基于BIM的工程監理管理系統

李紅兵， 汪運冰

(武漢理工大學 土木工程與建筑學院， 湖北 武漢 430070)

基于BIM的工程監理管理系統

李紅兵， 汪運冰

(武漢理工大學 土木工程與建筑學院， 湖北 武漢 430070)

建設監理在建設活動中扮演著非常重要的角色，我國建設監理由于缺乏先進的管理模式和科學的管理工具，在實際工程建設過程中沒能充分發揮監理的地位和作用。本文結合國內外研究及我國監理行業的發展現狀，分析了監理在實際監控工程質量和把控工程進度時所面臨的問題，即工程技術復雜、信息流動量大、項目參與方多和協調困難。為解決這類問題，本文結合BIM技術的特點，運用B/S與C/S混合體系結構設計了BIM監理管理系統。文章首先對BIM監理管理系統從業務、用戶、功能和非功能四個方面進行了需求分析，然后結合B/S與C/S混合體系結構的功能和特點，建立了基于BIM的監理管理系統模型。

C/S與B/S混合體系結構； BIM； 監理管理系統

近年來，我國建筑行業迎來了蓬勃發展的時期，拉動國民經濟創造了巨大的經濟效益。然而建筑業的這種高增長主要是通過加大投入，擴大規模實現的。隨著人們生產意識的提高，這種粗放式的發展存在諸多隱患，建筑業的發展將逐漸放慢腳步，走向理性。因此，那種依靠投入依靠規模的快速發展模式已經不適用了，未來的建筑業必將是通過科學精細的管理來創造更多的效益[1]。

當前，我國正處于互聯網蓬勃發展的時代，網絡化、信息化已成為時代的主流，建筑行業也逐漸形成基于BIM技術的新型管理思潮，這正是我國建筑行業逐漸轉型走向成熟的大好時機，尤其是那些在過去建筑業中地位不突出作用不明顯的行業，基于BIM的互聯網+模式將帶來巨大的機遇。

1 研究背景

1.1 我國監理行業存在的問題

監理受托于建設單位，對整個建設項目的勘察設計和施工進行監督和管理，是建設項目中不可或缺的一部分，更是整個建筑行業重要的組成部分。然而在過去，由于建筑行業的粗放式發展，導致我國監理行業的地位和作用并不突出，在實際的管理中也存在著諸多的問題。

一方面，由于我國一些業主或建設單位缺乏足夠的法律意識，或者對監理的管理程序不夠了解，盲目插手應該由監理方履行職責的工作，有些業主甚至繞過監理方直接向承包方下指令，這大大降低了監理的權限和應有的管理力度[2]。

另一方面，由于建筑項目追求規模和速度，大大壓縮了前期的策劃，可行性研究和設計的時間，監理方通常是在建設施工階段才介入項目。這導致很多監理在實際工作中大都只是充當著一個監工的角色，并沒有發揮出一個監理工程師所應有的能力[3]。這也導致承包方對監理的極大誤解，缺乏自覺接受監督管理的心態，甚至排擠監理，影響監理工作的開展。

監理作為整個項目的監督者和管理者，應該從項目全壽命期的角度來管理整個項目，在項目前期策劃階段，充當業主或者建設單位的咨詢師，為業主提供科學合理的建議；在項目的設計階段，充當設計方的指導師，將業主的意見和意愿充分地反映給設計人員；在實際施工階段，充當檢驗師和協調師，檢驗工程的質量，協調工程進度以及項目的各參與方之間的利益。

1.2 BIM在監理方的應用研究現狀

近幾年來，BIM作為一種先進的管理技術和管理理念已經逐漸為我國建筑行業所知曉，國內一些先進的設計院或者一些大型的房地產公司正逐步成立BIM小組[4]，BIM技術的優越性已經初步在我國建設項目中得到體現，尤其是在項目設計階段的4D建模技術和施工模擬技術，以及在施工階段的碰撞檢測技術都取得了豐碩的成果，越來越多的專家開始關注并研究BIM，清華大學張建平等[5]提出了運用BIM和4D集成技術分析建設中的沖突和結構安全問題的原則方法；華中科技大學丁烈云教授[6]更是提出了從3D擴展到nD的BIM應用程序框架。

然而，我國BIM技術的應用和發展仍然處于初期階段，BIM技術在我國建筑行業仍然只是小范圍的應用。一方面BIM技術只在項目建設過程中的某一個階段得到了體現，沒有應用到項目的全壽命期管理中去；另一方面，BIM技術只在部分項目的參與方中得到應用，部分參與方并沒有具體感受到BIM技術的優越性，尤其是監理單位。

當前，也有越來越多的專家和學者開始關注BIM在監理方的應用問題。曲凡萍等[7]指出當前 BIM 技術在建設監理中的應用，為監理工作提供了非常廣闊的發展前景。BIM 技術在很多技術的基礎上，實現了技術的優化提升，提升了建筑業的發展水平和監理工作的效率。他們還結合相關的知識內容，針對建設監理中 BIM 技術的應用進行了研究分析。

同時，蘭州交通大學的岳荷[8]結合自己的研究提出了基于BIM協作平臺的工程監理信息管理平臺。他根據監理在建設工程中的職責,總結出傳統工程信息管理模式中存在的問題,分析導致問題產生的原因，并給出解決問題的有效途徑,最后建立了基于BIM協作平臺的信息管理模式，提出基于BIM協作平臺的工程監理信息管理系統的框架結構。

2 基于C/S與B/S混合體系結構的系統設計方法

C/S 軟件體系結構，即 Client/Server(客戶機/服務器)結構，是指某項任務在兩臺或多臺機器之間分配，其中客戶機用來提供用戶接口和運行前端處理的應用程序，服務器可提供客戶機使用的各種資源和服務[9]。

在企業系統設計的過程中，難免會遇到分散在各部門的大數據、資源和計算機硬件、軟件服務集成不能成為一個統一的、協同的系統難題，采用C/S結構系統可以很好地解決這些問題。C/S結構中的聯接軟件不僅可以起到多數據源、多種服務之間的橋梁作用，而且可以通過數據復制技術，兩階段提交協議等來確保分布在網絡各個節點上數據的一致性、完整性和可用性。

B/S 軟件體系結構，即 Browser/Server(瀏覽器/服務器)結構，是隨著 Internet 技術的興起，對 C/S 體系結構的一種變化或者改進的結構。在 B/S 體系結構下，用戶界面完全通過 WEB 瀏覽器實現，一部分事務邏輯在前端實現，但是主要事務邏輯在服務器端實現。三層的Browser/Server 體系結構是把二層的 Client/Server 結構的事務處理邏輯模塊從客戶機的任務中分離出來，由單獨組成的一層來負擔其任務，這樣客戶機負擔大大減輕了，把負荷均衡地分配給了WEB 服務器。

C/S 與 B/S 軟件體系結構各有所長，各有利弊。C/S 體系結構具有強大的數據操作和事務處理能力，模型思想簡單，易于人們理解和接受，但也面領著開發成本較高、客戶端程序設計復雜、軟件維護和升級困難等問題。而新興的 B/S 體系結構也并非十全十美，在速度和安全性上遠不及C/S結構。因此C/S與B/S 相結合的混合體系結構[10]在軟件開發中起到了主導作用，其結合方式主要是“內外有別”模型和“查改有別”模型，其中“內外有別”結構模型[11]如圖1所示。

圖1 “內外有別”模型

3 監理管理系統需求分析

3.1 業務需求

監理的職責就是充分發揮自己的管理能力，使工程項目的目標得以實現，滿足業主方對建設項目的各項要求[12]。監理管理系統是一個綜合的管理系統，通過系統監理能更好地實現對建設項目的控制，包括工程進度、質量、安全和成本等。同時借助監理管理系統，監理能夠更好地實現項目各參與方的協調工作。在建設項目中難免會出現突發情況，合同變更等，監理要通過自己的職責，處理好合同糾紛等問題。

3.2 用戶需求

由于項目具有信息量大、參與方多等特點，而且項目的各參與方介入項目的時間都不盡相同，因此要求在建立系統的基礎上針對不同的參與方建立子系統，如監理內部管理系統、甲方工作平臺、設計方工作平臺、承包商工作平臺，然后將數據傳輸到BIM數據庫中，以供使用。各子系統用戶需求如表1所示。

表1 監理系統用戶需求分析

3.3 功能需求

根據監理系統的業務需求和客戶需求可以看出，要能對項目成本、進度、質量等加以控制，管理系統須具備以下功能：

(1)在線溝通功能。監理能借助系統與項目的各參與方及時的在線溝通。通過系統監理可以及時了解甲方意圖，同時及時向設計單位，承包商發送關鍵信息。

(2)瀏覽功能。通過系統項目各參與方能夠及隨時查看工程進展情況，同時對工程中一些復雜工序進行動態演示。項目參與人員可以查看公告通知等獲取信息。

(3)查詢功能。借助BIM模型，查詢關鍵節點的做法，查找材料信息，同時查詢工程量和工程造價。

(4)添加功能。能根據工程的實際進度，添加工程的完工情況，能夠隨時將監理實際的監督情況進行錄入。

(5)對比分析功能。通過實際的工程進展情況與計劃進行對比，分析工程中存在的問題，并及時作出調整。

(6)修改功能。發生變更，或者信息輸入錯誤，能夠及時的對數據進行修改。

(7)授權功能。監理可以以管理員的身份授權甲方、設計方和承包商，給與他們賬戶和密碼，使他們有權進入各自的子系統進行作業。

3.4 非功能需求

系統除了滿足功能要求外，還要在性能、可靠度、安全性、工作效率等方面滿足要求，系統非功能需求如下：

(1)性能。系統設計應具備界面簡潔、可操作性好、符合 Windows 操作系統下的用戶使用習慣；系統的響應時間應當較短，一般而言運算響應時間為 0.5～2 s；復雜運算不超過5 s，如出現反應時間可能較長的情況則應給出提示。

(2)控制和安全。監理管理系統包含部分敏感信息，用戶對系統的安全性有較高的要求；在登陸環節，系統登錄口令等均需進行加密處理，并設置嚴格安全訪問控制策略，未經驗證的用戶不得進入系統；對于已登錄的用戶其操作權限也有所區別，只有經過授權的操作才能被允許執行。

(3)服務。系統中的建筑設計和結構設計基于最新的Revit設計軟件設計；進度安排，施工模擬技術基于Navisworks Manage軟件完成。項目管理理念及技術都在不斷發展進步，在系統設計之初就應當將擴展性考慮在內，方便將來對系統進行擴展完善。

4 基于BIM的監理管理系統建模

4.1 建立監理企業內部C/S體系結構

根據上述需求分析，建立一個監理內部管理系統，同時在監理企業外部設立四個子系統，從而更好地協調各參與方的工作。監理內部管理系統分為進度管理、質量管理、成本管理、安全管理、信息管理、合同管理、系統維護和咨詢服務等8個模塊，基于C/S的監理內部管理體系結構如圖2所示。

圖2 基于C/S的監理企業內部管理體系結構

8個模塊分別對應到監理公司內部相關職能部門，各模塊之間通過內部局域網鏈接，同時與BIM數據庫采用C/S結構連接，方便數據快速傳輸共享，充分發揮C/S結構數據傳輸快的特點，提高處理問題的效率。

質量管理模塊下另設有分包管理、現場監控、材料控制、變更簽證四個子模塊，嚴格控制工程質量；進度管理模塊下設有計劃工程進度、監控實際進度、查詢延期工程、進度模擬與對比4個子模塊，用于追蹤工程進展情況；成本管理模塊下設分包成本審核、項目實際成本、項目預估成本查詢、項目供應商審核4個子模塊；信息管理模塊設有項目檔案管理、圖片管理、文檔管理、合同管理4個子模塊；維護咨詢模塊主要用于對各參與方提出的問題作出回應，在線溝通，同時此模塊還用于維護系統，實時對系統做出更新。

4.2 建立監理企業外部B/S體系結構

根據用戶需求在公司外部建立四個子系統，通過Internet連接到WEB服務器上，然后再采用B/S結構和BIM數據庫相連。四個子系統分別是甲方工作平臺、設計方工作平臺、承包商工作平臺和一個公共平臺。基于B/S的監理企業外部管理體系結構如圖3所示。

圖3 基于B/S的監理企業外部管理體系結構

系統建立好后，監理給項目的各參與方授權對應的賬號和密碼，各參與方以自己的身份登入系統，錄入相關數據，同時獲取自己想要的信息。

甲方工作平臺主要用于編輯項目建議書，上傳可行性研究報告，同時上傳招標文件以及合同文件。該系統中加入在線溝通功能，甲方可以通過此功能隨時向監理方提出問題。監理也可以通過這一子系統向甲方提供咨詢服務，幫助甲方作出更科學合理的決策。

設計方在和甲方簽訂合同的同時獲得監理授予的登錄系統權限。設計人員登錄系統即可在設計子系統中進行作業，該系統中設有Revit建筑設計,Revit結構設計，碰撞檢測，結構承載力檢測等模塊。同時，在該模塊中加入在線溝通，文檔下載，成果上傳等功能，方便監理查看設計成果是否符合甲方要求。

總承包商在和甲方簽訂合同時即可獲得監理授予的登錄系統權限。登錄系統可下載基于Revit的建筑設計模型，同時上傳施工組織設計，工程進度安排等內容。不僅如此，施工方還可以在系統中運用Navisworks Manage軟件進行施工模擬、碰撞檢測，從而更有效地避免風險。監理方也可以通過系統通報施工過程中監理發現的問題，做到事前控制。

公共平臺顯示在系統首頁，所有項目參與方通過賬號登錄系統后即可查看公共平臺中的內容，該平臺主要用于發布通知，文檔下載，變更處理等，同時借用公共平臺監理方可實時對系統做出界面更新，快速維護。

5 結 語

監理的工作信息量大，參與方多，基于BIM監理管理系統充分發揮了BIM信息集成的特點，結合B/S軟件體系結構和C/S軟件體系結構各自的優點，有效地將項目的各參與方整合到一起，不僅加快了信息傳遞，而且大大提高了軟件的實用性。同時系統中整合了Revit、Navisworks Manage軟件，實現了施工模擬、跟蹤監測和動態控制。借助系統監理的工作更具主動性，能夠享受到更多的信息資源，提升監督管理的質量。

[1] 趙 璇, 張 強. 我國建筑行業發展研究——基于生產函數和BP神經網絡[J]. 技術經濟與管理研究, 2013, (9): 98-102.

[2] 紀振洲. 現階段我國建設工程監理存在的主要問題及解決策略研究[D]. 濟南: 山東大學, 2014.

[3] 蔣云霞， 蔣坤正. 我國建設工程監理行業存在的問題、 行業機會及發展建議[J]. 建筑經濟, 2012, (7): 16-18.

[4] 張春霞. BIM技術在我國建筑行業的應用現狀及發展障礙研究[J]. 建筑經濟, 2011, (9): 96-98.

[5] Zhang J P, Hu Z Z. BIM-and 4D-based integrated solution of analysis and management for conflicts and structural safety problems during construction: 1. principles and methodologies[J]. Automation in Construction, 2011, 20(2): 155-166.

[6] Ding L, Zhou Y, Akinci B. Building Information Modeling(BIM) application framework: the process of expanding from 3D to computable nD[J]. Automation in Construction, 2014, 46: 82-93.

[7] 曲凡萍, 楊忠龍. 建設監理中的BIM技術[J]. 城市建筑， 2014, (2): 173.

[8] 岳 荷. 基于BIM協作平臺的工程監理信息管理平臺研究[J]. 蘭州交通大學學報, 2015, 34(1): 180-184.

[9] 姜同強. 信息系統分析與設計教程[M]. 北京: 科學出版社, 2004.

[10]張 煒. C/S與B/S混合軟件體系結構及其在數字化教學系統中的應用[J]. 電腦知識與技術, 2007, (18): 1742-1744.

[11]廖仁全. 基于C/S與B/S混合結構的教務管理系統設計和開發[D]. 成都: 西南財經大學, 2005.

[12]GB/T 50319-2013, 建設工程監理規范[S].

Supervision Management System Based on BIM

LIHong-bing,WANGYun-bing

(School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)

Supervision plays a very important role in construction industry. For lack of advanced management mode and scientific management tools, the construction supervision in China can’t give full play to their position and function. Combining with the domestic and foreign research, and the current situation of our construction supervision development, this paper analyzes the problems faced by the supervision, such as complex technique, large amount of information flow, lots of project participations and coordination difficulties. In order to solve these problems, this paper disigns an supervision management system based on BIM by using B/S and and C/S hybrid architecture. At first this paper analyses the business reqirement, the users reqirement, the functional reqirement and the non functional reqirement about this system, and then establishes the application model of this system by combining with the functions and characteristics of B/S and C/S hybrid architecture.

the B/S and C/S hybrid architecture; BIM; supervision management system

2016-02-18

2016-04-12

李紅兵(1970-)，男，湖北武漢人，副教授，博士，研究方向為基礎設施項目投資融資、建設項目風險管理、房地產開發與經營及BIM應用(Email: lihongbing1010@163.com)

汪運冰(1990-)，男，湖北宜昌人，碩士研究生，研究方向為BIM應用(Email:704122338@qq.com)

武漢市建委城建[2015]191號文(201518)

TU17

A

2095-0985(2016)06-0078-05