采用產品數據管理技術的工程施工管理模型

高群，諸謐琳，李圓

（金陵科技學院建筑工程學院，江蘇南京211169）

采用產品數據管理技術的工程施工管理模型

高群，諸謐琳，李圓

（金陵科技學院建筑工程學院，江蘇南京211169）

通過對產品數據管理技術的應用，建立完整的工程施工管理數據模型，實現對工程資料、施工管理流程和施工工藝等環節的全面控制與管理.充分建立施工企業級并行工作環境，并構建數據共享和協同工作管理平臺，大大提高施工效率和效益.集成建筑工程施工管理信息化數據平臺，充分實現數據的快速傳遞，確保各項建筑工程施工管理數據的準確、及時和重復利用.

產品數據管理；建筑施工；數據共享；系統集成

產品數據管理（product data management，PDM）是20世紀90年代初期發展起來的一門新興技術，主要實現企業產品數據歸檔、統一編碼、產品結構管理、技術部門的過程管理、產品數據處理、工程和生產領域集成、企業工程信息提取等功能［1］.在國外，PDM技術已得到廣泛的應用，美國CIMdata公司的調查表明：美國已采用了PDM技術的企業達到50%，想要實施PDM的企業達98%.在我國，在建筑施工行業實施PDM技術還處于空白，就目前掌握的資料來看，僅僅廣州地鐵建設中運用了部分PDM的功能［2］.提高工程施工過程數據的安全性和實現數據結構管理是反應建筑施工企業綜合競爭力的一個重要方面，同時，也是工程施工企業保持和提升本企業競爭優勢的實際需要.本文通過對PDM技術的應用，建立完整的工程施工管理數據模型.

1 PDM技術在建筑施工應用中的可行性分析

全面建立建筑施工管理信息系統，可以為決策層提供輔助決策支持，提高決策的科學性與正確性，并在建筑企業的生產經營過程中，在資料、材料、人員、工藝、合同、造價、財務等各方面發揮控制作用.一方面，可以通過實施PDM技術幫助施工企業從粗放型經濟向集約型經濟轉變.PDM中的流程管理、項目管理的事實將對施工企業改革中的機構改革、業務重組產生重要影響，PDM技術中的建筑產品及相關數據的管理將提高建筑工程質量、縮短建設周期、降低建設成本.另一方面，PDM技術中先進的管理思想將提高施工企業的整體素質，使企業更具競爭力.

實施PDM技術，采用了并行技術［3］，可實現有效的施工項目管理，保證工程施工數據的準確性和安全性.施工人員采用傳統的管理方式，沒有完全按并行工程的團隊工作設置原則組成施工隊伍，造成施工階段協調會多、返工多、成本高、施工周期長.由于PDM技術把握了房屋建筑的各個形態的數據，并在工程項目管理中采用并行工程技術［4］，注重數據的時效性和協同的施工環境，能夠把工程變更信息和數據有效地反應出來.此外，PDM技術管理下的工程協同施工工作環境，便于及時收集、檢查和甄選數據，很好地提高建筑施工過程控制與信息流的集成度，大大提高建筑工程項目管理層次，提高工程建設質量，降低工程建設成本，縮短建設周期，以及提高建筑施工企業的綜合競爭能力.

房屋建造數據的管理大多處于手工管理的狀態，未能有效地組織起來，致使各項數據的查詢、傳遞和修改均要通過建造人員之間的互相交流而實現［5］，費時費力、效率低下.采用PDM系統對施工過程進行管理，可以克服人為差錯，保證工程施工信息數據［6］的一致、準確和安全.

提高工程施工過程數據的安全性和實現數據結構管理是反應建筑施工企業綜合競爭力的又一個重要方面，同時也是工程施工企業保持和提升本企業競爭優勢的實際需要.另外，由于房屋建筑的設計、開發和施工是一個持續的不斷深化的過程，因而，對于工程建設的發展歷程的可追索性顯得尤為重要.PDM技術建立房屋構造和數據之間的各項物理和邏輯關系，不斷控制和管理建筑物中各個子項的版本及它的安全性，由總體到分支，由全局到局部，由建筑物到各個分部分項工程.

由于工程建設和施工大多采用紙質文件進行資料和數據的傳輸，因此，實現工程施工過程數據的集成和共享顯得尤其困難.雖然有些部門建立了各自的計算機應用系統，但各系統之間缺少必要的通信手段，使得各軟件按“孤島”方式工作，信息溝通存在很大障礙，缺少有效的集成方法和手段.針對施工企業的這種狀況，PDM技術能夠支持異構計算機環境，很好地實現工程施工過程數據的統一收集、保存與共享，通過應用工具封裝，能夠有效管理應用工具產生的各項信息，并它支持各應用系統之間的信息傳遞、共享與交流.提出基于PDM技術的工程施工過程并行集成框架，有利于實現工程施工企業在信息、功能和過程的集成，實現以數據標準化為基礎的數據共享模式.

PDM系統能夠建立適合建筑施工企業ISO 9000系列質量認證和全面的工程建設質量管理環境，而規范的工程建設質量、進度、投資控制和工程變更管理過程控制及規定責任，都有助于建筑施工企業所選擇的PDM系統能夠很好地和國際質量標準保持高度一致.

2 建筑施工實施PDM系統的結構設計

以武漢開目信息技術有限責任公司PDM平臺開發為例，建立建筑工程施工PDM系統，其功能結構設計如圖1所示.

圖1 建筑工程施工PDM系統功能結構圖Fig.1 Functional structure of PDM in construction engineering

2.1 數據管理模型

建立完整的建筑產品數據模型，同時建立適應建筑施工企業的并行工作環境.對工程圖文檔、施工工藝、工程材料設備、工程合同等建造環節的相關數據，及涉及到的施工流程和其他過程進行全面的控制和管理，并在此基礎上建立起適應建筑施工企業環境的企業級數據共享和協同工作平臺［7］，全面提高工程施工和建造效率，縮短工程建設施工中所需要的技術準備周期.基于PDM技術理念對企業施工項目進行管理，實現各系統模塊的研究和開發，并將各個信息化孤島集成起來，形成PDM在工程施工項目管理中的系統管理模型.

2.2 集成應用平臺

建立適應建筑施工企業的工程信息化數據的PDM集成平臺.PDM集成建筑施工企業現有的如CAD、合同管理、工程造價等專業應用軟件，并和企業未來發展相結合，集成其他的如OA和電子檔案系統等信息化管理［8］子系統，快速傳遞所有信息化子系統中的建筑工程相關數據，確保數據的準確、安全和重用性.

3 建筑施工PDM技術的構思與開發

最初的PDM功能主要是解決工程圖紙和相關的CAD文檔資料管理，是為解決CAD，CAM，CAE，CAPP等系統在一個公共的信息平臺上共享工程信息.隨著建筑施工企業對共享工程信息的進一步要求和并行工程的實施，PDM技術逐步擴展到工程施工管理，包括工程三維實體信息、工程施工技術圖文檔、人工材料機械設備計劃、施工過程控制文檔等各類電子文檔信息，并控制所有與工程施工相關的流程.最新的PDM系統可以實現分布式環境中的建造工程的數據共享，并提供一種集成應用平臺［9］適應異構計算機環境.它包括圖文檔和電子資料庫管理、工程施工流程管理、分部分項工程的配置管理、分類與查詢管理，直至整個工程項目管理等功能.

把建筑工程協同施工方案架構在功能強大的成熟PDM軟件之上，軟件集設計信息（設計數據和設計文檔）的采集、傳輸和加工處理能力于一身，兼備強大的施工工程流程管理和項目管理能力，真正實現在多項目、多專業施工全過程中將工程信息在合理的時間內傳遞給正確的人.

圖2 建筑工程數據管理模型Fig.2 Data management model of construction engineering

建立建筑施工中工程文檔數據分類管理數據模型，梳理工程設計及工程施工管理流程，搭建建筑工程數據管理模型，如圖2所示.創建、模擬分析房屋構造與工程施工流程管理一體化的集成平臺，協助工程施工團隊合理分配施工任務，協同完成圖文檔的設計與管理、互提、傳閱、批注、會簽、工程變更、發布、圖文檔歸檔及工程信息和數據溝通等工作，消除錯、漏、碰、缺，從而真正解決工程施工企業最核心的施工過程控制管理問題.同時，協同設計院的工程設計圖（設計數據和設計文檔），能夠自然延伸到包括建設方、設計方、施工承包方、監理方、材料設備供應方等工程項目參與各方，實現對建設工程項目全生命周期管理，繼而全面整體地提升建筑施工企業的信息管理層次和水平.

4 建筑工程文件和流程實施的PDM管理

基于PDM的建筑工程數據管理系統要實現建筑企業以“工程”式組織的各類數據管理，其管理功能主要包括文件管理和施工流程管理等.

4.1 工程文件管理

工程數據分類組織模型中的文件管理功能是工程數據管理的最基本要求，能夠解決工程電子圖紙、相關工程建設標準、工程更改資料、工程技術資料等各類工程數據的歸檔和檢索查詢問題.同時，確保這些工程數據的正確、安全與共享，使各層不同身份人員在企業系統安全機制監控下，能夠通過PDM圖文檔管理，實現文件創建、檢入和檢出，文件查詢、瀏覽和打印等一系列操作.此外，可以全維護和保證企業工程數據最新、最準確和及時獲取，最大限度地發揮信息技術效能.

1）以資料類別為線索建立工程資料管理.工程資料分類管理就是將不同的文檔資料唯一對應入庫到所屬的分類.分類管理的主要作用是方便用戶通過分類進行查找和存放，在查詢資料時就可以通過分類快速檢索；其次，是通過分類對同一類文檔采用相同的管理策略，如為了貫徹國家有關標準規范，可以固化各種文件模板格式，并綁定文檔審批工作流程.另外，還可以按類別進行操作權限（創建、編輯、瀏覽、打印等）的授予.按此分類管理思路，結合GB／T 50328－2014《建設工程文件歸檔整理規范》要求，PDM系統中工程數據可分成工程建設準備階段文件、工程監理文件、工程施工文件、竣工圖及竣工驗收文件5類.分類組織模型提供的策略是資料分類存放在相應的目錄樹，不同類別的工程數據唯一入庫到其所屬分類，查詢工程資料時能夠通過分類快速檢索瀏覽.工程竣工文件中就包含工程竣工圖［10］，存放所有工程項目的“竣工圖”，且只能存放“竣工圖”，工程項目的其他文件資料則存放在相應的其他文件分類樹中.通過多種層次的分類管理，可以從整體上建立建筑工程電子資料的組織管理體系，實現有序化、標準化、一致性等管理問題.

2）以項目為線索組織工程數據.傳統手工管理模式下，工程資料是按照工程項目為索引進行歸檔管理的，也就是說同一項目的各階段、各類別資料匯總并裝訂成冊.在資料分類管理的基礎上，構建以“項目”線索的工程資料關聯管理體系，方便操作者、查閱者快速找到相關項目的所有階段、所有單位／部門提供的所有資料.建立“工程項目”并建立工程項目的屬性集，形成工程項目信息數據庫.使用基于屬性的查詢機制，企業內部和外部的成員在給定的權限內，可以在需要時方便地檢索和查詢到他們的所需項目.每個項目按照先后階段順序和分解關系組織成項目關聯關系，將項目各個階段資料作為關聯文檔和項目階段聯系在一起.今后只需要找到相關工程項目，就可找到該項目各個階段關聯的全部資料.

4.2 施工流程管理

建筑工程文檔的產生都有一定的流程，即經過一些特定的步驟，如“混凝土工程施工記錄”一般要經過編制（施工員）→校對（項目經理）→審核（項目技術負責人）（文檔審批流程模型，如圖3所示），流程可以通過固化形成該類文檔的標準工作流程.當流程到達校對或審核時，如果通不過，則跳轉到編制者，再重復正常順序流程.對于流程審批任務，如果有多個執行人時，可以定義成如下表決方式中的一種：所有人都同意才能通過；一定數量的人以上同意才能通過；其中一人同意就可以.

圖3 文檔審批流程圖Fig.3 Document examination and approval flow chart

工程流程管理的目的在于能夠使工程文檔的審簽過程充分實現自動化.文檔、人員、權限和各類工程數據資源隨著流程過程自動變化.也就是說，先在PDM系統中采用建設工程的工作流模板保存標準的工程管理工作流程，如果這個流程中的某工程文檔的某個步驟完成了，就會自動流轉到下一個控制步驟的執行者，并自動提示執行者完成任務.這既提高了工程文檔流轉效率，又提高工程文檔的規范性和安全性，也給使用者提供一個極其方便的工作環境.經過這完整的工作流程后，工程文檔就從創建狀態自動變成發布狀態，并成為正式版本.已經發布的版本是絕不允許直接修改的，變更必須受到嚴格控制.

工程變更在工程建造過程中頻繁出現，工程變更管理［11］也是工程管理中的一個重要而且很嚴肅的過程控制，有很規范的過程管理和流程控制，必須保證數據的一致性和更改的完備性.所以，它與工作流程管理是密不可分的.工程建設中發現問題后，必須及時提出工程更改請求，說出更改原因，指明工程更改內容，并報批工程更改請求審核，通過審核簽發的工程更改才能賦予實施［12］.

5 結束語

在保障施工質量基礎上，全面提升企業創新水平，實現企業技術資料統一受控管理，所有電子資料全部進入統一的PDM系統，電子數據入庫率達到100%，為生產和施工過程提供準確版本和狀態的技術文件，非技術失誤造成工程更改數量可減少50%.PDM技術能夠以建筑產品為中心，把施工企業建造過程中所有與建筑物相關的信息和過程數據集成起來，對每一個工程施工全過程控制和統一管理，幫助施工企業從粗放型向集約型轉變，這將填補我國工程施工項目管理的一項空白.

［1］ 施海云.基于SmarTeam的軟管PDM系統的設計與實現［D］.上海：華東師范大學，2005：10.

［2］ 廣州市地下鐵道總公司.廣州地鐵IT審計的實踐探索［J］.中國內部審計，2013（3）：64－69.

［3］ 鐘建安，戴惠良，趙建峰.面向并行工程的施工項目管理［J］.建筑經濟，2008（增刊1）：43－46.

［4］ 秦旭陽.基于并行工程的房地產企業經營管理研究［D］.武漢：武漢理工大學，2009：11.

［5］ 彭旭.由北京奧運引發的國內PDM發展的感想［J］.信息系統工程，2008（8）：15.

［6］ 張建平，李丁，林佳瑞.BIM在工程施工中的應用［J］.施工技術，2012，41：18－21.

［7］ 席浩亮.PDM系統背景下結成平臺框架研究［J］.計算機光盤軟件與應用，2013（2）：214－215.

［8］ 李麒民，張同珍，程慶和.分層PDM及其在項目管理中的應用［J］.計算機工程，2011（增刊1）：36－39.

［9］ 方水良，付偉.PDM組件開發及其在多種應用軟件中的集成［J］.計算機工程與應用，2011，47（6）：58－64.

［10］ 郭鋼，馮亮亮.CAD／PDM系統間數據雙向集成技術和應用研究［J］.計算機工程與應用，2010，46（15）：222－225.

［11］ 曾浦華，李旻松.基于WINDCHILL的PDM工程變更管理研究［J］.微計算機信息，2009，25（2）：59－61.

［12］ 沈華.中國工程造價信息化管理趨勢［J］.華僑大學學報：自然科學版，2015，36（3）：338－342.

Management Model of Construction Project Based on Product Data Management Technology

GAO Qun，ZHU Mi－lin，LI Yuan

（Jinling Institute of Technology，Jiangsu Nanjing，211169，China）

Using the product data management（PDM）technology，the whole data model in construction management is built，to realize the whole control and management of engineering data，engineering construction process，construction technique throughout every part of the construction project.The data sharing，parallel environment and a cooperative work platform are established，which greatly improve the working efficiency and quality of construction.With PDM，the various information software systems are integrated，to achieve rapid data transmission，to ensure the data of engineering construction management is exact，timely and reusable.

product data management；construction management；data sharing；system integration

陳志賢 英文審校：方德平）

TU 712文獻標志碼： A

1000－5013（2015）05－0598－05 doi：10.11830／ISSN.1000－5013.2015.05.0598

2015－08－15

高群（1970－），男，教授，主要從事工程管理的研究.E－mail：13951886267＠163.com.

住房和城鄉建設部2014年科學技術項目（2014－K8－054）；江蘇省建設廳2014年建設系統科技項目（2014ZD57）；金陵科技學院引進人才科研啟動項目（JIT－RCYJ－201406）