BIM技術(shù)在建筑施工企業(yè)物流管理中的應(yīng)用,經(jīng)濟(jì)管理學(xué)論文

BIM技術(shù)在建筑施工企業(yè)物流管理中的應(yīng)用,經(jīng)濟(jì)管理學(xué)論文BIM(BuildingInformationModeling)是一個分享的知識資源，是一個共享有關(guān)這個設(shè)施的信息，為該設(shè)施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠根據(jù)的經(jīng)過；在項目的不同階段，不同利益相關(guān)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(zé)的協(xié)同作業(yè)。建筑施工企業(yè)的物流是指施工企業(yè)從支持生產(chǎn)活動所需要的原材料進(jìn)廠，經(jīng)儲存加工、裝配包裝，到施工產(chǎn)品建成這一全經(jīng)過的物料在倉庫與施工現(xiàn)場之間的每個環(huán)節(jié)的流轉(zhuǎn)移動和儲存及有關(guān)管理活動，貫穿了整個建筑產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)過的始終，構(gòu)成一個有機(jī)整體。近年來，施工企業(yè)引入BIM的原因之一是此技術(shù)通過生成4D動態(tài)模型支持建筑物流管理。近10年，在全球工程建設(shè)行業(yè)都有對BIM技術(shù)的實際應(yīng)用和研究，研究結(jié)果表示清楚，BIM作為一種管理升級的核心技術(shù)必將在將來給建筑業(yè)及房地產(chǎn)企業(yè)帶來發(fā)展的契機(jī)。文章提出基于BIM技術(shù)的建筑施工企業(yè)物流管理的一些方式方法和策略。二、建筑施工企業(yè)物流管理的現(xiàn)在狀況1.對物流管理缺乏足夠的認(rèn)識物流管理作為一種較新的管理概念和管理方式方法已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在當(dāng)代企業(yè)的管理之中，正在發(fā)揮積極而有效的作用。但從建筑施工行業(yè)來看，當(dāng)前仍有一部分施工企業(yè)物流管理缺乏科學(xué)性和系統(tǒng)性，甚至物流管理差距很大、損失浪費很嚴(yán)重，企業(yè)處于半停產(chǎn)的邊緣。究其原因，施工企業(yè)對科學(xué)管理重視不夠，十分是對物流管理的認(rèn)識沒有提到應(yīng)有的高度，存在模糊認(rèn)識。2.建筑施工企業(yè)物資管理體系不完善，信息化水平偏低盡管一些建筑施工企業(yè)對原有的物資管理體系進(jìn)行了改革，但其物資供給部門僅僅完成了供給物資的職責(zé)，沒有發(fā)揮本部門優(yōu)勢，把傳統(tǒng)的采購保管業(yè)務(wù)擴(kuò)展為采購、倉儲、配送、加工的全經(jīng)過服務(wù)。沒有從物流管理的角度，對本企業(yè)的物資供給系統(tǒng)進(jìn)行全面的研究。同時建筑施工企業(yè)對物資管理重視不夠，資金投入缺乏，信息化管理系統(tǒng)應(yīng)用遭到制約，施工企業(yè)的物資、信息、資金的來源與使用不對稱，缺乏可靠的技術(shù)支撐。庫存調(diào)控多停留在原來的整套賬務(wù)、采購、倉儲和控制的管理形式上。這種落后的管理方式必然導(dǎo)致了工作效率低、管理不規(guī)范等問題。3.建筑施工企業(yè)對物流成本的組成及管理意識淡薄當(dāng)前我們國家建筑施工企業(yè)對于成本管理的重點仍然局限于施工經(jīng)過的作業(yè)成本，對物資流通環(huán)節(jié)的成本重要性缺乏足夠重視，物流在建筑施工企業(yè)施工預(yù)算中沒有單獨的項目。另外，施工企業(yè)物流績效考核指標(biāo)過于單一，通常只要材料成本差異一個考核指標(biāo)。這個指標(biāo)并不能完全反映物流責(zé)任單位的績效，并且針對性也不強(qiáng)。4.建筑施工企業(yè)與供給商的關(guān)系不穩(wěn)定在建筑施工企業(yè)傳統(tǒng)的采購形式中，供給方與需求方之間的合作多是臨時性或短期性的，競爭多于合作。選擇供給商成為建筑施工企業(yè)傳統(tǒng)采購經(jīng)過中的核心工作，供給商的選擇經(jīng)過要花費供需雙方很多時間和精神。在交易經(jīng)過中，建筑施工企業(yè)為了能夠從諸多供給商中選擇出最佳的供給商，采用保密的措施以防供給商知悉后提高材料的價格，而供給商為得到賣單也往往虛張自個的供貨能力和效率以及產(chǎn)品性能，這種供需博弈的經(jīng)過最終導(dǎo)致了建筑材料成本的提高，進(jìn)而提高了建筑企業(yè)的施工成本。三、基于BIM技術(shù)物流管理的目的BIM(BuildingInformationModeling)的基礎(chǔ)技術(shù)是CAD技術(shù)，一種以模型信息集成技術(shù)為核心，通過在三維模型中添加時間、成本維度而逐步發(fā)展為4D、5D技術(shù)，旨在提高建筑全生命周期內(nèi)工作效率和質(zhì)量，降低風(fēng)險、減少錯誤。BIM(BuildingInformationModeling)的概念最早由美國人ChuckM.Eastman于1975年首先提出，隨后JerryLaiserin及McGraw-Hill公司對其概念進(jìn)行完善，美國總務(wù)管理局(GeneralServicesAdministration，GSA)先后提出國家3D-4D-BIM發(fā)展計劃及BIM指南，BuildingSmartAlliance(BSA)也制定了一系列的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，如IndustryFoundationClasses(IFC)標(biāo)準(zhǔn)、UnitedStatesNationalCADStandard等。日本、韓國及歐洲也開場制定BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。我們國家于2003年開場引入BIM技術(shù)〔何清華等，2020〕，主要是設(shè)計單位、咨詢單位應(yīng)用居多，在建筑設(shè)計、節(jié)能設(shè)計、成本預(yù)測、施工優(yōu)化、施工安全等領(lǐng)域的軟件有了較大的發(fā)展。BIM的特點包括可視化、優(yōu)化性、可出圖性、協(xié)調(diào)性和模擬性。4D-BIM虛擬建造技術(shù)是將設(shè)計階段完成的3D建筑信息模型附加以時間的維度，構(gòu)成4D模擬動畫，繼而建立計算機(jī)模型，并借助于可視化設(shè)備對項目進(jìn)行虛擬描繪敘述。4D模擬能夠支持進(jìn)度可視化、現(xiàn)場空間分析和設(shè)備定位，實現(xiàn)辨別潛在施工流水沖突、擬定資源計劃等功能，一般是在施工前階段作用?？赏ㄟ^在實時施工模型屏幕上截取任意構(gòu)件、流水段等，查看選取對象的施工狀態(tài)和工程信息〔史麗男，2020〕，包括當(dāng)下的施工時間、開場與結(jié)束時間、剩余工程量等，同時能夠根據(jù)項目的進(jìn)度對模型進(jìn)行持續(xù)動態(tài)更新，借此在三維視圖中發(fā)現(xiàn)當(dāng)下項目存在的問題，對潛在的問題進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測。BIM技術(shù)的應(yīng)用貫穿于項目決策、設(shè)計、施工、運營全經(jīng)過。BIM結(jié)合模擬技術(shù)能夠預(yù)先有效分析和優(yōu)化施工經(jīng)過及資源配置，保證施工的順利進(jìn)行。十分是在前期設(shè)計好運輸物資的入場道路、統(tǒng)計出設(shè)計所需的各項材料的種類、數(shù)量，為物資及設(shè)備的采購提供有力的支持。當(dāng)前建筑材料的主要物流成本主要集中在鋼材、混凝土、大型器械等項目上，相應(yīng)的物資的采購、運輸、入庫、倉儲費用因集中采購、現(xiàn)場場地缺乏而臨時租用倉庫、場地等原因此升高，物流活動的管理水平落后。借助于BIM技術(shù)，建筑企業(yè)物流管理意欲實現(xiàn)的目的包括下面方面：其一，強(qiáng)化供給商管理，力爭改變傳統(tǒng)的短期合作、零和博弈形式為長期、戰(zhàn)略合作形式；其二，優(yōu)化物資采購，通過將物資采購電子商務(wù)化和批量化，來簡化程序，縮短周期，進(jìn)而降低成本；其三，強(qiáng)化建筑材料、設(shè)備出庫入庫、調(diào)撥及報損管理，在合理范圍內(nèi)保持庫存最小化；其四，加強(qiáng)物資入場退場、損耗管理，盡量規(guī)劃好物資出入場線路，堆放位置，避免材料二次搬運，使浪費最小化；其五，及時、準(zhǔn)確獲取相關(guān)物流信息，有效控制不同階段、不同方式的物流活動。四、BIM技術(shù)在物流管理中的實際應(yīng)用1.場地選擇與運輸?shù)缆穬?yōu)化場地是建筑產(chǎn)品所在地，項目全壽命周期內(nèi)，施工者始終在這里范圍內(nèi)活動，材料、設(shè)備入場后也是在場地范圍內(nèi)被使用。因而場地是建筑設(shè)計、建筑施工首要考慮的因素，場地的特點包括了水文地質(zhì)、植被、周圍規(guī)劃條件等技術(shù)要求，也是將來建筑給人們帶來體驗的地點。運輸?shù)缆肥紫仁歉鶕?jù)場地來制定的，而道路合理與否不但關(guān)系項目進(jìn)度，也關(guān)系到物資能否需要二次運輸。對施工企業(yè)而言，關(guān)注的重點是怎樣平整場地，修整道路，合理設(shè)置施工機(jī)械，方便運輸材料、設(shè)備的車輛入場，利于施工機(jī)械操作。在基地條件并不復(fù)雜的場地中，通過草圖、實體模型等手段能夠?qū)崿F(xiàn)目的，但是在山地等復(fù)雜場地中，上述手段都會失效。而BIM技術(shù)以其卓越的信息集成功能與Googlemap結(jié)合，能夠快速調(diào)用場地周圍環(huán)境信息，生成3D地形基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，繼而進(jìn)行場地環(huán)境分析，通過環(huán)境的模擬分析，結(jié)合途徑優(yōu)化的算法，迅速模擬生成適應(yīng)于場地環(huán)境的運輸?shù)缆?。對建材、建筑設(shè)備的堆放位置和方式方法，可以進(jìn)行優(yōu)化，很大程度上避免物資二次搬運，為施工順利開展創(chuàng)造一個良好的開端。2.準(zhǔn)確采購計劃的制定與物流成本實時監(jiān)控以往建設(shè)項目的工程量是造價人員在辨別、分析施工圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)個人主觀經(jīng)歷體驗以及對圖紙理解程度得出的，結(jié)論通常因人而異，在大量計算經(jīng)過中也易出現(xiàn)各種錯誤。固然也有部分借助CAD等相關(guān)軟件，但是受軟件本身設(shè)計、功能的限制，其對圖紙的辨別以及對某些異型、復(fù)雜構(gòu)件等常采取近似計算或忽略處理，降低了計算結(jié)果準(zhǔn)確度。受建筑產(chǎn)品的特殊性影響，施工經(jīng)過中，往往會產(chǎn)生不同程度的設(shè)計變更，一處變更則與之相關(guān)的所有部位要隨之變更，這就要求造價部門對新的圖紙重新進(jìn)行計算。以上各因素導(dǎo)致工程量計算量大、易錯漏，變更后需重新核算工作量，整個經(jīng)過非常繁瑣。BIM技術(shù)改變了傳統(tǒng)二維存儲方式中信息割裂的問題，在一個完好的BIM模型中，設(shè)計元素以包括平面圖、立面圖、剖面圖、三維透視圖、明細(xì)表等多種方式呈現(xiàn)。修改上述呈現(xiàn)形式的任一個，其他狀態(tài)下的元素屬性都會發(fā)生相應(yīng)變化。在BIM模型中，通過計算機(jī)對建筑物構(gòu)件的精到準(zhǔn)確計算直接生成工程量清單，明確顯示出工程所需要的人力和設(shè)備方便快速且準(zhǔn)確無誤。在Hillwood項目上，造價工程師應(yīng)用BIM算量方式方法節(jié)約了92%的時間，且誤差也控制在1%的范圍之內(nèi)，而且不受工程變更的影響，采購部門據(jù)此制定出準(zhǔn)確的采購計劃。BIM另一項功能是通過自動計算WBS節(jié)點任務(wù)的成本，來精到準(zhǔn)確控制建筑材料的用量，倉儲保管、運輸、采購、裝卸搬運等物流活動的成本。其特點是隨WBS任務(wù)劃分的調(diào)整、設(shè)計變更等，動態(tài)調(diào)整物流活動各項成本。相應(yīng)資源根據(jù)動因變化，經(jīng)過作業(yè)成本中心，被分配到相應(yīng)產(chǎn)品或服務(wù)上。通過對物流成本的實時監(jiān)控和調(diào)整，有助于更好地把握工程生命周期的物流成本，及時發(fā)現(xiàn)和解決計劃成本與實際成本之間的差異，提高項目的成本控制水平。3.預(yù)制構(gòu)件采購與長效供給機(jī)制的實現(xiàn)建筑企業(yè)傳統(tǒng)的采購形式是根據(jù)項目的特點、施工進(jìn)度的需要，購買項目建設(shè)所需要的物資〔陳德強(qiáng)等，2020〕。供需雙方相互不了解作業(yè)計劃，以利益為目的，并且由于建設(shè)項目的一次性、不確定性等特點〔李忠富等，2018〕，導(dǎo)致建筑原材料及設(shè)備采購的超前性、無規(guī)律性，企業(yè)在項目開場前即采購大量的原材料進(jìn)行存儲，不僅增加了庫存成本，而且對保存環(huán)境有較高要求的材料如水泥、添加劑等易因保存不當(dāng)造成損失，對鋼筋、銅線等貴重材料也需要專人看護(hù)，防止被盜，增加企業(yè)的人力成本。BIM模型不是單一的圖形化模塊，它包括了從構(gòu)件材質(zhì)、尺寸數(shù)量、產(chǎn)品型號、生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品價格等一系列信息〔趙彬等，2018〕，以異形構(gòu)造為例，只需打開模型，截取畫面，即可顯示構(gòu)造的各項尺寸，可將信息發(fā)送給選擇的供給企業(yè)定制，避免了構(gòu)件采購的尺寸錯誤，減少材料浪費?，F(xiàn)場作業(yè)是導(dǎo)致建筑施工經(jīng)過環(huán)境污染的主要原因，也是導(dǎo)致建筑行業(yè)效率低下的一個因素〔楊坤等，2018〕。因大量現(xiàn)場作業(yè)導(dǎo)致無法大規(guī)模使用當(dāng)代機(jī)器設(shè)備來代替人工作業(yè)，無法有效提高施工安全性與作業(yè)質(zhì)量，因而在不影響建筑構(gòu)造安全的前提下，合理使用預(yù)制構(gòu)件能夠有效彌補(bǔ)上述缺乏之處。構(gòu)件的生產(chǎn)商通常是項目的分包商之一，在中標(biāo)后，負(fù)責(zé)某個系統(tǒng)或分部分項子項目的設(shè)計、制造、安裝，例如鋼構(gòu)造構(gòu)件、預(yù)制混凝土構(gòu)件、幕墻系統(tǒng)等。在中標(biāo)后，生廠商會提供具體的構(gòu)件設(shè)計，并且經(jīng)太多次審核，反復(fù)檢查裝配圖與其他建筑系統(tǒng)能否沖突，在傳統(tǒng)施工中，只能等到實際吊裝才能發(fā)現(xiàn)構(gòu)件設(shè)計能否合理，尺寸能否符合預(yù)留。一旦發(fā)現(xiàn)問題，往往造成宏大的時間、人力、財力損失。在國際物流日益發(fā)展的背景下，全球采購越來越多。工程預(yù)制構(gòu)件不僅要預(yù)留充足的設(shè)計、生產(chǎn)時間，還要留下充足的運輸時間，這就要求分包商充分理解設(shè)計方的設(shè)計圖紙，且要求設(shè)計方盡量減少設(shè)計變更，施工方準(zhǔn)確的按圖施工，保證高效準(zhǔn)確的施工質(zhì)量，這對以人工審核、人工設(shè)計為主的傳統(tǒng)施工經(jīng)過是一個很大的挑戰(zhàn)。但是BIM系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)計內(nèi)容，自動開創(chuàng)建立預(yù)制構(gòu)件的施工圖、裝配圖，生產(chǎn)廠家能夠從設(shè)計人員提供的BIM模型中，導(dǎo)出數(shù)據(jù)，大大減少反復(fù)編輯，反復(fù)更新數(shù)據(jù)的次數(shù)，不但提高設(shè)計工作效率，而且為構(gòu)建的生產(chǎn)和運輸留下更多的時間。與以往的數(shù)控設(shè)備不同的是，BIM技術(shù)除了建筑物的幾何信息外，還包含了物流信息，如建設(shè)生產(chǎn)的進(jìn)度，產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)的鏈接等。通過這種形式，能夠有效保證預(yù)制構(gòu)件的供貨時間，提高各個分包商交接、合作的水平。對于需求量較大的材料，則通過實時建造模型，能夠生成與進(jìn)度計劃相關(guān)聯(lián)的材料和資金供給計劃，并在施工開場之前即可與優(yōu)選的供給商進(jìn)行溝通，簽訂供貨合同。既避免了因材料和資金不到位而對進(jìn)度產(chǎn)生影響，又避免了傳統(tǒng)形式下，由生產(chǎn)經(jīng)理根據(jù)進(jìn)度計劃和現(xiàn)場實際情況制定的精到準(zhǔn)確到周的過量采購導(dǎo)致庫存成本、保管成本的增加。采購部門根據(jù)BIM模型設(shè)計的構(gòu)件來制定采購計劃和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，BIM模型對細(xì)節(jié)的表示出高度精準(zhǔn)清楚明晰，容易實現(xiàn)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化定制與采購，一方面能夠降低庫存、提高采購質(zhì)量；另一方面BIM模型在庫存數(shù)量、存貨地點、訂貨計劃、配送運輸幾個方面實現(xiàn)最佳組合，對于建立高質(zhì)量、低成本、穩(wěn)定的供給商合作機(jī)制，定期復(fù)審、考核評價、分類管理、動態(tài)披露的績效考核制度，提高采購質(zhì)量、降低采購成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著重要的作用。4.資源動態(tài)管理與開放式信息平臺通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，對建筑施工項目進(jìn)行施工資源動態(tài)管理，是提高管理水平的新途徑。在基本信息模型基礎(chǔ)上加上工程資源信息，包括開創(chuàng)建立工程構(gòu)件，定義資源模板、定義材料屬性、定義模板屬性與荷載效應(yīng)等。施工資源動態(tài)管理主要實現(xiàn)兩大功能：一是資源使用計劃管理；二是資源動態(tài)查詢與分析。WBS節(jié)點是重要的計劃用量輸入點，通過日、周、月各項施工資源計劃用量的規(guī)劃，合理布置大型機(jī)械的進(jìn)場、施工材料的采購、施工人員的調(diào)配。在其他施工信息如進(jìn)度計劃調(diào)整、WBS任務(wù)劃分、設(shè)計變更等發(fā)生變化時，適時調(diào)整施工資源使用。除此之外，BIM提供施工資源的預(yù)算用量、實際進(jìn)度預(yù)算量、材料實際消耗量三項內(nèi)容的比照分析，當(dāng)建材超量使用時，系統(tǒng)會發(fā)出警報，提醒管理人員查找原因，及時改正，減少因臨時采購、臨時調(diào)動機(jī)械入場增加的物流成本。實時分析資源管理有兩個目的：一是對已完工程的評價；二是根據(jù)已完工程量預(yù)測完工時所需的資源數(shù)量進(jìn)行建筑材料的采購。傳統(tǒng)信息管理形式中，工程項目各個介入方信息交換效率低下，容易構(gòu)成信息孤島，信息不斷流失，無法從全局角度進(jìn)行優(yōu)化。BIM數(shù)據(jù)庫包含了不同對象的數(shù)據(jù)、資源、經(jīng)過，是面向?qū)ο蟮闹悄芑?shù)化數(shù)據(jù)中心。十分是有關(guān)進(jìn)度、投資、質(zhì)量等數(shù)量大且動態(tài)變化的數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)中能及時匯總，便于各介入方查詢，大大提高了信息的使用效率。建筑供給鏈包括內(nèi)部供給鏈與外部供給鏈兩部分，內(nèi)部供給鏈強(qiáng)調(diào)企業(yè)內(nèi)部財務(wù)、物流、工程等部門之間的協(xié)調(diào)；外部供給鏈則超越某一單一企業(yè)，包括了設(shè)計、監(jiān)理、分包商、供給商等信息流、物流、資金流的網(wǎng)絡(luò)。信息流在建筑供給鏈中是雙向流動的，反映且控制著物流與資金流。BIM的核心理念是信息分享，包括項目總投資、合同信息、投資信息、進(jìn)度信息、設(shè)計變更信息、安全環(huán)境信息等在內(nèi)的項目相關(guān)信息，只要在介入方之間高效順暢的流通，才能保證建設(shè)經(jīng)過的高效、順暢?，F(xiàn)場物資的入庫、出庫、入場、退場、損耗等一切信息都能存儲在模型中，通過這種集成的信息管理，降低信息不對稱成本，提高項目收益。BIM使信息交換不再局限于鏈?zhǔn)焦┙o鏈相鄰成員之間，任何節(jié)點之間都能夠進(jìn)行信息互換，包括設(shè)計、建造信息、管理信息等在內(nèi)的綜合型數(shù)據(jù)知足了構(gòu)建信息交換平臺的基本要求，到達(dá)了建筑供給鏈項目介入各方的信息分享。五、結(jié)論當(dāng)前國內(nèi)建筑企業(yè)的綜合競爭能力普遍低于國外同行，主要差距在于管理。以企業(yè)建筑物流為例，根據(jù)統(tǒng)計物流費用占到材料費用的17%，占項目造價的11%左右，在傳統(tǒng)的建設(shè)項目經(jīng)過中，物流管理的相關(guān)活動被局限在施工階段，并且將其錯誤地理解為采購環(huán)節(jié)。這種錯誤認(rèn)識直接導(dǎo)致采購、庫存成本的上升及工期的延誤。因而施工企業(yè)的物資供給部門應(yīng)當(dāng)充分利用優(yōu)勢條件，把單純的采購保管業(yè)務(wù)，擴(kuò)展為采購、倉儲、配送、加工等全經(jīng)過服務(wù)，提高供給工作的附加值。另外，施工企業(yè)與供給商的關(guān)系不穩(wěn)定，多是臨時性或短期性，需要花費大量的時間和精神對供給商進(jìn)行選擇。除此之外，建筑材料不僅消耗量大，而且種類繁多，按材料、產(chǎn)品、規(guī)格、型號等分解，品種可達(dá)50萬種以上，不同材料的價格各異，其統(tǒng)計經(jīng)過及其復(fù)雜?；谏鲜鲈?，項目在采購黑洞、物流陷阱經(jīng)過中造成的損失和浪費難以計量。怎樣建立一套合理的物流管理體系，及時、準(zhǔn)確地提供所需原材料的種類、價格、數(shù)量，并提供材料、設(shè)備供給商的信息為決策提供有力支持是建筑企業(yè)當(dāng)前亟待解決的問題。BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域，通過發(fā)揮其能高效利用信息的優(yōu)勢，在虛擬環(huán)境下，對施工實際經(jīng)過進(jìn)行精到準(zhǔn)確地模擬分析，加強(qiáng)了對施工經(jīng)過的事前控制、動態(tài)管理，十分是為傳統(tǒng)的建筑物流管理提供信息化發(fā)展的新方向，對以工程量清單為采購根據(jù)，以工程造價為設(shè)備、材料價格的基礎(chǔ)，以領(lǐng)料單為階段采購根據(jù)的傳統(tǒng)物流管理形