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BIM理念在工程项目发展管理中之应用研究

时间:2013-06-10 15:23来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
论文通过定性比较,结合国内 BIM 技术应用项目分析,总结 BIM 技术引入应用为进度管理带来的改变及现存问题的解决;通过 BIM 技术应用项目分析和专家交流,发现进度管理中 BIM 技术引

1 绪 论


1.1 研究背景分析
随着计算机技术和信息技术的快速发展,信息技术革命已经深刻影响到社会各个行业。在制造业、金融业、电子业等行业,信息技术的应用,大大提高了其生产效率和竞争力。我们同样需要应用信息技术来提升项目管理水平和建筑业生产效率。建筑业项目管理效率低下的主要原因之一是信息传递不流畅造成信息丢失。伴随工程建设规模日趋增大,附加在项目上的信息量越来越大,必须在整个建设工程生命周期中实现对项目的全面信息管理,才能提高工程建设的效率和效益。这就推动了建设工程全生命周期管理理念(Building Lifecycle Management,BLM)的出现。制造业和建筑业具有很多相同的地方,部分学者也考虑将制造业的先进理念和技术引入建筑业中,伴随着计算机技术和信息技术的不断成熟,建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技术出现并将给整个行业带来深刻变革。建筑业信息化可分为技术信息化和管理信息化两大部分,BLM 正是技术信息化的核心理念。BIM 技术通过其承载的工程信息把其他技术信息化方法如CAD/CAE 等集成起来,从而成为建筑业信息化的核心技术。BLM 理念下的 BIM技术是建筑业信息化的发展方向,其应用可以极大的提高建筑业生产效率。
近几年,BIM 技术的发展日趋成熟,其应用给建设项目全生命周期的各阶段及各参与方带来极大的价值和效益。项目进度管理是项目管理中的一项关键内容,直接关系到项目的社会经济效益,具有举足轻重的地位。20 世纪初以来,项目进度管理的理论和方法得到长足发展,甘特图、工作分解结构、网络计划等技术得到广泛应用。20 世纪 80 年代,P6、Project 等项目管理软件的研发和应用,使得项目管理通过计算机得以实现[2]。网络计划等管理技术和 Project、P6 等项目管理软件的应用提升项目进度管理水平,然而项目进度管理中的大量问题依靠传统的技术和工具无法解决,工期拖延现象时有发生。目前,BIM 技术正逐渐应用于建设工程项目各阶段,但其应用仍处于初级探索阶段,尤其是在施工阶段的研究及应用尚不成熟。住房和城乡建设部《2011-2015 年建筑业信息化发展纲要》中提出推进 BIM 技术在施工阶段的应用,加快推广 4D 项目管理技术在工程项目管理中的应用[3]。另外,《中国工程建设 BIM应用研究报告 2011》对 BIM 在施工阶段的应用现状进行调查,受访企业中,大部分都没有应用过 BIM 进行虚拟建造,只有 1/4 曾经在所参与的项目中采用 BIM 来进行虚拟建造,应用率并不高。BIM 在进度控制方面的调查显示:近 7 成受访者认为 BIM 有利于增强进度控制能力,降低工期延误风险,但是半数调查者并未能给出具体提高的比例。20%的受访者认为BIM能够在施工计划安排上节约5%~10%的时间[4]。可见 BIM 技术应用能够为工程项目进度管理带来很大的便利,且当前应用不成熟。因此,需要研究和推广 BIM 相关技术在施工阶段进度管理中的应用。


1.2 研究现状与问题提出


1.2.1 国外研究现状探究
如何将三维建筑模型与时间维度集成实现 4D 模拟的技术是国外 BIM 技术在进度管理中应用研究的重要方面。美国斯坦福大学整合设施工程中心 CIFE(Center for Integrated Facility Engineering)于 1996 年首先提出 4D 理论。经过研究,CIFE 实现了计算机三维模型与施工进度的关联,可对施工顺序进行可视化表现[5]。通过 4D 工具的升级,使用者可以任意选取模型元件,与具体活动进行关联,并定义逻辑关系,操作更加便利,实现人机交互。随后,CIFE 开发出能够将施工冲突最小化的 4D Production Model 系统,由冲突检测器、4D 仿真器和结果修改器三个模块组成,分别完成施工冲突识别,施工过程仿真,以及生产率修改与施工时间定义[6]。2003 年 CIFE 开发了新的 4D 产品模型 PM4D 系统(Product Model andFourth Dimension),该系统实现产品模型的三维可视化及 4D 施工模拟,并能够快速生成施工进度、成本预算、环境报告以及项目全过程成本分析。目前,CIFE 正构建全数字交互工作室(Interactive Room),将 4D 概念应用到整个 A/E/C 领域中,以期实现项目各参与方间的实时协同工作[7]。4D 理论提出后,Bechtel 公司对施工进度模拟做了大量研究,扩展了旗下 3DMTM的功能,实现了系统工程计划制定、施工进度仿真等功能。Bechtel 开发出一款图形仿真工具 4D—Planner 软件,用户可导入进度文件与三维模型,实现模型与进度关联,自动生成仿真文件,可协助项目管理人员高效地计划与管理工程。另外,英国 Strachclyde 大学在 4D 研究领域也具有一定的代表性,于 1997 年提出 PROVISYS 模型,能够更逼真的动态模拟施工现场状况和进度情况,但施工计划管理方面的功能欠缺[8]。
以上研究多是基于 CAD 平台进行 4D 技术研发,然而基于 CAD 环境下的 4D建模,其 3D 功能较差,不是真正意义上的三维信息模型,且建模耗费大量的时间和精力。相比之下,基于 IFC 标准的面向对象的参数化设计理论的 BIM 模型可以应用于项目的全寿命周期。设计师完成设计时自然完成 3D 模型的建立,BIM 概念软件本身就具备创建和修改 3D 模型的功能。BIM 的核心内容是设计和施工管理,而进度计划和进度控制是施工管理的基础,基于 BIM 的 4D 模型更具应用价值。目前,在 BIM 环境下,4D 功能的实现多是通过研发第三方商用软件实现,如Autodesk 公司的 Navisworks、Vico Software 公司的 Virtual Construction、Innovaya公司的 Visual Simulation 等软件,能够导入 BIM 模型信息,实现模拟功能。虽然现有的软件工具能够帮助项目团队以可视化方式按时间顺序模拟施工过程,但目前还没有能够自动与进度软件进行交互的系统,基于 BIM 的能够自身实现 4D 功能的系统尚在研究中。


2 进度管理中 BIM 技术的引入


BIM 技术与工程项目进度管理的相关理论及现状是论文研究的基础,本章首先对 BIM 技术进行概述,分析其应用价值与现状;然后总结项目进度管理的相关理论,并重点分析其现状;在前文分析的基础上,完成 BIM 技术的引入,为后文研究提供理论和依据。


2.1 建筑信息模型技术分析


2.1.1 BIM 产生及概念
建筑业一直存在信息流失、表达不明确等问题,且信息化程度相对低于其他行业。导致工程建设行业效率不高的原因是多方面的,但是如果研究已经取得生产效率大幅提高的零售、汽车、电子产品和航空等领域,我们发现行业整体水平的提高和产业的升级只能来自于先进生产流程和技术的应用。随着计算机技术在各个领域的广泛应用,传统建筑业迫切需要变革之时,建筑信息模型 BIM 应运而生。BIM 的概念借鉴于制造业的产品模型定义(Product Model Definition,PMD),它是包含产品组成、功能和行为数据的信息模型,能在整个生命周期内描述产品[19]。BIM 正是这样一种技术、方法、体制和机会,通过集成项目信息的收集、管理、交换、更新、存储过程和项目业务流程,为建设项目生命周期中的不同阶段、不同参与方提供及时、准确、足够的信息,支持不同项目阶段之间、不同项目参与方之间以及不同应用软件之间的信息交流和共享,以实现项目设计、施工、运营、维护效率和质量的提高,以及工程建设行业持续不断的行业生产力水平提升。在一些发达国家,由于对 BIM 技术的研究和开发起步很早,应用开展也早,已走在我国前面,并验证了 BIM 技术的应用潜力。从应用领域上看,国外已经将 BIM技术应用在建筑工程的设计阶段、施工阶段以及建成后的维护和管理阶段,相应的应用软件已经逐步成熟。近几年,BIM 技术在国内的发展可谓是如火如荼。


3 进度管理中 BIM 应用的技术实现...................... 35-48
    3.1 3D 建筑信息模型的建立 ....................35-39
        3.1.1 Revit 平台建模 ....................35-37
        3.1.2 Revit 数据结构.................... 37-38
        3.1.3 Revit 数据转换.................... 38-39
    3.2 项目施工进度数据的创建 ....................39-42
        3.2.1 项目计划常用软件.................... 39
        3.2.2 Project 创建进度数据.................... 39-42
    3.3 4D 建筑信息模型的概念及现状.................... 42-44
    3.4 BIM 4D 建筑信息模型的建立 ....................44-48
4 进度管理中 BIM 技术的应用思路 ....................48-67
    4.1 基于 BIM 的进度管理体系分析.................... 48-53
        4.1.1 BIM 进度管理框架 ....................48-50
        4.1.2 BIM 进度管理流程.................... 50-53
    4.2 基于 BIM 的项目进度计划分析 ....................53-61
    4.3 基于 BIM 的项目进度控制分析.................... 61-67
5 进度管理中 BIM 技术的应用总结 ....................67-73
    5.1 BIM 引入前后进度管理过程的差异.................... 67-70
        5.1.1 进度管理过程的流程差异.................... 67-68
        5.1.2 进度管理过程的具体差异.................... 68-70
    5.2 BIM 引入后进度管理现存问题的解决.................... 70-71
5.3 进度管理中 BIM 应用的障碍与建议.................... 71-73


结论


我国BIM技术在施工进度管理中的研究正处于初步探索阶段,理论界尚未形成比较成熟系统的理论体系,目前国内相关研究文献更是寥寥无几,国外研究虽取得一定成绩,由于不同国家所处的发展阶段不同,建筑行业和企业的特征也存在差异,导致发达国家的研究结论并不完全适合于我国实际情况。在此背景下,本文系统研究BIM技术在工程项目进度管理中的应用,提出新的见解与主张,具体如下:
① 提出基于 BIM 的 4D 系统结构体系和实现流程。为解决如何在技术上实现 BIM 在进度管理中的应用问题,通过探究三维建筑信息模型建立和施工进度数据创建,分析四维建筑信息模型的建立,提出了基于BIM 的 4D 系统是未来发展方向的观点,结合系统功能需求及三维模型数据结构的分析,形成系统的结构体系,并以 Revit 和 Project 平台设计其实现流程。
② 构建基于 BIM 的进度管理体系。论文以 BIM 技术引入进度管理中,需要整合现有理论和技术方法,而不是孤立的应用 BIM 技术取代现有技术方法为基本思想,在理论层面,构建了基于 BIM的进度管理体系,以利于充分发挥 BIM 技术的效益和价值。
③ 探究基于 BIM 的进度管理过程。BIM 技术的引入为进度管理过程带来很大改善,对比基于传统系统的进度管理过程,论文详细探究并定性阐述了基于 BIM 的进度管理过程,初步明晰 BIM 技术在进度管理中的具体应用思路。
④ 总结得出 BIM 技术引入后进度管理过程的变化及对现存问题的解决。在前文分析的基础上,总结得出 BIM 技术引入后为进度管理带来的改变及对现存问题的解决,便于 BIM 技术在进度管理中应用的推广,增强行业人员的 BIM应用意识。
⑤ 提出 BIM 技术在进度管理中应用的障碍和发展建议。论文结合前文分析和 BIM 应用项目情况分析,总结并提炼了进度管理中 BIM技术的应用障碍,给出了针对性的发展建议。


参考文献
[1] 丁士昭,马继伟,陈建国.建设工程信息化导论[M].北京:中国建筑工业出版社,2005,10.
[2] 李建平,王书平,宋娟.现代项目进度管理[M].北京:机械工业出版社,2008,5.
[3] 2011-2015 年建筑业信息化发展纲要.中国住房和城乡建设部网站
[4] 中国房地产业协会商业地产专业委员会.中国工程建设 BIM 应用研究报告.2011.
[5] 王柯.基于 IFC 的 3D+建筑工程费用维的信息模型研究[D].同济大学,2007.
[6] Kathleen McKinney Liston, Martin A.Fischer.(1998).Generating,evaluating http://www.e-lunwen.com/gcglxmlw/ and visualizingconstruction schedules with 4D-CAD tools. Automation in construction,7 (6),433- 447.
[7] 丁卫平.建设工程集成化管理—nD 模型的理论研究与应用 [D].同济大学,2005.
[8] 牟茗.四维建筑信息模型技术研究[D].北京林业大学,2009.
[9] Eastman,Teicholz,Sacks,&Liston.(2011). BIM handbook: A guide to building informationmodeling for owners,managers,architects,engineers,contractors,and fabricators, Wiley,Hoboken,N.J.
[10] Tauscher,Mikulakova,Beucke,K nig.(2009).Automated generation of construction schedulesbased on the IFC object model.Computing in civil engineering, 666-674.

(责任编辑:gufeng)
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