CN103500371A - 基于bim的变更控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的变更控制方法，包括以下步骤：（1）根据BIM模型实体相关属性的重要性，建立与BIM模型匹配的BIM数据库；（2）对BIM数据库中的模型数据进行重构，生成BIM模型；（3）对BIM模型进行碰撞检测并根据模型碰撞检测结果及时对BIM模型进行变更，并记录变更信息；（4）根据BIM模型变更信息，进行模型新版本以及变更记录的存储；（5）提取BIM模型信息进行变更分析；（6）变更评估；（7）变更模拟：按照变更后的模型和进度计划进行三维动态模拟；（8）将各个专业修改变更的构件模型进行变更更新。不仅能对项目实施阶段进行变更控制，而且能够对项目决策阶段和设计阶段进行变更控制，最终节约变更成本，减少施工时间。

Description

基于BIM的变更控制方法

技术领域

本发明涉及一种工程管理信息技术领域，尤其涉及一种基于BIM的变更控制方法。

背景技术

目前,由于建设项目实施的复杂性、长期性和动态性，任何建设项目都不可能预见和覆盖项目实施过程中的所有可能的变化，因此对于建设项目而言，变更是不可避免的。

变更涉及到建设项目的整个生命周期，对合同价格和合同工期具有很大的影响，针对变更影响的研究很多，也出现了很多成果，目前大部分变更管理和控制系统都将重点放在工程实施阶段，而缺乏对项目前期决策阶段、设计阶段以及项目建成后对工程变更管理的后评价。项目实施阶段发生的变更均源于项目前期决策阶段和设计阶段，特别是设计阶段的地位更加特殊，决定了整个项目大部分的投资额度，所以能够在项目决策接单和设计阶段进行变更控制，才能从根本上降低变更发生的频率，减少变更对项目的负面影响。

此外，大部分项目变更控制系统，限制条件强，缺少可视化界面，实用性不高，很难对项目全生命周期中出现的变更进行分析处理，并对变更进行有效的控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于BIM的变更控制方法，能够对项目全生命周期中出现的变更进行分析处理，并对变更进行有效的控制。

本发明采用下述技术方案：一种基于BIM的变更控制方法，包括以下步骤：

（1）、根据BIM模型实体相关属性的重要性，建立与BIM模型匹配的BIM数据库；

（2）、对BIM数据库中的模型数据进行重构，生成BIM模型；

（3）、对BIM模型进行碰撞检测并根据模型碰撞检测结果及时对BIM模型进行变更，并记录变更信息；

（4）、根据BIM模型变更信息，进行模型新版本以及变更记录的存储；

（5）、提取BIM模型信息进行变更分析；

（6）、变更评估：对变更的方案进行评价分析，利用关系矩阵的方法确定工程变更传播区域范围，确定工程变更方案的影响程度；

（7）、变更模拟：按照变更后的模型和进度计划进行三维动态模拟；

（8）、将各个专业修改变更的构件模型进行变更更新。

还包括有步骤（9）：资源管理：采集项目实施过程的材料、人力、费用、工程进程、环境、能源消耗的数据，跟踪控制施工进度；将变更后施工过程的数据进行保存，更新BIM数据库；管理施工资源用量对比与预警，避免材料供应不足造成项目延期。

所述的步骤（3）中模型碰撞检测包含以下步骤：（31）、导入建筑模型、结构模型、及各公共专业模型，进行模型合并；（32）、依据国家和行业的设计规范以及项目实际情况定义的碰撞规则，对模型构件之间的形状、位置、安装空间、检修空间进行“碰撞检查”，从而生成工程模型的碰撞检测报告；

其中对BIM模型进行变更具体是：根据碰撞检测报告中构件的唯一标识，检索并定位构件模型，调整构件位置进行避让，直至检测到没有模型构件之间的碰撞。

所述的步骤（5）中的变更分析包括以下步骤:（51）、对变更方案进行模型重建，更新变更后的BIM模型及数据；（52）、变更计算：对重建后的模型进行工程量、人力成本、材料费用进行计算，给出相关的变更数据。

所述的变更计算方法包含以下步骤：（521）、将BIM模型分解成工作包，读取工作包中的模型图元实体信息、获取材质和几何属性；（522）、以步骤521中读取的数据为基础，根据定义的工程量计算规则，生成工程量清单；其中，工程量计算规则包含了对统计单位、统计算法、以及数据类别的定义；（523）、以步骤522获得的工程量清单为基础，根据定义的劳动定额、工序之间的逻辑约束关系、总资源的约束条件算出劳动时间，建立进度计划。

动态模拟方法包含以下步骤：（71）、设置环境模型；（72）、建立工作包，将工作包关联施工进度计划；（73）、生成模拟项BIM模型；（74）、模拟施工进度与施工工序，与实际进度进行对比，自动优化进度计划

所述的关系矩阵如下所述：

其中

表示方案A变更向量，

表示方案A的关系因素的关系矩阵；

表示方案B变更向量，表示方案B的关系因素的关系矩阵；

表示方案N变更向量，

表示方案N的关系因素的关系矩阵；

求出方案A的影响结果，依次可以求出方案B至方案N的影响结果，从而确定工程变更方案的影响程度。

本发明基于BIM的变更控制方法以BIM模型管理为核心，在创建BIM模型的基础上对工程中的变更进行管理与控制，将BIM技术和信息技术有效结合，真正体现了BIM在工程项目应用中的价值。本方法通过对BIM模型数据的存储和提取，配合应用数据库实现对工程变更过程的变更分析、资源管理和变更模拟，对比分析变更前后的BIM模型变化量，通过变化量能够计算出工程的变化工期与成本，不仅能对项目实施阶段进行变更控制，而且能够对项目决策阶段和设计阶段进行变更控制，通过BIM技术系统性的对工程变进行更全生命周期的控制，能够从根本上降低变更发生的频率，从而能够减少变更对建设项目的负面影响，最终节约变更成本，减少施工时间。

附图说明

图1为本发明的网络拓扑图；

图2为BIM模型的结构示意图。

具体实施方式：

建筑信息模型BIM（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。

如图1所示，本发明提供了一种基于BIM的变更控制方法，构建基于BIM的变更控制系统平台，包括BIM数据库、BIM模型管理系统、应用数据库，对系统业务数据进行处理，其中BIM模型管理系统是指变更分析、资源管理、变更模拟，还包括有BIM数据的提取管理和BIM数据的存储管理。本发明将BIM和信息技术结合在工程项目变更管理控制过程中，在一个新的高度实现了对工程变更管理的有效控制，采用结构化或面向对象的需求表达，明确工程变更管理控制过程中的输入、输出、数据、业务处理逻辑规则和流程等内容。

本发明所述的基于BIM的变更控制方法，具体包括以下步骤：

（1）、根据与BIM模型实体主要属性的信息数据（如：坐标、标高、宽度、高度、长度、面积、体积、重量、规格、型号、材质），建立与BIM模型匹配的BIM数据库；

（2）、对BIM数据库中的模型数据进行重构，生成BIM模型；

（3）、对BIM模型进行碰撞检测并根据模型碰撞检测结果及时对BIM模型进行变更，并记录变更信息；

其中模型碰撞检测包含以下步骤：（31）、导入建筑模型、结构模型、及各公共专业模型（各公共专业为：给排水、暖通、电气、动力、消防、智能与信息），进行模型合并；

（32）、依据国家和行业的设计规范以及项目实际情况定义的碰撞规则，利用Navisworks软件对模型构件之间的形状、位置、安装空间、检修空间进行“碰撞检查”，从而生成工程模型的碰撞检测报告；

其中对BIM模型进行变更具体是：根据碰撞检测报告中构件的唯一标识，检索并定位构件模型，调整构件位置进行避让，直至检测到没有模型构件之间的碰撞。

（4）、根据BIM模型变更信息，进行模型新版本以及变更记录的存储；

（5）、提取BIM模型信息进行变更分析；

其中变更分析包括以下步骤:

（51）、对变更方案进行模型重建，更新变更后的BIM模型及数据；

（52）、变更计算：对重建后的模型进行工程量、人力成本、材料费用进行计算，给出相关的变更数据。

所述的变更计算方法包含以下步骤：（521）、将BIM模型分解成工作包，读取工作包中的模型图元实体信息、获取材质信息和几何属性信息；材质信息如：门、窗、钢筋、混凝土、管线，几何信息如：标高、宽度、高度、长度、面积；（522）、以步骤521中读取的数据为基础，根据定义的工程量计算规则（此规则为国家标准），生成工程量清单；其中，工程量计算规则包含了对统计单位、统计算法、以及数据类别的定义；（523）、以步骤522获得的工程量清单为基础，根据定义的劳动定额、工序之间的逻辑约束关系、总资源的约束条件（此关系和条件为国家标准）算出劳动时间，建立进度计划。

（6）、变更评估：对变更的方案进行变更影响的评价分析，利用关系矩阵的方法确定工程变更传播区域范围以及对设备、材料、工程量、项目造价影响，其中所述的关系矩阵如下所述：

[61]

表示方案A变更向量，

表示方案A的关系因素的关系矩阵；

表示方案B变更向量，

表示方案B的关系因素的关系矩阵；

表示方案N变更向量，

表示方案N的关系因素的关系矩阵。

[61] 求出方案A的影响结果，依次可以求出方案B，…，方案N的影响结果，从而确定工程变更方案的影响程度，进行定量评价。

[62] 根据[61]求出的影响结果，对变更方案的传播范围进行定性分析(传播方式包括：雪崩式、开花式、水波式)。

（7）、变更模拟：按照变更后的模型和进度计划进行三维动态模拟；

三维动态模拟方法包含以下步骤：

（71）、设置模型的日照、风、光、交通、周边建筑物一系列的环境影响因素模型；

（72）、建立工作包，将工作包关联施工进度计划；

（73）、生成模拟项BIM模型；

（74）、模拟施工进度与施工工序，与实际进度进行对比，自动优化进度计划。

（8）、将各个专业修改变更的构件模型进行变更更新；

（9）、资源管理；

具体包括以下步骤：（91）、采集项目实施过程的材料、人力、费用、工程进程、环境、能源消耗的数据，跟踪控制施工进度；

（92）、将变更后施工过程的数据进行保存，更新BIM数据库；

（93）、管理施工资源用量对比与预警，避免材料供应不足造成项目延期。

本发明提供的基于BIM的变更控制方法，是BIM技术的实际推广利用，是工程技术的一个突破，它将BIM技术和信息技术有效结合，真正体现了BIM在工程项目应用中的价值，能够满足变更管理控制过程中变更工程量少、变更影响小、变更成本低，变更方案最优的要求，使组织的变更施工过程合理有效。如图2所示，可通过设计方的服务器实现变更控制过程，施工方或甲方的计算机或手持终端通过网络与服务器通信，及时更新数据信息，方便施工过程中的变更控制管理。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例的图示方法描述，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，都可利用上述描述的方法及技术内容作出部分地改变和调整，调整之后均为等同调整的案例描述，但凡是未脱离本发明技术的内容，依据本发明的技术实质对以上描述案例所作的任何简单修改与调整，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种基于BIM的变更控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、根据BIM模型实体相关属性的重要性，建立与BIM模型匹配的BIM数据库；

（2）、对BIM数据库中的模型数据进行重构，生成BIM模型；

（3）、对BIM模型进行碰撞检测并根据模型碰撞检测结果及时对BIM模型进行变更，并记录变更信息；

（4）、根据BIM模型变更信息，进行模型新版本以及变更记录的存储；

（5）、提取BIM模型信息进行变更分析；

（6）、变更评估：对变更的方案进行评价分析，利用关系矩阵的方法确定工程变更传播区域范围，确定工程变更方案的影响程度；

（7）、变更模拟：按照变更后的模型和进度计划进行三维动态模拟；

（8）、将各个专业修改变更的构件模型进行变更更新。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的变更控制方法，其特征在于：还包括有步骤（9）：资源管理：采集项目实施过程的材料、人力、费用、工程进程、环境、能源消耗的数据，跟踪控制施工进度；将变更后施工过程的数据进行保存，更新BIM数据库；管理施工资源用量对比与预警，避免材料供应不足造成项目延期。

3.根据权利要求1所述的基于BIM的变更控制方法，其特征在于：所述的步骤（3）中模型碰撞检测包含以下步骤：（31）、导入建筑模型、结构模型、及各公共专业模型，进行模型合并；（32）、依据国家和行业的设计规范以及项目实际情况定义的碰撞规则，对模型构件之间的形状、位置、安装空间、检修空间进行“碰撞检查”，从而生成工程模型的碰撞检测报告；

其中对BIM模型进行变更具体是：根据碰撞检测报告中构件的唯一标识，检索并定位构件模型，调整构件位置进行避让，直至检测到没有模型构件之间的碰撞。

4.根据权利要求1所述的基于BIM的变更控制方法，其特征在于：所述的步骤（5）中的变更分析包括以下步骤:（51）、对变更方案进行模型重建，更新变更后的BIM模型及数据；（52）、变更计算：对重建后的模型进行工程量、人力成本、材料费用进行计算，给出相关的变更数据。

5.根据权利要求1所述的基于BIM的变更控制方法，其特征在于：所述的变更计算方法包含以下步骤：（521）、将BIM模型分解成工作包，读取工作包中的模型图元实体信息、获取材质和几何属性；（522）、以步骤521中读取的数据为基础，根据定义的工程量计算规则，生成工程量清单；其中，工程量计算规则包含了对统计单位、统计算法、以及数据类别的定义；（523）、以步骤522获得的工程量清单为基础，根据定义的劳动定额、工序之间的逻辑约束关系、总资源的约束条件算出劳动时间，建立进度计划。

6.根据权利要求1所述的基于BIM的变更控制方法，其特征在于：动态模拟方法包含以下步骤：（71）、设置环境模型；（72）、建立工作包，将工作包关联施工进度计划；（73）、生成模拟项BIM模型；（74）、模拟施工进度与施工工序，与实际进度进行对比，自动优化进度计划

根据权利要求1所述的基于BIM的变更控制方法，其特征在于：所述的关系矩阵如下所述：

其中

表示方案A变更向量，

表示方案A的关系因素的关系矩阵；

表示方案B变更向量，表示方案B的关系因素的关系矩阵；

表示方案N变更向量，

表示方案N的关系因素的关系矩阵；

求出方案A的影响结果，依次可以求出方案B至方案N的影响结果，从而确定工程变更方案的影响程度。

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