BIM在施工企业材料信息化管理中的应用

摘要：利用BIM技术对工程的材料进行管理、对工程施工过程中人、材、机的有效利用科学处置，施工企业的利润就能实现最大化。

建筑信息模型（BIM）是对工程项目的信息化处理并为协同工作提供数据基础。在施工阶段，施工企业是整个工程处置的主体，其管理水平代表着最后工程的质量水平，整个材料系统管理的效率能够决定施工企业最后利润的高低。利用BIM技术对工程的材料进行管理、对工程施工过程中人、材、机的有效利用科学处置，施工企业的利润就能实现最大化。在BIM技术的框架下研发符合施工流程的材料管理软件工具是一种趋势。

引言 

建筑信息模型（buildinginformationmodeling，BIM），将一个项目整个生命周期内的所有信息整合到一个模型中，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。建筑信息模型是数字技术在建筑工程中的直接应用，同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法[1]。BIM概念涉及的领域比较广，包含建筑物从规划、设计、施工到运营维护整个生命周期[2]，每个领域都有与之相关的BIM软件工具。BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特征，如果建立以BIM应用为载体的项目信息化管理，可以提升项目生产效率、提高质量、缩短工期、降低建造成本。建筑施工单位对运用BIM技术、使用BIM软件进行工程施工管理方面还处于初级阶段[3]，大部分还运用传统的技术手段、管理方法。基于BIM技术结合施工中建筑材料管理方面进行探讨，获取一套适合大众施工企业的BIM材料管理系统，通过具体应用，施工企业能够获取客观的经济效益，从而接受BIM技术，且为中国的施工企业高效管理、接轨国际提供帮助。

利用数据库技术对建筑信息、材料信息进行储存管理；利用CAD显示技术显示施工过程中的建筑工程，对承建工程进行三维可视化处理。同时添加时间参数，使得在CAD上显示的三维工程具有时间信息，也即当前最新4D技术[4-5]。数据库与CAD结合实现工程中所有构件信息管理及构件绘制交互管理。

在施工过程中，针对设计变更只需要修改变更的地方，所有相关信息自动同步更新；材料统计、工程进度随时查看；方便施工单位对施工进度、工程成本进行管理控制。通过计划与实际工程材料的消耗进行对比，获取当前工程施工进度情况，科学地调整施工进度计划，即用PDCA循环管理流程对施工进行有效管理，节约建筑材料，提高施工效率，实现企业最大化的利润[6]。 

1施工企业材料管理 

建筑工程施工成本构成中，建筑材料成本所占比重最大，约占工程总成本的60%～70%。材料管理工作是施工项目管理工作中的重要内容。通过对材料管理工作的不断加深，可以使施工企业能更进一步加强和完善对材料的管理，从而避免浪费，节约费用，降低成本，使施工企业获取更多利润。

1.1建筑材料管理现状 

材料作为构成工程实体的生产要素，其管理的经济效益对整个建筑企业的经济效益关系极大。就建筑施工企业而言，材料管理工作的好坏体现在两个方面：一是材料损耗；另一方面则是材料采购、库存管理。 

对企业资源的控制和利用，更好地协调供求，提高资源配置效率已经逐渐成为施工企业重要的管理方向。当前没有合适的管理机制适应所有施工企业的材料管理。传统方法需要大量人力、物力对材料库存进行管理，效率低下，经常事倍功半。计算机水平的发展也出现很多施工管理方面的软件，但都是功能繁杂、操作复杂，不利于推广使用。

1.2BIM技术与材料管理结合 

BIM价值贯穿建筑全生命周期，建筑工程所有的参与方都有各自关心的问题需要解决。但是不同参与方关注的重点不同，基于每一环节上的每一个单位需求，整个建筑工程行业就希望提前能有一个虚拟现实作为参考。BIM恰恰就是实现虚拟现实的一个绝佳手段，它利用数字建模软件，把真实的建筑信息参数化、数字化后形成模型，以此为平台，从设计师、工程师到施工、再到运维管理单位，都可以在整个建筑项目的全生命周期进行信息的对接和共享。BIM的两大突出特点也可以为所有项目参与方提供直观的需求效果呈现：一是三维可视化；二是建筑载体与其背后所蕴含的信息高度结合。 

施工单位最为关心的就是进度管理与材料管理，利用BIM技术，建立三维模型、管理材料信息及时间信息，就可以获取施工阶段的BIM应用，从而对整个施工过程的建筑材料进行有效管理。 

1）建筑模型创建 

利用数据库存储建筑中各类构件信息：墙、梁、板、柱等。包括材料信息、标高、尺寸等；输入工程进度信息：按时间进度设置工程施工进度（建筑楼层或建筑标高）；开发CAD显示软件工具，用以显示三维建筑：在软件界面对各类建筑构件信息进行交互修改。

2）材料信息管理

材料库管理设计交互界面，对材料库中的材料进行分类、对各类材料信息进行管理：材料名称、材料工程量、进货时间等。对当前建筑各个阶段的材料信息输出：材料消耗表；资料需求表；进货表等。

2材料管理BIM模型创建 

利用数据库管理软件和三维CAD显示软件对所需的材料管理建立三维建筑模型，用软件实现材料管理与施工进度协同。与时间信息结合实现BIM技术在施工材料管理中4D技术应用。

2.1软件模型 

模型采用SQLite数据库，用于对所有数据进行管理，输入输出所有模型信息。图形显示用Autodesk公司的AutoCAD为平台。用Autodesk公司提供的开发包ObjectAＲX及编程语言VisualC++进行BIM材料数据库、构件数据信息化及三维构件显示模型开发。在AutoCAD平台上编制相关功能函数及操作界面，以数据库信息为基础，交互获取数据显示构件到CAD平台上。通过使用开发的工具，进行人机交互操作，对材料库进行管理；绘制建筑中各个楼层的构件，并设定构件属性信息（尺寸、材料类别等）。操作界面如图1所示。 

1）材料数据库 

通过材料管理库界面对当前工程的所有建筑材料进行管理，包括对材料编号、材料分类、材料名称、材料进出库数量和时间、下一施工阶段所需材料量，随时查看材料情况，及时了解材料消耗、建材采购资金需求。 

2）楼层信息 

设定楼层标高、标准层数、楼层名称等信息，便于绘制每层的墙、梁、板、柱等建筑构件。施工进度按楼层号进行时间设置时，将按施工楼层所需建材工程量进行材料供应准备。

3）构件信息 

建筑的基本构件包括基础、墙、梁、板、柱、门窗、屋面等。对构件设置尺寸、标高、材料等属性，绘制到图中，并把其所有信息保存到数据库中，CAD作为显示工具及人机交互的界面。 

4）进度表 

按时间进度设定施工进度情况，按时间点输入计划完成的建筑标高或建筑楼层数，设定各个施工阶段，便于查看、控制建筑材料的消耗情况。 

5）报表输出

根据工程施工进展，获取相应的材料统计表。包括已完工程材料汇总表、未完工程所需材料汇总表、下阶段所需材料汇总表、计划与实际材料消耗量对比表等，便于施工企业随时了解工程进展。工程进度提前或是滞后，超支还是节约，及时对工程进度进行调整，避免资金投入或施工工期偏离计划过多，造成公司损失。 

2.2操作流程 

通过开发的软件利用，实现材料管理；在工程施工、材料管理、工程变更等各个方面进行协同处理。流程如图2所示，主要通过以下步骤达到科学管理材料的目的。 

1）管理材料库

输入材料信息，材料编码、类别、数量、获取材料日期。 

2）创建建筑模型

设定楼层信息；绘制墙梁板柱等建筑构件，设定各个构件材料类别，尺寸等信息。 

3）设定工程进度计划

按时间设定工程施工进度，按时间设定施工完成楼层或完成建筑标高。 

4）变更协调

输入变更信息，包括工程设计变更、施工进度变更等。

5）输出所需材料信息表

按需要获取已完工程消耗材料表、下个阶段工程施工所需材料表。

6）实际与计划比较

获取工程施工管理中出现的问题：进度问题、材料的库存管理问题，及时调整，避免巨大损失。

3应用输出 

基于BIM技术并结合软件的开发利用，施工企业的材料管理可以实现智能化，从而节约人力、控制成本，具体可以实现以下所需结果。 

1）即时获取材料消耗情况随时根据需要获取某个时间点之前所有的材料消耗量，从而根据材料信息获取相对应的工程造价，及时了解资金消耗情况。 

2）获取下个阶段施工材料需求量预测后续各个阶段的材料需求量，确保资金按时到位，保证按施工进度提供相应建筑材料。避免库存超量、浪费仓储空间、减少流动资金。从而盘活库存，实现材料适量供应。 

3）即时更新工程变更引起的材料变化工程设计变更、施工组织设计变更等都会对材料管理产生巨大影响。采用BIM管理技术，随时把变更信息输入模型，所有材料信息自动更新，避免材料管理信息因变更不及时或更新不完全而造成损失。

4结语 

通过对BIM技术的深入理解，把BIM技术应用到施工领域，利用数据库和CAD三维显示技术，把施工进度与建筑工程量信息结合起来，用时间表示施工材料需求情况，仿真施工过程中材料的利用，随时获取建筑材料消耗量及下一阶段材料需求量，使得施工企业进度上合理、成本上节约。从而在施工领域实现信息化技术的应用，把施工管理的技术水平提高到新的高度。 

参考文献： 

[1]桑培东,肖立周.BIM在设计-施工一体化中的应用[J].施工技术,2012,41(17):25-26.

[2]李骁.绿色BIM在国内建筑全生命周期应用前景分析[J].土木建筑工程信息技术,2012,4(2):52-57.

[3]张建平,李丁.BIM在工程施工中的应用[J].施工技术,2012,41(17):10-17. 

[4]张建平,范喆.基于4D-BIM的施工资源动态管理与成本实时监控[J].施工技术,2011,40(4):37-40.

[5]王雪青,张康照,谢银.基于BIM实时施工模型的4D模拟[J].广西大学学报:自然科学版,2012,37(4):814-819. 

[6]王浩,陶露.做好施工企业材料管理工作的探索[J].建筑技术开发,2006,33(8):132-133.

（作者：蒲红克北京金润方舟软件有限公司）

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