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    BIM技术在建设工程项目管理中的应用研究_刘伟.docx

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    BIM技术在建设工程项目管理中的应用研究_刘伟.docx

    硕 士 专 业 学 位 论 文 BIM 技术在建设工程项目管理中的应用研究 Research on Construction Project Management for BIM technology application 作者刘伟 导师刘菁 北京交通大学 20 1 5 年 7 月 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授 权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索, 提供 阅览服务,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。 同意 学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际 合作关 系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名 导师签名 签字曰期 tZo/f 年 7 月 /一日 签 字 日 期 年 / 月 / 5 ■ 曰 北 京 交 通 大 学 硕 士 专 业 学 位 论 文 BIM 技术在建设工程项目管理中的应用研究 Research on Construction Project Management for BIM technology application 作者姓名刘伟 学 号 13125442 导师姓名刘菁 职 称副教授 专业学位类别工商管理 学位级别硕士 历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完,在论文的写作过程中遇到了无 数 的困难和障碍,都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指 导老 师一刘菁老师,从论文的选题、研究思路的确定,直到论文最终定稿,她对 我进行 了无私的指导和帮助,不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。在此向帮 助和指导 过我的各位老师表 7K 最中心的感谢 感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献,如果 没 有各位学者的研究成果的帮助和启发,我将很难完成本篇论文的写作。 感谢我的同学和朋友,在我写论文的过程中给予我了很多你问素材,还在论 文 的撰写和排版等过程中提供热情的帮助。 由于我的学术水平有限,所写论文难免有不足之处,恳请各位老师和学友批 评 和指正 摘要 大型建设项目已在我国建筑业中占据极大的比例,实现建设项目全寿命周期 管 理是项目管理追求的目标,实施全寿命管理能更加有效的掌控项目策划、实施 及运 营各阶段,以达到为工程建设增值的目的。然而,随着建筑规模及建筑复杂 程度不 断提高,建设期增长,项目参与人员众多,许多大型项目的项目管理工作 很难一一 落实。信息缺失、信息集成化程度低,各方参与者沟通协调困难成为项 目管理者的 一大难题,另外,组织模式、技术方面也不能满足大型项目的建设要 求。建设信息 模型( BIM的出现,给建设项目全寿命周期管理带来新的契机,它 将信息化技术引 入项目全寿命周期,并用数字化手段将项目管理的各阶段统一起 来,通过实现可视 化、系统协调、模拟优化、专业出图等一系列在传统项目管理 中无法实现的功能, 有效地协调了各参建方的沟通,形成了一种以 BIM 技术为中 心的新的项目管理模式。 本文通过了解 BIM 在国内外的应用现状,对基于 BIM 的项目全生命周期管 理进 行了深入研究。文章采用了文献研究法、案例研究法等多种研究方法,分析 了基于 BIM 的新型管理组织模式,并在此基础上研究 BIM 在建设工程项目全寿命 周期中的 应用,研究证明了 B 頂在各阶段的应用能够解决传统项目管理中出现的 问题。另外, 论文以 “ 中国尊 ” 项目工程 为例,具体介绍了 BIM 模型从项目前期 策划到运营维护 各阶段的实际应用,事实证明 BIM 技术在提高工程质量、优化系 统功能、节约资源、 提高管理水平方面取得了很好的效果。 论文通过分析得出 BIM 在建设项目管理中能够发挥巨大的作用,为项目管理 开 辟了新的道路,更成为建筑行业完全走向信息化的桥梁和工具。我国的 BIM 技 术仍 处于初级阶段,在未来的发展中难免会遇到困难和障碍,这有赖于项目管理 者在项 目建设中不断地探索和改进, BIM 在全寿命周期中的应用将有很大的研究与 发展空 间。 关键词 Building Ination Modeling,建设工程,项目管理,全寿命期,中国尊 ABSTRACT Large construction projects has occupied a great proportion of the construction industry in our country,to achieve the full life-cycle management of construction projects is the goal of project management,life-cycle management can implement more effective control of project planning,inlplementation and operations of each stage in order to achieve as the project has added value.However, as the size of the complex degree of continuous improvement and building construction5construction of growth5many people involved in the project,many project management of large projects is difficult to put into practice.Infomation is missing,the low degree of integration of ination, communication and coordination difficulties participant parties become a major problem project managers,in additionorganizational models,technology can not meet the requirements of large-scale construction projects .Building infomation modelingBIMappeared,to the construction project life cycle management to bring new opportunitiesit infomation technology into the project life cycle,and use digital means to the various stages of project management unify through visualization system coordination,simulation and optimization,in a series of traditional project management can not be achieved in the plot and other professional functions effectively coordinated communication among participation party,ed a kind of BIM technology 一 centric new project management model. Learn BIM model in this paper application status at home and abroad, for the entire life-cycle management BIM-based projects conducted in-depth research.Article uses a literature study case studies to analyze the organizational model based on the new management of BIM and BIM in construction engineering research project life cycle on this basisstudies have shown that BIM at each stage of the application of traditional project management can solve the problems.In addition,the paper China Zun as an example,introduces the BIM model from pfe-project planning to the operation and maintenance of the Various stages of the application,the fact that BIM technology to improve project quality,optimizing system functionality,conserve resources3improve management level achieved good results. Papers obtained by analysis of BIM in construction project management can play a huge role in the project management has opened up new roadsme construction industry to become more fully to bridge the ination and tools.Our BIM technology is still in its infancy,the future development will inevitably encounter difficulties and obstacles,which depends on project managers continue to explore and improve the project construction,BIM application life-cycle will be of great research and development space. KEYWORDS Building Ination Modeling, Construction, Project Management, Life-cycle 5 China Zun 目录 im .................................................................................................................................................................................................................................. iii ABSTRACT ........................................................................................................................... iv 1 絲 ....................................................................................................................................... 1 1.1 研究背景和意义 .......................................................................................................... 1 1.1.1 研究背景 ............................................................................................................... 1 1.1.2 研究意义 .......................................................................................................... 2 1.2 国内外 BIM 应用现状 ................................................................................................ 3 1.3 研究内容、方法和技术路线 ..................................................................................... 5 1.3.1 研究内容 .......................................................................................................... 5 1.3.2 研究方法 .......................................................................................................... 6 1.3.3 技术路线 ............................................................................................................... 7 2 BIM 技术及相关理论 ..................................................................................................... 8 2.1 BIM 的概念及其发展历程 ...................................................................................... 8 2.1.1 BIM 的概念 ...................................................................................................... 8 2.1.2 BIM 的由来及发展历程 ................................................................................. 8 2.2 BIM 的技术原理及特点 .......................................................................................... 9 2.2.1 BIM 的技术原理 ............................................................................................. 9 2.2.2 BIM 技术的特点 ........................................................................................... 10 2.3 建设工程项目全寿命期相关概念 ........................................................................... 11 3 我国建设工程项目 BIM 的发展分析 ............................................................................. 12 3.1 我国传统建设工程项目管理现状及存在的问题 .................................................. 12 3.1.1 我国建设工程项目管理现状 ............................................................................ 12 3.1.2 传统建设工程项目管理存在的不足 ............................................................... 12 3.2 BIM 技术在建设工程项目管理中的优势分析 ................................................... 14 3.2.1 BIM 在建设工程项目中发展的需求分析 .................................................. 14 3.2.2 基于 BIM 技术的项目管理的优势 .................................................................. 15 4 BIM 技术在建设工程项目管理中的实施 ..................................................................... 17 4.1 BIM 技术在工程项目管理中的实施流程 ........................................................... 17 4.2 BIM 技术在工程项目管理中的实施规划 ........................................................... 18 4.2.1 BIM 运用的选择与决策 ............................................................................... 18 4.2.2 BIM 软件的选择 ............................................................................................. 20 4.2.3 BIM 工作平台搭建原则 ................................................................................ 22 4.3 BIM 技术在建设工程全寿命期中的应用要点 .................................................... 23 4.3.1 建设工程决策阶段的 BIM 应用 ....................................................................... 24 4.3.2 建设工程设计阶段的 BIM 应用 ....................................................................... 26 4.3.3 建设工程施工阶段的 BIM 应用 ....................................................................... 27 4.3.4 建设工程运维阶段的 BIM 应用 ....................................................................... 30 5 案例分析 ............................................................................................................................. 31 5.1 “中国尊 ” 项目概况 ................................................................................................ 31 5.2 “中国尊 ”项目 BIM 技术的应用 ............................................................................ 32 5.2.1 BIM 技术在决策阶段的应用 ........................................................................ 33 5.2.2 BIM 技术在设计阶段的应用 ........................................................................ 36 5.2.3 BIM 技术在施工阶段的典型应用 ................................................................ 40 5.2.4 BIM 技术在运维阶段的规划 ........................................................................ 43 5.2.5 “中国尊 ”项目 BIM 技术应用总结 ............................................................... 44 5.3 4 6 结论和展望 ......................................................................................................................... 48 6.1 结论 .............................................................................................................................. 48 6.2 展望 .............................................................................................................................. 48 参考文献 ................................................................................................................................ 49 独创性声明 ............................................................................................................................ 53 学位论文数据集 ................................................................................................................... 54 1 绪 论 1 . 1 研 究 背 景 和 意 义 1.1.1 研究背景 据联合国数据预测,到 2030 年,中国的城市人口数将会迈入十亿大关。为了 满 足中国人的城市梦,中国势必将要建造大规模的城市居住空间和解决随之带来 的能 源危机。相应的,中国的建筑行业也将面临严峻的挑战如此大规模且工程 量巨大 的新增建筑,不仅要面临业主严格的成本把控,同时还面临项目周期缩短 的要求; 另一方面,随着人们不断提高的建筑审美标准,建筑表现形式也越来越 要求自由、 奔放与多样化,异形建筑及规模庞大的建筑体的不断涌现,加大了设 计和施工的难 度。所以,未来的中国建筑业将是业务多、工作量大、高效率、低 成本并兼顾造型 设计和节能环保,挑战难度之大,可略窥一斑。 然而,近几十年来,建筑行业生产力水平在全球范围内都没有产生根本性的 提 高,美国研究表明,根本原因有两点一是因为工程项目的复杂性和非标准化, 随 着建设参 与方的增多,给参与方之间的协调带来了极大的困难,而参与方之间 的协 同效应对工程建设的成败也起到越来越重要的作用;二是因为各参与方很难 实时获 取项目的海量数据,管理过程中不能依据实时准确数据,而只能依靠以往 的经验。 正是这两个原因导致工程项目延误、错误、浪费现象严重,而现在的管 理技术和方 法还无法从根本上解决这两个方面。 BIM 技术的出现可谓是应运而生,为解决以上两点难题起到了关键性作用。 BIM Building Ination Modeling起源于美国的查克 伊斯曼博士在上世纪 70 年 代提出的建筑计算机模拟系统( Building Description System。 BIM 是 以建筑工 程项目的各类信息为基础建立起来的三维的建筑模型,是贯穿于整个建 设项目全 过程的信息集合体,涉及到建筑工程项目从规划、设计到施工、维护的 全过程创 新和变革。 BIM 技术的出现最主要的意义在于它打通了设计与施工的界 限,完善了 整个建筑行业从上到下各个管理系统的协同交流,实现了建设工程项 目全寿命期 的信息化管理。 BIM 作为数字建模软件的总称,在虚拟环境中将真实的建筑信息参数化。基 于 此数 字化模型平台,从设计阶段、施工阶段再到运维阶段,实现整个建筑项目 全寿 命期信息的共享和改进。 BIM 技术有别于传统 CAD 设计的是它通过三维的协 t 中 .国学术期刊(光盘版 5电子杂志社编者注 i 本文摘要、目录及正文中涉及香港的 国家 ” 均应为 国家(地区 “ 国 ” 均应为 国(地区) ’ f‘ 国外 ” 均应为 “ 境外。 同工作平台,实现策划、实施、运维全过程信息的协同及各参与方工作方式的协 同。 BIM 技术致力于工程建设全过程目标的统一,创造了以 BIM 技术为平台的各 参与方协同工作 模式,促进了建筑业信息化的发展,为建筑业争端问题的减少和 生产效率的提升提供了 信息技术的有效支持。 现如今,企业要想从激烈的竞争中获得领先优势,可以借助信息技术来改变 建筑业 原本的依靠大量资本、技术和劳动力投入的状况,也就是说, BIM 技术可 以让信息技术 形成资产的改变,而改变后的资产带来额外的利润,形成了产业链 竞争的核心价值,而 这也正好符合了信息化的本质以低成本的方式实现高质量 的管控,并实现信息共享和 上下左右的无缝对接。 因此, BIM 技术的应用水平从某种程度上就反映了公司的集约型管理水平, 深入 推广企业 BIM 技术的发展和建设,既符合科学发展观的需求,同时也是建筑 业今后的发 展方向。 近年来, BIM 技术的概念不仅在学术界、软件开发商中获得了高度重视,政 府也 出台了一些关于 BIM 应用的指导意见,目前, BIM 技术及 BIM 标准在国内 逐步商用研 究,各种应用软件也在逐步的探索和开发。与此同时,基于 BIM 技术 的建设工程项目管 理研究,作为建筑业信息化管理的一个突破手段也在渐渐的被 各企业重视起来。 1.1.2 研究意义 每一个工程项目都由策划、实施、运维等多个阶段构成,各参与方众多,且 项目的 建设及运维时间较长,在这个过程中所产生的信息量无疑是非常巨大的。 研究表明,在 传统的工作模式和现有的技术水平下,工程项目在不同阶段的执行 过程中,项目信息的 不连续或是丢失是造成生产效率低下的重要原因之一。因此, 大量的项目信息如何有效 利用并在各参与者中有效沟通传递就成为了项目管理所 面临的重要挑战。另一方面,传 统的 CAD 施工图纸复杂且繁多,可视化程度很低, 给建筑方案的确定、设计交底、现 场施工等各个环节的管理和沟通带来困难,同 时也给项目的建设运维带来许多不可预见 的因素。 相较而言, BIM 技术的出现几乎具备了解决上述传统问题的全部要素,就像 从 “甩 图板 ”到二维 CAD 出图一样, BIM 技术颠覆了建筑行业的各个领域,带来 的是整个建筑 行业的变革。它将建设项目涉及到的土建、机电、材料、造价等全 部信息融合到一个三 维的数字化的模型中,在施工之前就能向各参与方展示项目 的建设过程及最终效果,具 备海量的信息并有强大的可视化功能。 当然, BIM 技术的强大,不仅是给项目管理的提供了一把利器,它更是传统 观念转变的加速器 。 一 方面, BIM 技术将倒逼传统的项目管理模式进行转变,形 成 以三维数字模型为核心点的组织形式。得益于表现的更加精细化及可视化,且 变更 更加容易,这使它成为策划研究、实施及运维等领域的权威被认可者,并迫 使各参 与方由原来的利益争端、矛盾沟通等转变到项目利益高于一切的观念上来。 另一方面, BIM 技术使用更加强大的信息化软件作为工具,抛开传统的思维 模 式,进一步推动了项目管理的高效发展。传统的项目管理所使用的管理工具仅 仅是 数据的收集或统计等零散的、关联性不强的软件,将大量的精力耗费在了与 各参与 方的协调与沟通上,严重的影响了使用者对信息的理解。而 BIM 技术包含 了几乎所 有的项目信息,具有无可争辩的准确度,其强大的可视化及完整的数据 库,消除各 参与方的争议,提高项目管理质量与效率,帮助项目管理人员提升管 理水平。 本文研究基于 BIM 的建设工程项目管理,致力于总结 BIM 技术在建设项目 中应 用的内容及发挥的重大作用,也对存在的问题进行分析,从而促进 BIM 的推 广与应 用,同时本文还通过对 “ 中国尊 ” 项目应用 B 頂结果的分析,对我国建设 工程项目 未来运用 BIM 技术形成借鉴意义。 1 . 2 国 内 外 BIM 应用现状 BB1 起源于芬兰、新加坡、挪威这些小国,经过长期的酝酿发展, BIM 在美国 逐 渐成为主流,并对包括中国在内的其他国家的 BIM 发展产生影响。现如今 BIM 的 应 用在国外已经相当普及,澳洲、日本、美国、韩国、挪威、香港、新加坡、英 国、 芬兰等各国陆续发布了本国的国家、行业和企业级标准。 BIM 的参数化和智能化特征可以支持虚拟的项目设计、建设和运维, BIM 自 出 现以来就得到设计人员、承包商和供应商们的一致好评,并被广泛应用来减少 项目 成本、提高项目质量。斯坦福大学研究中心的报告指出 B 顶在全球的应用正 在逐步 扩大深入。麦克格劳希尔( McGraw-Hill公司报告认为在 2008 年 BIM 的 应用达到 了高峰,开始有越来越多的团队使用 BIM 而不 仅仅是尝试。 BIM 标准的 制定、电子 数据许可和文件传输等问题的逐渐解决也促进着 BIM 应用的增多。 软件开发方面, Autodesk、 Bentley 和 Graphisoft 三家大型软件公司率先 将 BIM 概念应用到产品开发,随后又有 Tekla 等许多厂商陆续加入,自此,这些 软件 开发商就纷纷进入推出 BIM 理想工具的竞逐中。 现今, BIM 技术在发达国家已经成为设计和施工单位承接项目的必要能力, 受 到广泛重视。不但大型企业自身具备 BIM 技术能力, BIM 专业咨询公司也已经 出现, 且十 分活跃,为中小企业应用 BIM 提供有力支持。 1 美国 BIM 的应用与发展 2003 年起,美国总务管理局( GSA通过其下属的公共建筑服务处开始实施国 家 3D-4D-BIM 计划,实施该项目的目的有 ① 实现技术转变,以提供更加高效经 济、 安全美观的联邦建筑 ② 促进和支持开放标准的应用。依据该计划, GSA 将从 整个 项目全寿命周期的角度来探索 BIM 的应用,其包含的领域有空间规划验证、 4D 进度 控制、激光扫描、能量分析、人流和安全验证以及建筑设备分析及决策支 持等。 GSA 规定,自 2007 年起在联邦政府大型工程中必须应用 BIM 技术,并编制 了一系列指 南,有力地推动了 BIM 技术的普及应用。 美国建筑科学研究院牵头开展了国家 BIM 标准的编制工作,并率先在 2007 年 底 推出美国国家建筑信息模型标准( United States National Building Ination Modelling Standard,第二版( Version 2也于 2012 年 5 月问 世。 2 英国 BIM 的应用与发展 与大多数国家相比,英国政府要求强制使用 BIM。 2011 年 5 月,英国政府组 织 了 200 多名相关专家,分专题进行研究,编制了 BIM 技术应用框架,并规定自 2016 年起,政府要求全面协同 3D-BIM,并将全部的文件以信息化管理。 英国的设计公司在 BIM 实施方面己经相当领先了,因为伦敦是众多全球领先 设 计企业的总部,如 Foster and Partners、 ZahaHadidArchitects. BDP 和 Arup Sports, 也是很多领先设计企业的欧洲总部,如 HOK、 SOM 和 Gensler。在这些背 景下,政府 发布的强制使用 BIM 的文件因

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