信息化技术在工程建设中的应用

周 娜

（中铁十六局集团铁运工程有限公司 内蒙古鄂尔多斯市 017000）

1 引言

建筑业信息化是建筑业发展战略的重要组成部分，也是建筑业转变发展方式、提质增效、节能减排的必然要求，对建筑业绿色发展、提高人民生活品质具有重要意义。

2006年中央办公厅、国务院办公厅印发了《2006—2020年国家信息化发展战略》提出大力推进信息化，是国家发展现代化建设的全局性战略举措[1-5]。建筑业是我国支柱型产业，建筑业的信息化建设至关重要。建筑业的信息化是指运用信息化技术，改造建筑业生产方式，提升建筑业的核心竞争力，提高建筑业管理部门的决策水平、管理和服务水平。我国建筑业体量大但信息化水平低，存在较大提升空间。中国产业发展研究网针对2017年中国的建筑信息化发展趋势做了统计和分析，近年来建筑业的产值一直保持着良好的增长态势，始终保持 6%以上的比重占据国内 GDP的领先一席，2016 年我国建筑业总产值达到 19.36 万亿元，其中建筑业增加值达到 4.95 万亿元，超越美国位居全球第一。但与此相对的是，我国以0.03%的建筑业信息化率远远落后于平均水平为0.3%的国际建筑业信息化率，差距高达 10 倍左右。基于我国建筑业现有的庞大体量测算，信息化率每提升 0.1%个百分点，市场的增量将近200亿元，未来提升的空间巨大。

2 信息化技术在工程建设中的应用现状

目前我国的建筑行业虽然已经开始重视信息化技术的应用，但是在工程建设中信息技术的推进还是比较缓慢的。首先，工程建设中的管理者对信息化技术的重视不够，没有深刻意识到信息化给工程建设创造的巨大利润和价值，普及度比较低。由于管理者对工程项目的规范工作流程和项目的实时调度与监控不了解，没有将信息化技术应用到工程建设的全生命周期中，只停留在部门级的应用，大部分环节采用的还是传统的管理模式；其次，国内信息化技术人才比较匮乏，尤其是高级信息技术人才，建筑工程管理人员和技术人员虽然具有丰富的工程建设经验和建筑专业知识，但是缺乏信息技术方面的知识；再次，国内的信息技术软件只是停留在工程建设的阶段性应用和局部应用上，相关软件也比较少。国外软件以英文版较多，功能上并不能完美契合国内企业，而且费用都比较昂贵，软件的维护和升级具有一定的困难，因此只有一小部分企业采用了信息化技术，大多数工程在建设中信息化推进工作都停留在形象工程，没有真正落地，严重影响了国内信息化技术在工程建设中的推进。

3 BIM技术引领建筑信息化最前沿

2016 年9月住建部印发《2016-2020 年建筑业信息化发展纲要》（简称《纲要》），“十三五”时期，提出全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、云计算、大数据、智能化、物联网等信息技术在工程中的集成应用能力，积极探索“互联网+”形势下管理、生产的新模式，深入研究BIM、物联网等技术的创新应用，创新商业模式，增强核心竞争力，实现跨越式发展。《纲要》对“十三五”时期建筑业信息化进展做出全盘规划，BIM[6-10]是十三五建筑业信息化技术发展的重要内容。

2018年BIM技术迅速在国内各个企业进行推进，建筑行业将借助 BIM技术再次实现数量级的生产效率提升。BIM 技术覆盖建筑全生命周期的特性将彻底改变整个行业固有的信息孤岛问题，用更高程度的数字化及信息整合对包括设计、招投标、施工和运维在内的建筑全产业链进行优化。据中国建筑研究院统计，使用 BIM 技术对项目效益的提升效果极其显著：在项目准备阶段，能够将工程造价估算精确度控制在 3%范围内，同时估算耗时缩短 80%，并能够通过及时发现和解决潜在的问题将合同价格降低 10%；在项目实施阶段，能够消除 40%预算外变更，缩短 7%的项目工期，加快投资回报的速度。

4 BIM技术在工程建设中的应用

4.1 工程建设方案可行性研究阶段

工程建设方案的可行性研究主要包括技术可行性与经济可行性研究，传统的工作模式是组织相关专家进行讨论、研究与计算，需要花费大量的精力、时间、金钱去做这项工作。BIM技术可以为甲方或者业主提供项目的概要模型，可以用来进行各种方案的推演、模拟、计算与分析，通过模型中的数据可以快速的进行分析与计算，节省大量的时间与人力劳动，尤其是帮助业主分析哪个方案的景观好、朝向好、建筑空间面积最大等，从而实现建筑面积最大和高租售价格。此外BIM技术还能帮助业主提前了解建筑的风格、造型以及真实情况下的信息，比如，可以帮助业主对建筑物的日照、采光、通风、取暖等能耗进行模拟与计算，在保证建筑物功能满足业主需求的同时，以工程项目的全生命周期为出发点，考虑建造成本和能耗成本，在技术和经济可行性论证方面为业主提供了帮助。

4.2 工程建设方案设计阶段

首先，BIM共享平台使得三维协同设计成为可能，建筑、结构、给排水、暖通、电气等各个专业可以基于同一个模型进行工作，各个专业设计自己的模型，其它专业不需要等待提资，就可以立刻看到其他人的修改，并能直观的看到设计中的问题，及时沟通解决，从而在真正意义上实现三维集成协同设计。其次，设计师可以通过三维模型进行综合管线的碰撞检查，通过碰撞检查分析，提前对项目中不同专业（结构、暖通、消防、给排水、电气桥架等）在空间上的碰撞冲突进行预警，优化设计施工图，减少施工现场的变更和返工，缩短工期，节约造价。再次，利用BIM模型的三维数据对空间进行净高分析，可视化的得出设计时净高的瓶颈位，可以优化设计方案，满足业主对净高空间的要求。

4.3 工程建设招投标阶段

在招标控制环节，项目招标单位或者建设单位向投标人提供的准确而全面的工程量清单是招标文件的关键组成部分，工程量清单的导出与计算是招投标阶段耗费人力和时间最多的工作。BIM模型中富含大量的、真实的工程数据，利用BIM模型可以方便地提取建筑构件的各种信息进行统计分析，快速地形成工程量清单，从而颠覆传统的工作模式，大大减少因人工操作带来的潜在错误，提高了效率和准确性。BIM技术可以根据模型中提取的工程量清单结合定额计价计算出项目的总概算；随着设计的逐步深化，项目在结构、规模方面可能会发生变更，经过BIM模型导出的工程概预算可以为项目各个参与方提供决策和依据，以便签订最终的招投标合同。经过实践证明，BIM能够将造价估算控制在3%精确度范围内，同时估算耗时缩短 80%。

4.4 工程建设实施阶段

（1）场地布置

为了保障工程施工的顺利进行，必须合理安排和规划施工场地。现在越来越多的工程项目都面临施工作业面大、距离周边建筑物距离近、绿色施工和文明安全施工要求高等问题，利用BIM技术可以分别创建工程周边地形模型、施工场地模型、建筑物模型、施工设备模型、资源模型等，然后利用这些模型进行现场布置模拟，结合工程施工进度计划，可以直观形象地模拟施工各个阶段的现场布置情况，以更加科学的方式合理、高效的布置现场。

（2）三维技术交底

施工过程中利用BIM模型对工程关键、复杂节点及部分施工工艺的进行虚拟建造过程演示，优化施工方案。如利用BIM模型局部模拟高支模的脚手架搭设，用于施工班组技术交底。BIM技术不仅能直观的对三维模型进行浏览与审视，还能精确的统计出如钢筋、模板、脚手架等复杂分部工程的工程量，为进度控制、质量控制、成本控制等提供可靠依据。

（3）4D施工模拟、优化施工方案

通过4D施工模拟软件，将BIM模型与施工进度计划相结合，以动态的三维效果模拟整个施工过程，提前发现施工中可能出现的问题，为项目合理制定施工计划、精确掌握施工进度、优化使用施工资源、高效地布施工置场地提供了依据。同时，通过4D施工模拟，可以模拟起重机、脚手架、塔吊等临时性设备的调度时间，为优化整体进度安排、节约成本、缩短工期提供了帮助。

（4）基于BIM的物资管理

BIM模型是一个丰富的数据库，除了包含建筑构件的几何信息外，还包括各种材料信息、成本信息、时间信息等，施工过程中通过时间信息可提取施工各阶段材料的需用用量，跟踪材料的采购与物流过程、库存消耗等物资管理应用。

（5）深化设计

通过BIM三维可视化功能，利用科学的手段对复杂的技术节点进行深化，使得整个技术节点具备可操作、可协调、可沟通性，如钢结构深化设计、砌体深化设计、幕墙深化设计、管线综合布局深化设计。

4.5 工程建设运维阶段

工程的运营维护一般是指通过竣工图纸，再配合 Excel表格对建筑中各个系统、设备等相关数据进行了解，这样既缺乏时效性，也不够直观性。工程运维人员利用BIM模型可以快速的了解并熟悉建筑物的结构情况，建筑物内部各种设备参数、各专业管道的布局和走向，可以快速定位出问题的设备和管线，及时维护建筑及其内部运行的系统。例如，当物业的运维人员发现管线渗漏问题，可以通过BIM系统中的模型和数据检查有嫌疑的设备，并获得相关设备的规格、零件号码、维修时间、更换时间和其它信息，快速找到问题并及时维护，而不是在整栋建筑内进行查找问题源。

5 结语

BIM技术为工程建设中信息化技术的应用提供了新方法和新手段，是建筑工程进行信息化建设的重要内容，BIM技术能够应用在工程建设的各个阶段，包括规划、设计、施工、运维等阶段，提高了管理的效率，增强了建筑工程的质量。BIM+是建筑工程信息化发展的未来趋势，随着建筑信息模型及其他技术的发展，利用“BIM+GIS+物联网”联合云计算、 3D打印、虚拟现实、数字化加工、智能测量等技术形成BIM+，实现建筑项目的全生命周期管理，进行智慧城市的建设，是建筑业信息化发展的必然趋势，必将成为建筑业的又一次革命。