摘要

　　一直以来每个建筑工程项目不管在设计阶段还是建造阶段以及完工后阶段，其各阶段质量管理效果均未达到业主方、总包方等参与方所预期的要求。当建筑项目的质量管理出现问题时，管理人员才会去采取一些紧急的补救措施来整改相关问题。但是不管从建筑物的品质还是从质量管理模式体系的效果上看，都达不到最佳的质量效果。因此，在计算机信息等新型技术飞速发展的时代背景下，建筑工行业亟需一种全新的管理手段或者模式体系来实现建筑行业信息化工程管理质的飞跃。自从BIM技术在2008年首次被应用到我国建筑工程项目以来的年时间内，BIM技术在我国建筑业的应用及创新研究可谓是硕果累累。运用BIM技术进行三维模型创建可以模拟演练现实施工过程和承载丰富的建筑信息。除此之外，BIM技术还能够做到物料以及建造所需的产品质量等信息实时查询，用模型所含的质量信息对现场质量信息进行校核。

　　本文在对基于BIM的建筑工程项目质量管理研究中，首先对技术理论进行了分析。先分析了传统工程质量管理的定义特点、影响因素以及主要质量问题，然后将其与基于BIM的质量管理进行对比分析，指出了传统工程质量管理存在的不足。再通过研究BIM技术的特点及价值，将BIM技术引入到工程质量管理中，来避免不必要的风险，从而提高工程质量管理的效率。其次，研究BIM技术在工程质量管理中的应用，建立了一套基于BIM的工程质量管理流程，并根据该管理流程结合现场应用情况逐项展开研究，包括：施工过程中的深化设计、基于BIM的可视化技术交底、基于BIM的质量管理沟通机制、质量信息的传递与共享以及"BIM+"技术在质量管理中的拓展应用等。

　　本文以山东省青岛奥体中心项目为案例，对所研究的基于BIM的工程质量管理流程进行了运用。在施工建造阶段，在业主SPV公司的组织下，协调总包方、设计方、监理方以及咨询方对本项目的施工质量进行全过程的信息化管理，最终将所取得的成果和效益进行分析。

　　关键词：建筑工程质量管理；BIM技术；信息化管理；信息采集与处理

Abstract

　　For a long time, no matter in the design stage, the construction stage and the post-completion stage of each construction project, the quality management effect of each stage has not reached the expected requirements of the owner, the general contractor and other participants. When problems arise in the quality management of construction projects, managers will take some urgent remedial measures to rectify the related problems. But no matter from the quality of buildings or from the effect of quality management mode system, the best quality effect can not be achieved. Therefore, in the era of rapid development of new technologies such as computer information, construction industry urgently needs a new management means or mode system to realize the leap of information engineering management quality in construction industry. Since BIM technology was first applied to China's construction projects in 2008, the application and innovation research of BIM technology in China's construction industry has been fruitful. Using BIM technology to create three-dimensional model can simulate the actual construction process and carry abundant building information. In addition, BIM technology can also achieve real-time query of material and product quality information needed for construction, and verify the quality information on site with the quality information contained in the model.

　　In the study of quality management of BIM-based construction projects, this paper first analyzes the technical theory. Firstly, it analyzes the definition characteristics, influencing factors and main quality problems of traditional engineering quality management, and then compares it with BIM-based quality management, pointing out the shortcomings of traditional engineering quality management. By studying the characteristics and value of BIM technology, BIM technology is introduced into engineering quality management to avoid unnecessary risks, thereby improving the efficiency of project quality management. Secondly, the application of BIM technology in engineering quality management is studied. A BIM-based engineering quality management process was established, and the research was carried out on a case-by-case basis according to the management process, including: deepening design during construction, BIM-based visualization technology, BIM-based quality management communication mechanism, The transmission and sharing of quality information and the expansion and application of "BIM+" technology in quality management.

　　This paper takes the Qingdao Olympic Sports center project in Qingdao, Shandong Province as an example, and applies the BIM-based engineering quality management process. In the construction and construction stage, under the organization of the owner SPV company, coordinate the general contractor, design party, supervision party and consultant to carry out the information management of the whole process of the construction quality of the project, and finally analyze the results and benefits obtained.

　　Keywords:Quality management of construction engineering,BIM,Quality management,Promotion of information technology

目录

　　第1章绪论

　　1.1研究背景

　　建筑工程项目往往具有一定的特殊性，主要体现在如下几个方面：第一，建筑物具有不确定性，指的是任何一个建筑物都具有不确定性。第二，建筑工程项目具有不可移动性，指的是任意一个建筑工程项目都是不可移动的，建筑物选址一旦定下来，将不会更改，伴随其全生命周期。第三，建筑工程项目的建造周期普遍很长，一个建筑物的建造完成需要经过很长的建造周期，单就建造阶段还具有不确定性。第四，任何一建筑物的建造过程都是复杂的。建造阶段是建筑物参与方最多的阶段，各参与方、各专业工种等都会参与其中，在他们之间的协同作业中，信息在传递与共享的过程中必然会存在大量的信息孤岛现象，各方之间难以进行更好协同作业，导致整个项目的工程管理工作难度加大[1].由于工程项目质量具有波动大、影响因素多、不可预见性及管理局限性大等特点，因此，在质量的管理过程中经常会出现一些无法避免的问题，施工过程中质量的优劣直接影响着工程质量[2].近几年来，大多数人往往对工程的进度与成本很重视，而对工程质量的重视度和管控力度不够高。传统模式下的工程质量管理存在着很多不足之处，主要体现在：信息化水平低下、管理协同性差、信息一致性和完备性不足等。如今，随着工程项目规模的扩大和复杂化以及其建造周期日益剧增等特点，工程质量传统的管理模式已经很难在当今信息化时代的发展潮流中生存下来，基于此，亟需一种新技术管理手段和模式来进行工程质量的管理[3].工程建设的各参与方要以"强化工程质量管理，提高工程质量水平"来当作最基本的工作准则，在当今计算机信息和"互联网+"技术飞速发展的时代背景下，运用BIM技术作为其信息化管理工具，不断探索工程质量管理工作中的规则和方法，研究、分析和解决各种各样的工程质量问题，健全完善的信息化管理模式，促进形成良好的工程质量体系，产生巨大的社会经济效益[4].目前，我国大部分工程质量管理还停留在传统模式下，其存在着信息化程度低、信息的传递与共享和协同作业效率差、信息孤岛问题严重、不具备可视化的特点等缺点[5].在工程施工过程中，施工人员专业技术水平差、材料使用不合理、违反规范要求进行施工、各专业工种之间协同性差等问题都会直接影响工程质量的好坏。传统模式下的工程质量管理存在着种种不足，主要体现在如下几个方面：

　　（1）施工技术人员专业技能水平差。如今在我国的建筑工程技术工作人员身上，普遍存在着技术素质不足的情况，综合素质不高且现场经验不够丰富。

　　（2）材料使用的不恰当、不合理、不规范。由于信息化管理落后，施工单位经常会在建筑材料的管理使用中疏忽施工人员的标准要求，为工程质量留下种种隐患。

　　（3）脱离规范要求进行施工作业。施工人员对相关规范和标准的理解不足；另外就是由于现场工程质量管理方面的漏洞，致使工程质量标准达不到预计的效果。

　　（4）不能准确地确定完成后的质量效果。大部分建筑工程项目往往在建成之后，都会存在着某些部位不符合设计效果或者未达到使用功能要求，这些造成不利的问题都会影响着建筑工程项目完工后的质量效果。

　　（5）各专业工种之间相互协同性差。在工程建造过程中由于信息化协同管理水平不够高，导致各专业工种、各参与方之间未能进行有效地协同作业，无法形成完整的协同办公管理机制，对工程质量造成了不可挽回的损失。（6）缺乏质量隐患问题跟踪反馈体系。在传统工程中，通常由建设方、监理方对现场施工进行自我检查评定，质量问题通常以监理日志等文件形式保留下来，信息不具备可追溯性。

　　1.2国内外研究现状

　　1.2.1国外研究现状

　　建筑信息模型是体现建筑物整体全过程参数信息的数字表达，正在掀起建筑业转型升级的高潮，引起建筑业巨大的变革。早在上世纪70年代ChuckM.Eastman教授提出了建筑信息模型这一概念。1984年，Graphisoft公司在ArchiCAD软件盛行于建筑业的时代背景下提出了虚拟建筑（VirtualBuilding）的理念。2002年，Autodesk公司率先应用BIM技术，并强势推出了revit等一系列BIM软件。[6-8]近年来，国外学者对于BIM的应用进行了深度研究。McGrawHill统计了一下BIM技术在北美建筑业的运用率，得知从2007年的28%到2012年上涨高达43个百分点，达到了71%[9].关于BIM标准，美国率先将BIM技术运用到了建筑工程行业，随即其他各国各地区也都掀起了BIM技术的应用高潮，包括：中国台湾、中国香港、澳大利亚、日本、新加坡、英国、法国、芬兰等国家和地区，同时这些国家和地区都根据BIM技术的应用发展相继发布了建筑工程行业和企业的相关规定和标准。美国联邦事务管理局（GSA）规定，从2007年开始在国家政府下属的大型建筑工程项目中必须采用BIM技术，与此同时，他们编发了一系列关于BIM技术的应用指南，有效地推动了BIM技术在建筑工程行业中的应用与实施；另外，美国的建筑科学研究院组织编制了国家的BIM技术应用标准，目前，最新版标准为第二版。[10]

　　美国发布的BIM标准针对于BIM技术的应用价值规定为性能、效率、质量、安全、可预测性，如下图所示。根据图示可知，只有对BIM价值进行更彻底地理解、更高效率的应用、更少返工浪费、更安全的建造场地以及科学准确的可预测性都对建筑工程项目的质量管理提供科学保障和技术支撑，如图1.1所示。

　　英国建筑业BIM标准委员会先后发布了适用于Revit和Bentley软件的BIM标准[11];韩国也在2010年1月发布了《建筑领域BIM应用指南》[12],进一步推动BIM的发展和应用，并对其应用标准、实施指南做出了相应指导。另外，土耳其建筑业在项目交付中将BIM技术更精细化、深度化地体现在实施方案中，而BIM也被作为一种开放技术的平台用来沟通项目团队和协调各参建方[13];近年来，阿拉伯联合酋长国通过BIM应用在建筑业中从而达到缩短工期、控制成本的效果，但是目前缺乏相应的BIM标准，因此，对于BIM的整体应用还存在不足[14].国外发达国家和地区在BIM的应用发展水平要领先我国10-20年，我国的BIM发展与国际水平还存在着巨大的差距，这不仅仅体现在BIM技术相关理论的研究和应用标准上，在软硬件实力方面，国外发达国家和地区也占据了领先地位，尤其以美国、法国、日本等国家为主，目前主流的BIM软件有美国的AutodskRevit和Bently、法国的CATIA、日本的Vectorworks.因此，我国在基于BIM的质量管理研究过程中，要多借鉴国外先进的科学理念和研究方法，为我国BIM技术在质量管理方面的研究积累宝贵的经验。

　　1.2.2国内研究现状

　　BIM技术是最早在2002年开始才被引用到建设工程行业当中，我国国内的BIM技术发展起步于2004年。最初，国内关于BIM技术的资料犹如小荷才露尖尖角。后来，在我国"十五"科技攻关计划和"十一五"科技支撑计划的顺利实施背景之下，BIM技术开始被引用到部分重点的示范示例项目当中。在2006年开始的奥运会场馆使用了BIM技术之际，国内建筑行业对BIM技术引起高度重视，尤其是2009年至今，BIM技术在各建筑企业中的应用得到飞速发展。"十二五"规划以来，住房与城乡建设部发布了《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》，将"加快建筑信息模型（BIM）、基于网络的协同工作等新技术在工程中的应用"列入总体目标，奠定了全面积极推广BIM技术应用落实的基石[15].基于BIM平台的项目质量管理，周春波从BIM的应用价值、应用中存在的主要问题、企业如何落地BIM应用这三个方面展开了相关研究[16].王友群等依据传统质量管理与控制过程的三步骤：事前控制、事中控制、事后控制，人、材、机、法、环五要素控制以及计划（Plan）、实施（Do）、检查（Check）和处置（Action）循环控制三大方向，结合BIM的信息化管理优势对工程项目的质量进行管理[17].李勇等根据BIM的参数化建模、模型图元的碰撞分析、4D仿真模拟、施工全过程数据的采集分析与信息集成应用，从四个方面对基于BIM的质量管理进行了相关研究[18].孙长健在BIM与质量管理相结合的可行性研究基础上，对BIM在项目施工阶段的质量管理内容、模式体系、沟通机制进行了研究[19].马少雄，陈存礼等与实际案例相结合，从高精度建模、优化方案、碰撞检测和管线综合排布到可视化技术交底和施工管理，全面的阐述了BIM在施工过程管理中的各项应用[20].到目前为止，国内学者在基于BIM的质量管理的研究也取得了显着的成就。比如说，应宇垦通过对传统项目的质量管理进行了全方位的分析，并借助BIM平台的信息化集成特点，对目前工程质量管理存在的不足提出了一些优化建议[21].寿文池等依据BIM的发展环境，从4D进度仿真模拟、变更质量管理、进度管理三个方面讲述了BIM与现有管理模式的融合[22].徐韫玺、马智亮分别对IPD项目进行中的造价管理、决策模式和信息协同进行研究，并深入建立IPD项目协同管理的组织架构和信息沟通机制[23-24].耿小平分析总结了项目管理中进度、质量安全、成本物资等之间的关系，并将各个环节中的现场参数信息录入到BIM模型当中与之相关联，然后根据现场施工段的划分和施工方案分类对BIM模型进行拆分和整合，建立了高精度的施工模型和精细化的管理体系，提升了项目工程管理的信息化水平[25].陈远等综合CSCW、BIM、移动计算等信息化技术及IFC标准，对基于BIM的协同管理体系进行了相关研究[26].徐萍飞利用BIM的参数化、集成化特点，解决了在不同数据间的转换以及施工全过程信息的传递与共享等方面的问题，将项目各个阶段的现场信息与BIM模型的构件相关联，基于BIM的二次开发搭建了BIM信息管理系统[27].陈杰等依据大数据云计算技术和BIM管理平台的集成优势等特点，将BIM运用到工程项目的前期设计阶段，搭建了基于Could-BIM的协同设计平台[28].目前，我国在BIM技术的发展应用方面起步较晚，国内BIM技术的发展与国外发达国家和地区相比较而言还处于落后地位，尤其在基于BIM的质量管理研究方面更是存在着种种不足，因此，BIM技术在质量管理方面探索研究的空间与价值空前巨大。

　　1.3研究目的及意义

　　1.3.1研究目的

　　质量管理一直以来在建筑工程行业是个永久的话题，只有拥有合格完善的质量品质，建筑工程项目的顺利开展才能得到强有力的技术保障。随着时代不断发展的步伐，加之工程器械设备以及施工所用材料的不断完善创新，致使诸多工程项目中所存在的质量隐患正在一步一步的有效更正，然而，与此同时这样也会有新的问题和难题摆在人们的面前。现如今，在建设工程的工程质量管理中通过使用BIM技术达到对已存在的质量隐患和问题进行高效地、科学地处理，提升工程质量管理的模式效率和信息技术含量[29].

　　1.3.2研究意义

　　在工程质量管理中，运用BIM技术进行三维模型创建可以模拟演练现实施工过程和承载丰富的建筑信息。通过运用BIM技术除了对施工工艺有严格要求的过程模拟外，也能够对其做到物料以及建造所需的产品质量等信息进行实时查询，用模型所含的质量信息对现场质量信息进行校核。对于发现存在的质量问题，则可根据BIM模型中的质量信息发出质量整改通知单，责令相关负责人如期整改[30].在建筑工程项目的质量管理中，通过BIM技术进行模型创建能够模拟建造过程中实际和保存巨大的信息。关于那些对施工工艺中质量管理有严格要求的方案，使用BIM技术不仅可使正规运行流程实现"可视化",而且也能够做到对建筑工程项目现场所用到的资源以及建造过程中所需求的成品质量等信息进行实时的跟踪读取，用来当作对工程质量问题进行对比审核的数据依据。针对于不符合现场规范要求的，可以参照BIM模型中所承载的的模型质量信息提出整改意见，责令当事人如期整改。同时我们要知道，在传统模式下的建筑工程质量管理所采用的方法经历了数年之久的总结和研究，具有其符合实际的科学性和可行性。然而，因为计算机信息技术使用的不成熟，上述管理思路与模式的理论效果得不到有效地体现，往往只局限于理论基础之上，无法全面、准确地将其落地。BIM技术的引用可以很好地将这些技术所含的潜在能量有效发挥出来，使其更全面、更高效地为建筑工程项目的质量管理工作提供强有力的技术支撑。1.4研究内容本文选择青岛奥体中心项目为研究分析对象，结合现场实际情况发现并提出工程质量管理所存在的问题，首先通过传统质量管理模式进行分析，然后，将BIM技术引入与其对比分析，最终得出基于BIM的质量管理方案流程。论文的研究内容如下：

　　（1）技术理论分析。分析传统工程质量管理的定义特点、影响因素以及主要质量问题。通过与基于BIM的质量管理进行对比分析，指出了传统工程质量管理存在的不足。通过研究BIM技术的特点及价值，将BIM技术引入到工程质量管理中，如何通过BIM技术来避免不必要的风险，从而提高工程质量管理的效率

　　（2）研究BIM技术在工程质量管理中的应用。建立一套基于BIM的工程质量管理流程，并根据该管理流程结合现场应用情况逐项展开研究，包括：施工过程中的深化设计、基于BIM的可视化技术交底、基于BIM的质量管理沟通机制、质量信息的传递与共享以及"BIM+"技术在质量管理中的拓展应用等。

　　（3）对于本文所研究的基于BIM的工程质量管理流程，将其运用到青岛奥体中心项目中，在施工建造阶段，在业主SPV公司的组织下，协调总包方、设计方、监理方以及咨询方对本项目的施工质量进行全过程的信息化管理，最终将所取得的成果和效益进行分析。

　　（5）对本文研究内容做出总结，指明研究中存在的不足，并对BIM技术应用于项目质量管理的未来发展做出展望。

　　1.5研究方法及技术路线

　　1.5.1研究方法

　　针对运用BIM技术进行质量控制的研究，本文有以下几点研究方法：

　　（1）文献分析法：通过查阅大量的国内外有关工程质量控制的各类文献，了解工程质量控制的定义、特征以及影响因素，先进的项目质量控制方法，了解BIM技术发展现状，以及"BIM+"技术的应用现状。巩固理论知识，为分析实际的案例打下坚实的基础，以便于对青岛奥体中心项目的质量控制提出可行性的理论参考。

　　（2）调查法：通过对SPV方、总包方、设计方、监理方以及咨询方的项目质量控制工作进行调查研究，进一步了解项目质量控制在项目各方的具体体现。

　　（3）实例分析法：通过将研究成果运用到青岛奥体中心项目中，验证研究的可行性及科学性，为本类项目工程提供良好的质量控制案例。

　　1.5.2技术路线

　　本文的技术路线如图1.2所示：

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　　第2章BIM技术与工程质量管理相关理论
　　2.1BIM技术相关理论
　　2.1.1BIM技术的定义
　　2.1.2BIM技术的特点
　　2.1.3信息交换标准

　　2.2传统工程质量管理相关理论
　　2.2.1工程质量的研究维度
　　2.2.2工程质量控制过程
　　2.2.3施工过程中主要质量问题

　　2.3基于BIM的工程质量管理优势分析
　　2.3.1传统模式的工程质量管理与基于BIM的工程管理对比分析
　　2.3.2基于BIM的工程质量管理特点
　　2.3.3基于BIM的工程质量管理价值

　　第3章BIM技术在工程质量管理中的应用研究
　　3.1基于BIM的工程质量管理流程
　　3.1.1数据准备阶段的工作内容
　　3.1.2创建施工设施配置BIM模型
　　3.1.3基于BIM的质量动态管理
　　3.1.4竣工交付阶段的模型质量管理

　　3.2基于BIM的工程质量管理应用
　　3.2.1施工过程中的深化设计
　　3.2.2可视化技术交底
　　3.2.3施工质量管理高效的沟通机制
　　3.2.4现场质量参数信息的传递与共享
　　3.2.5"BIM+"技术在质量管理中的拓展应用

　　第4章基于BIM的青岛奥体中心项目质量管理
　　4.1工程概况
　　4.2工程特点及质量管理难点
　　4.3BIM技术的实施部署
　　4.3.1明确实施目标
　　4.3.2BIM实施方案的制定
　　4.3.3团队组织架构
　　4.3.4BIM团队工作内容

　　4.4基于BIM的质量管理应用
　　4.4.1施工深化设计阶段
　　4.4.2基于BIM的质量可视化管理
　　4.4.3BIM在其他专业质量管理应用

第5章结论与展望

　　5.1结论

　　1、通过对BIM质量管理与传统质量管理进行对比分析，基于BIM的质量管理所带来的价值主要表现在以下几个方面：

　　（1）基于BIM的三维可视化，通过控制设计图纸质量，提高工程质量。

　　（2）基于BIM的施工模拟，优化施工方案，保证施工质量。

　　（3）基于BIM的信息集成，收集施工场地周边环境信息以保证工程质量。

　　（4）基于BIM的轻量化二次研发和协同管理信息平台的应用创新，提升工程质量管理的信息化水平和管理效率。

　　（5）运用BIM的模拟性，充分模拟建筑物的施工建造过程，对建筑工程项目的建造过程在计算机环境中进行演练，从而找出建造过程中可能存在的质量问题以及难点。

　　2、基于BIM的工程质量管理流程应主要分为四个步骤，分别为：数据准备阶段→创建施工设施配置BIM模型→基于BIM的质量动态管理→竣工交付。

　　3、单纯运用BIM技术在工程质量管理中所取得的价值比较单一，而通过BIM与其他技术的深度结合应用能够更大程度地发挥BIM在工程质量管理中所体现的价值，比如：BIM+VR、BIM+物联网、BIM+3D打印、BIM+三维激光扫描仪等。

　　4、青岛奥体中心项目采用BIM技术所产生的价值分以下四点：

　　（1）可视化技术使得参建各方协调联络所需用的时间缩短了155天，与传统作业方式比较节约比例为11.8%;

　　（2）通过BIM的技术应用，节约各类材料价值约887.25万元，与传统作业方式比较节约比例为5.1%;

　　（3）通过BIM技术对施工流程的模拟优化，使工期缩短了114天，与传统作业方式比较节约比例为19%

　　5.2展望

　　建设工程项目的质量管理在项目管理中一直扮演着着至关重要的角色，同时也是建筑行业的从事者和研究者一直以来不断探究的热门话题。与成本、进度不同的是，工程质量管理是用量化的指标进行计算和衡量，本文的研究只是对基于BIM技术质量管理的效率和效果进行分析论证，还有好多地方有待验证。如何对基于BIM技术的工程质量管理进行更为客观的评价以及如何对相关技术手段的应用体系进行完善，都需要进一步的深入研究。目前我国BIM技术发展势头迅猛，BIM技术普及度和应用面越来越广。希望本文能对其他学者的相关研究提供参考，推进BIM技术在建筑工程项目质量管理上的应用，进而推进BIM在工程项目各阶段、各方面的应用，最终实现真正意义上的BIM在建筑工程全生命周期的应用。BIM技术前景广阔，基于BIM的工程质量管理的思路和模式必将日新月异，这也必将为我国建筑行业的信息化管理增添绚丽色彩，更为我国建筑行业的转型升级谱写新的篇章！

　　参考文献

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