基于BIM 的房建施工资源配置优化方法及其应用效果评估

一、引言

在房建工程施工过程中，资源配置的合理性直接影响工程进度、成本和质量。传统的资源配置方法往往依赖经验判断，存在信息不对称、动态调整能力不足等问题。BIM 技术作为一种集成化的建筑信息管理工具，通过建立三维模型实现对施工过程的全周期模拟，为资源配置优化提供了新的技术路径。近年来，国内外学者针对 BIM 在施工资源管理中的应用展开了大量研究。例如，陈小明（2021）探讨了 BIM 技术在施工劳动力资源调度中的应用，提出了基于BIM 的动态调度模型；刘志强（2022）通过案例分析，验证了 BIM 在材料资源优化配置中的实际效果。然而，现有研究对房建施工资源配置的系统性优化方法及应用效果评估体系的构建仍有待完善。因此，本文旨在构建基于 BIM 的房建施工资源配置优化方法，并通过实际工程案例进行效果评估，为行业实践提供参考。

二、基于BIM 的房建施工资源配置优化方法构建

（一）BIM 技术在施工资源配置中的应用优势

1. 可视化管理

BIM 模型能够将施工资源（如劳动力、材料、机械设备等）的空间分布和时间动态以三维可视化形式呈现，便于管理人员直观掌握资源配置现状，及时发现资源冲突和闲置问题。例如，在混凝土浇筑施工中，通过 BIM 模型可模拟施工机械的运行路径和材料堆放位置，避免因空间布局不合理导致的施工效率低下。

2. 参数化设计与动态调整

利用 BIM 的参数化特性，可将资源配置方案与工程进度计划、成本预算等参数关联，实现资源需求的自动计算和动态更新。当工程设计或施工进度发生变更时，BIM 模型可快速重新优化资源配置，减少人工调整的误差和时间成本。

3. 协同化信息共享

BIM 平台支持建设单位、施工单位、监理单位等多方主体实时共享资源配置信息，促进各参与方之间的协同决策。例如，材料供应商可通过 BIM 平台获取施工进度计划，提前安排材料供应，避免因材料短缺导致的工期延误。

（二）基于BIM 的资源配置优化流程

1. 建立 BIM 模型与资源信息库

· 基于 Revit 等 BIM 软件建立房建工程的三维模型，细化至各施工工序和构件。· 构建包含劳动力、材料、机械等资源的属性信息库，如劳动力工种、材料规格、机械型号及性能参数等。

2. 资源需求模拟与初始方案制定

· 结合施工进度计划（如 Project 软件编制的甘特图），利用 BIM 模型模拟各施工阶段的资源需求峰值和谷值。

· 基于模拟结果制定初始资源配置方案，明确各类资源的投入时间、数量和空间分布。

3. 方案优化与冲突检测

· 通过 Navisworks 等软件对初始方案进行 4D 施工模拟，检测资源配置过程中的冲突（如机械作业空间重叠、材料堆放场地不足等）。

· 利用遗传算法、粒子群算法等优化算法对冲突环节进行资源调配优化，如调整机械作业顺序、重新规划材料运输路线等。

4. 动态监控与调整

· 在施工过程中，通过物联网技术（如 RFID、传感器）实时采集资源使用数据，并同步至BIM 模型。

· 对比实际资源消耗与计划配置的差异，及时调整资源分配方案，实现动态优化。

（三）关键资源配置优化方法

1. 劳动力资源优化

· 基于 BIM 模型的施工工序模拟，确定各工种劳动力的需求曲线，避免劳动力过剩或短缺。例如，在主体结构施工阶段，通过模型模拟钢筋绑扎、模板安装等工序的劳动力协同作业需求，合理配置钢筋工、木工等工种的人数比例。

2. 材料资源优化

· 利用 BIM 的物料清单（BOM）功能，自动生成各施工阶段的材料需求计划，并结合库存管理系统实现材料的精准采购和堆放规划。如在钢结构施工中，通过BIM 模型确定构件的加工和进场顺序，减少材料堆放占用的施工场地。

3. 机械设备资源优化

· 通过 BIM 模型模拟机械作业路径和效率，优化机械选型和调度方案。例如，在塔吊配置中，基于模型分析塔吊的覆盖范围和吊装需求，确定最优的塔吊数量和位置，提高机械利用率。

三、基于BIM 的房建施工资源配置优化应用效果评估体系构建

（一）评估指标体系设计

1. 效率指标

· 施工进度偏差率：实际进度与计划进度的差异百分比，反映资源配置对工期的影响。

· 资源利用率：劳动力、机械等资源的实际使用时间与计划投入时间的比值，衡量资源的有效利用程度。

2. 成本指标

· 资源成本节约率：通过 BIM 优化后节约的资源成本占原计划成本的比例，包括人工、材料、机械等费用。

· 浪费成本降低率：因资源配置不合理导致的浪费成本（如材料损耗、机械闲置损失等）的降低幅度。

3. 质量与安全指标

· 施工质量合格率：基于BIM 模型的质量管控流程（如施工工艺模拟、质量验收标准关联）对工程质量的提升效果。

· 安全事故发生率：通过 BIM 的安全隐患模拟（如高空作业风险区域标识、机械操作安全距离检测等）降低安全事故的比例。

（二）评估方法与模型

1. 层次分析法（AHP）

· 构建评估指标的层次结构（目标层、准则层、指标层），通过专家打分确定各指标的权重，实现对应用效果的综合评价。

2. 模糊综合评价法

· 针对难以量化的指标（如施工协同效率、管理便捷性等），采用模糊数学方法进行定性评价，提高评估结果的客观性。

四、结论与展望

本文构建了基于 BIM 的房建施工资源配置优化方法，通过可视化管理、参数化设计和协同化信息共享，实现了对劳动力、材料、机械等资源的动态优化配置，并建立了包含效率、成本、质量与安全的多维度应用效果评估体系。工程案例表明，该方法能够显著提升施工资源利用效率，降低成本，改善工程质量和安全水平。

未来研究可进一步探索 BIM 与物联网、人工智能等技术的深度融合，如利用机器学习算法优化资源配置模型，提高动态调整的智能化水平；同时，可拓展研究范围，针对不同类型的房建工程（如超高层建筑、装配式建筑）构建个性化的资源配置优化方案，推动BIM 技术在建筑施工管理中的广泛应用。

参考文献

[1] 陈小明 . BIM 技术在施工劳动力资源动态调度中的应用研究 [J]. 建筑经济 ， 2021， 42（05）： 89-94.

[2] 刘志强. 基于BIM 的房建工程材料资源优化配置方法与实践[J]. 施工技术 ， 2022， 51（12）： 110-114.

[3] 王大鹏 ， 赵明明 . BIM 技术在施工机械资源配置中的应用效果评估 [J].工程管理学报 ， 2020， 34（03）： 78-83.

[4] 李小华， 张建国. 基于层次分析法的BIM 施工资源配置优化效果评价[J].建筑科学 ， 2019， 35（09）： 132-138.

[5] 赵强， 孙丽丽. 房建工程施工资源配置的BIM技术应用与实践[M]. 北京：中国建筑工业出版社， 2020.