BIM技術(shù)如何支撐項目精細(xì)化管理？

隨著項目BIM技術(shù)應(yīng)用的普遍化，BIM技術(shù)在不同階段不同管理領(lǐng)域的應(yīng)用點逐步聯(lián)成線與面。施工業(yè)務(wù)管理的高質(zhì)量需求越發(fā)明顯，整體管理呈現(xiàn)出緊密與精細(xì)的特點，利用BIM模型的諸多特性能夠?qū)崿F(xiàn)與業(yè)務(wù)緊密結(jié)合，達到降本增效的目的。

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01精細(xì)化管理是項目管理發(fā)展的必然趨勢

建筑行業(yè)的施工現(xiàn)場精細(xì)化管理，可以借鑒制造行業(yè)的成熟經(jīng)驗，尤其是精益生產(chǎn)理論。此理論的核心是，在項目交付過程中，以價值流為中心，運用專業(yè)的技術(shù)和方法，實現(xiàn)客戶價值最大化，浪費最小化。精益生產(chǎn)理論在汽車、飛機等制造過程中，發(fā)揮了深遠(yuǎn)的影響。

那么，回到建筑業(yè)，每一個建筑物都是獨特的，這給精細(xì)化管理造成了較大的難度。但是，我們發(fā)現(xiàn)，如果將每個建筑進行細(xì)化拆解，到具體構(gòu)件(如墻梁板柱)、具體工序(如鋼筋綁扎、模板支護、混凝土澆筑)，又是可以具備管理共性的。通過具象到不同層級的標(biāo)準(zhǔn)化管理共性抽提，并結(jié)合BIM技術(shù)，將助力現(xiàn)場精細(xì)化管理能力的大幅提升。

表現(xiàn)在如下三個層面：推動變拉動、縮短生產(chǎn)周期、減少浪費。見下圖示意：

圖5-1 精益建造“改進現(xiàn)場施工”三個維度

項目的精細(xì)化管理主要體現(xiàn)在：

(1)精細(xì)化的策劃

精細(xì)化的策劃是指項目所制定的目標(biāo)和計劃都是有依據(jù)的、可操作的、合理的和可檢查的。

這個策劃不單單指的是開工前一次性的，要在過程中不斷的校核，讓管理過程結(jié)果無限的接近于目標(biāo)。所以，精細(xì)化策劃最大的支撐在于全過程的數(shù)據(jù)信息調(diào)用支撐。

(2)標(biāo)準(zhǔn)化的實施

標(biāo)準(zhǔn)化的實施是結(jié)合施工操作規(guī)程、工藝流程、工序特點在進行施工段或施工構(gòu)件交付時，標(biāo)準(zhǔn)化的執(zhí)行每一個作業(yè)面、每一構(gòu)件、每一個工序的實施動作，從而讓項目的基礎(chǔ)管理運作更加正規(guī)化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

(3)閉環(huán)式的控制

閉環(huán)式的控制要求項目業(yè)務(wù)的運作，實現(xiàn)從計劃、執(zhí)行、校核到改進的閉環(huán)管理。控制好了這個過程，就可以持續(xù)的優(yōu)化管理行為，減少項目管理業(yè)務(wù)運做失誤，杜絕部分管理漏洞，在變化的環(huán)境中持續(xù)實現(xiàn)項目的高質(zhì)量運作。

(4)構(gòu)件級的核算

構(gòu)件級的核算要求項目嚴(yán)控每一個工程構(gòu)件的交付標(biāo)準(zhǔn)，在準(zhǔn)確計算構(gòu)件工程量的基礎(chǔ)上，明確事前、事中、事后三個維度的管理動作和量化考核標(biāo)準(zhǔn)。對工程施工的每一個可度量的構(gòu)件進行工程量對比和核算分析。通過核算分析去發(fā)現(xiàn)管理中的漏洞，及時糾偏，減少項目利潤的流失。

(5)指標(biāo)化的分析

指標(biāo)化的分析是項目科學(xué)決策的重要方式之一。當(dāng)前項目通過各種信息化系統(tǒng)，已經(jīng)積累了海量管理數(shù)據(jù)。通過對這些數(shù)據(jù)進行分類、整合，在不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域結(jié)合管理訴求和工程特征，形成本項目一項業(yè)務(wù)不同過程的，企業(yè)間同類項目相關(guān)業(yè)務(wù)的指標(biāo)對比、積累，將對于施工企業(yè)發(fā)揮越來越大的作用。

02BIM是實現(xiàn)精細(xì)化管理中的關(guān)鍵技術(shù)

BIM技術(shù)具有三維可視化、可模擬性、構(gòu)件級信息組織、信息集成性等特性，可支撐精細(xì)化項目管理的管控需求。

BIM的典型特性詳述如下：

(1)可視化

通過BIM可視化特性實現(xiàn)二維變?nèi)S的模型轉(zhuǎn)換，所見即所得，直觀清晰的表達設(shè)計意圖，快速準(zhǔn)確理解施工難點及節(jié)點做法，搭積木式的進行構(gòu)件拆分組合，實現(xiàn)虛實結(jié)合的擬建與已施工建筑對比分析，在設(shè)計、策劃、施工、交付等多個階段通過可視化無障礙交流，便于構(gòu)件級精細(xì)度的管控。

(2)可模擬性

可模擬性即通過BIM技術(shù)賦予虛擬建筑實體大量的建筑信息，例如幾何信息、管理信息、時間信息、技術(shù)信息、成本信息等，針對生產(chǎn)組織、進度優(yōu)化、技術(shù)深化、構(gòu)件加工、方案比選、成本控制等方面進行施工模擬策劃分析，例如施工組織5D模擬、施工方案模擬與優(yōu)化、工程量自動計算、施工工藝沖突、工序工藝節(jié)點深化模擬以及設(shè)備的運行模擬等模擬工作。

(3)構(gòu)件級信息組織

BIM技術(shù)天然具有構(gòu)件級建模的特點，便于將各類工程信息進行更精細(xì)化的關(guān)聯(lián)，甚至達到圖元構(gòu)件級別。利用構(gòu)件級的信息統(tǒng)一和關(guān)聯(lián)特點，讓每一個構(gòu)件關(guān)聯(lián)相關(guān)管理領(lǐng)域的數(shù)據(jù)信息滿足全過程多維度的管理需求。

(4)模型信息集成性

模型信息集成性體現(xiàn)在BIM技術(shù)可支撐工程模型的全專業(yè)信息，并承載、集成全領(lǐng)域(施工工序、進度、技術(shù)、質(zhì)量、安全、成本等管理領(lǐng)域以及人力、機械、材料資源等施工信息)管理信息，形成全周期工程信息描述，達到全覆蓋、全承載水平。

BIM技術(shù)集成性完美的綜合了擬建建筑物的所有信息，可隨時隨地通過不同端口方式調(diào)用信息。通過BIM技術(shù)的顯著特性，結(jié)合精細(xì)化管理業(yè)務(wù)的需求，可以在整個建造周期滿足與支撐精細(xì)管理模式。

在投標(biāo)策劃階段，通過建立構(gòu)件級模型，可按照施工組織思路，在不同領(lǐng)域不同工作點進行模擬優(yōu)化必選，確定主要方案后直接自動計算實體與非實體的工程量，迅速組價支撐投標(biāo)決策、施工組織設(shè)計、成本目標(biāo)拆解、計劃制定等工作、工作思路交底等工作。

在施工階段，通過模型的構(gòu)件拆解與組合建模，按照施工順序、交叉作業(yè)原則、工序工藝特點、流水段劃分等維度，建立體系化任務(wù)分配方式，讓模型構(gòu)件關(guān)聯(lián)方案模擬、工序動畫、技術(shù)交底、驗收知識庫、洽商變更、質(zhì)量安全制度要點、材料信息、勞動力需求量與工效、工程量等大量信息;

再利用模型集成性的輕量化應(yīng)用特性，讓不同的管理者與參與者，在正確的任務(wù)時間，可視化的查閱調(diào)用，多端口方式的跟蹤記錄反饋，提高管理效率，降低管理成本;

不同管理領(lǐng)域的各管理者通過模型集成信息的查閱與集成工作流程的流轉(zhuǎn)，增強不同專業(yè)不同領(lǐng)域的工作協(xié)同性;

而項目決策者通過模型多層級可視化信息的展現(xiàn)，對項目管理實施的即時監(jiān)察數(shù)據(jù)掌控和了解、追溯管理人員的執(zhí)行力等數(shù)據(jù)，科學(xué)評價、糾偏項目管理動作，精細(xì)化分析項目的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性的思考，科學(xué)準(zhǔn)確的進行決策與調(diào)整，實現(xiàn)項目精細(xì)化管理。

通過以上幾點BIM技術(shù)特性與業(yè)務(wù)結(jié)合的梳理，結(jié)合全國建筑業(yè)大量的工程施工實踐證明，可以看出BIM是實現(xiàn)精細(xì)化管理中的關(guān)鍵技術(shù)。

03實現(xiàn)精細(xì)化管理所需的核心BIM能力

在BIM技術(shù)帶來的各項新能力中，基于BIM技術(shù)的施工算量能力和基于BIM的施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化能力是實現(xiàn)精細(xì)化管理的關(guān)鍵技術(shù)。

一、基于BIM技術(shù)的施工算量能力

在施工管理全周期過程中，工程量是貫穿整個流程的主線，從投標(biāo)中標(biāo)、施工目標(biāo)制定、施工過程管控到最后結(jié)算，都需要工程量的不間斷調(diào)用和對比分析，才能精確地指導(dǎo)施工以及達到經(jīng)營管控目標(biāo)。

而在整個過程中，因為投標(biāo)的策略性及報價核量、目標(biāo)成本測算、施工工序工藝拆分與成本核算、實際進料量與使用量、過程統(tǒng)計等多個維度、計算方法、劃分方式等因素不得統(tǒng)一，產(chǎn)生了大量的斷點與轉(zhuǎn)換。使得我們在建造過程中，投入大量的人力精力，反復(fù)計算換算和統(tǒng)計，造成了工作系統(tǒng)性分離與傳遞過程性錯誤。很難達到用計劃有效指導(dǎo)施工的目的。

工程量的指導(dǎo)意義在于以實體擬建建筑物為對象，通過精準(zhǔn)的量化數(shù)據(jù)，實現(xiàn)從虛擬建造到現(xiàn)實量化管控的打通，動態(tài)進行資源的有效管理。

而如何將預(yù)算工程量更廣泛的應(yīng)用到施工過程管理的方方面面，是困擾行業(yè)多年的重要問題。招投標(biāo)階段通過構(gòu)建商務(wù)模型，產(chǎn)生了大量的模型預(yù)算量數(shù)據(jù)，反應(yīng)的是造價成本科目的數(shù)據(jù)維度，其中包含模型信息，工程量信息，構(gòu)件屬性等業(yè)務(wù)信息。

雖然這些數(shù)據(jù)是不變的，但與建造過程中對工程量的使用方法并不統(tǒng)一，需要將這些信息，按照施工過程維度進行重新組織，匯總計算，按施工材料、施工工序工藝、施工方法、施工流水或構(gòu)件等維度進行工程量計算轉(zhuǎn)換，以符合企業(yè)自身建造成本的計算邏輯。這樣就可以產(chǎn)生出符合施工過程管理應(yīng)用需求的工程量數(shù)據(jù)，構(gòu)建起項目的施工算量能力。

在精細(xì)化管理的理念下，每一個施工過程在模型上均是可以被拆分統(tǒng)一和被度量的，因此需要BIM模型承載和交互轉(zhuǎn)換大量的工程量數(shù)據(jù)，而BIM技術(shù)的特性正好可以滿足這個需求，基于BIM技術(shù)施工算量能力的全過程應(yīng)用需求應(yīng)運而生。

基于BIM技術(shù)施工算量能力定義為在工程項目建造過程中，通過BIM模型附加結(jié)構(gòu)化的施工工程量等信息，并進行工程施工組織結(jié)構(gòu)分解，為工程項目的技術(shù)、商務(wù)和生產(chǎn)等部門提供符合施工建造過程的工程量信息。為項目計劃和管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

而基于BIM技術(shù)施工算量能力全過程應(yīng)用必須解決傳統(tǒng)管理中存在的以下問題：

(1)預(yù)算量規(guī)則與施工量規(guī)則有出入(如底板導(dǎo)墻、剪力墻施工縫低于板底標(biāo)高等工序工藝差別，二次結(jié)構(gòu)量需換算行業(yè)材料規(guī)格折算等)，如下表所示。

預(yù)算量規(guī)則與施工量規(guī)則對比

(2)工程量數(shù)據(jù)未協(xié)同起來，現(xiàn)場管理人員需要頻繁找預(yù)算員提量、要量、核量，且不能直接應(yīng)用多作為參考，無法隨時隨地獲得工程量數(shù)據(jù);

(3)工程量的換算難、調(diào)用難、準(zhǔn)確度低，從而導(dǎo)致在造價、施工等不同維度，在生產(chǎn)領(lǐng)域、技術(shù)領(lǐng)域、材料領(lǐng)域、商務(wù)領(lǐng)域等各領(lǐng)域的應(yīng)用中，效果一般。

針對施工現(xiàn)場高頻的分段提量、預(yù)算量到材料量的轉(zhuǎn)換需求，基于BIM技術(shù)的工程量全過程應(yīng)用能力可以在模型上快速、準(zhǔn)確、靈活地通過劃分施工段框圖提量，最終支撐項目部材料采購，分包結(jié)算，過程量控等管理環(huán)節(jié)。

基于BIM技術(shù)施工算量能力，可以在每周進度計劃量、計劃資源量、工程量分配、作業(yè)面工效統(tǒng)計、過程量控(限額領(lǐng)料、盤點)、多維度算量對比、成本核算分析等方面發(fā)揮作用。下面以鋼筋分項工程管理為例，介紹基于BIM技術(shù)施工算量能力在精細(xì)化管理中的作用。

(1)鋼筋量控細(xì)化方向

1)商務(wù)挖潛：(結(jié)算量-預(yù)算量)/結(jié)算量>X%;

2)方案挖潛：技術(shù)優(yōu)化節(jié)約鋼筋量/預(yù)算量>X%;

3)施工挖潛：(優(yōu)化后預(yù)算量-翻樣量)/優(yōu)化后預(yù)算量>X%;

4)管理節(jié)流：(實際進場量-翻樣量)/翻樣量

(2) 鋼筋量控具體措施

施工前根據(jù)中標(biāo)工程量將初期鋼筋盈余責(zé)任目標(biāo)定為10%， 按系統(tǒng)分解給各業(yè)務(wù)部門：

1)商務(wù)部：(結(jié)算量-預(yù)算量)/結(jié)算量>4%;(商務(wù)潛力為深挖合同)

2)技術(shù)部：技術(shù)優(yōu)化節(jié)約鋼筋量/預(yù)算量>3%;

3)工程部：(優(yōu)化后預(yù)算量 - 翻樣量)/優(yōu)化后預(yù)算量>3%;

4)商務(wù)部： 出圖后半個月內(nèi)完成整體預(yù)算量的計算工作，整體預(yù)算編制過程中應(yīng)提前 15 天完成擬施工部位預(yù)算工程量;(對比傳統(tǒng)管理應(yīng)快速完成，一方面它影響預(yù)算量的鎖定，另一方面可以減輕由于“暫定價”支付而造成的資金緊張)

5)工程部：(實際進場量-翻樣量)/翻樣量<1%;

6)物資部：現(xiàn)場稱重系統(tǒng)采購、使用、維護、數(shù)據(jù)收集、分析，確保實際收貨量不小于實際進場量。

以上業(yè)務(wù)例證可以看出，傳統(tǒng)業(yè)務(wù)工作與基于BIM技術(shù)施工算量能力全過程應(yīng)用對于鋼筋管理上的應(yīng)用差別。因此，基于BIM技術(shù)施工算量能力是實現(xiàn)精細(xì)化管理所需的核心BIM能力之一。

二、基于BIM的施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化能力

基于BIM的施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)過近些年不斷與國內(nèi)施工企業(yè)進行交流、實踐探索，在計劃管控、資源管控等方面已經(jīng)取得了一定進展。

基于BIM的施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，對于現(xiàn)場施工的改變，可以歸納為四個步驟(如下圖所示)：

BIM的施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化步驟

上圖中，作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化能力是基礎(chǔ)，包括：數(shù)據(jù)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)。每類標(biāo)準(zhǔn)又包括很多細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)是為了定義基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括人機料法環(huán)等標(biāo)準(zhǔn)格式、BIM構(gòu)件及屬性定義等;應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)是為了支持現(xiàn)場施工，包括工藝工法標(biāo)準(zhǔn)、計劃模板、方案模板、質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)等;管理標(biāo)準(zhǔn)是為了支持施工企業(yè)的管理動作，包括組織標(biāo)準(zhǔn)、崗位職責(zé)、考核標(biāo)準(zhǔn)等。

作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化是建立在上述標(biāo)準(zhǔn)化能力之上的。通過作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化能夠?qū)崿F(xiàn)進度為主線的高效率協(xié)同作業(yè)，并且這些作業(yè)是可度量、可優(yōu)化的。所有管理動作都是圍繞進度展開，包括各參與方的協(xié)同、總包各部門的日常工作、分包各作業(yè)面的施工。其背后又涉及到各類資源的提前準(zhǔn)備。

在諸多的準(zhǔn)備工作中，基于標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)包，形成的進度計劃模板(含工序級計劃、里程碑管控要素)至關(guān)重要，越來越多的國內(nèi)施工企業(yè)已經(jīng)意識到這一點并且開始積極實踐。

在進度管控方面，以某項目為進度管理對象，通過編制作業(yè)級的總、月、周計劃，實現(xiàn)層層遞進，上級監(jiān)控里程碑，下級根據(jù)末位計劃內(nèi)容進行標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的跟蹤執(zhí)行。同時，在計劃上能夠自動提取BIM工程量信息，用以進行提前資源準(zhǔn)備。

在資源管控方面，通過提取BIM施工算量數(shù)據(jù)，能夠按照不同部位的作業(yè)內(nèi)容，輸出對應(yīng)的材料計劃工程量信息，再結(jié)合現(xiàn)場物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集的實際進場材料量信息，形成材料部位節(jié)超分析結(jié)果。原來每月一次的統(tǒng)計節(jié)超工作，在BIM+物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的共同作用下，實現(xiàn)了每日分析，并可實時預(yù)警材料超耗和未按期進場等情況。

在場內(nèi)物資的精細(xì)化管理方面，以鋼筋加工和模架周轉(zhuǎn)為例，結(jié)合專業(yè)BIM軟件的鋼筋翻樣和模架計算能力，以及具體鋼筋綁扎、模架安拆的作業(yè)時間，能夠?qū)崿F(xiàn)精確到天的場內(nèi)不同作業(yè)區(qū)域之間的材料運輸和周轉(zhuǎn)，從而減少材料閑置造成的成本浪費。

綜上所述，基于BIM技術(shù)的現(xiàn)場精細(xì)化管理，能夠在一定程度上支持建筑施工行業(yè)從傳統(tǒng)粗放式管理，向標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變。當(dāng)然，也需要在BIM技術(shù)如何能實現(xiàn)設(shè)計、施工、運維打通，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)內(nèi)容等方面與國內(nèi)建筑企業(yè)，上下游參建單位進行有效協(xié)作，并積極響應(yīng)國家政策號召探索方式方法。

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