBS材料實際消耗。

人工費實際成本。同材料實際成本。按合同實際完成項目和簽證工作量調整實際成本數據,一個勞務隊可能對應多個WBS,要按合同和用工情況進行分解落實到各個WBS。

機械周轉材料實際成本。要注意各WBS分攤,有的可按措施費單獨立項。

管理費實際成本。由财務部門每月盤點,提供給成本經濟師,調整預算成本為實際成本,實際成本不确定的項目仍按預算成本進入實際成本。

按本文方案,過程工作量大為減少,做好基礎數據工作後,各種成本分析報表瞬間可得。

3)快速實行多維度(時間、空間、WBS)成本分析

建立實際成本BIM模型,周期性(月、季)按時調整維護好該模型,統計分析工作就很輕松,軟件強大的統計分析能力可輕松滿足我們各種成本分析需求。


基于BIM的實際成本核算方法,較傳統方法具有極大優勢:

快速。由于建立基于BIM的5D實際成本數據庫,彙總分析能力大大加強,速度快,短周期成本分析不再困難,工作量小、效率高。

準确。比傳統方法準确性大為提高。因成本數據動态維護,準确性大為提高。消耗量方面仍會有誤差存在,但已能滿足分析需求。通過總量統計的方法,消除累積誤差,成本數據随進度進展準确度越來越高。另外通過實際成本BIM模型,很容易檢查出哪些項目還沒有實際成本數據,監督各成本條線實時盤點,提供實際數據。

分析能力強。可以多維度(時間、空間、WBS)彙總分析更多種類、更多統計分析條件的成本報表。

總部成本控制能力大為提升。将實際成本BIM模型通過互聯網集中在企業總部服務器。總部成本部門、财務部門就可共享每個工程項目的實際成本數據,數據粒度也可掌握到構件級。實行了總部與項目部的信息對稱,總部成本管控能力大能加強。


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