建筑信息建模技術在天津港工程建設項目管理中的應用

紀宇陽

天津港（集團）有限公司作為我國主要的大型港口企業之一，其管理水平與世界一流港口企業相比差距明顯。建筑信息建模（building information modeling，BIM）技術將三維模型與工程信息相結合，為天津港的信息化管理帶來新思路。本文著眼于將天津港龐大的建設項目信息資源與BIM技術相結合，借以開發天津港特有的BIM管理系統。BIM技術在天津港工程建設項目全生命周期管理中的應用為天津港基建行業管理帶來巨大便利，產生顯著的社會價值。

1 BIM技術簡介

BIM技術最早于1975年在美國提出，以其可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性等五大特點為業界所關注。該技術的核心是將設計意圖從二維展示轉化為三維甚至多維展示，是繼計算機輔助設計技術之后工程建設領域的又一次革命，引領著工程建設領域的信息化發展方向。該技術涉及建設項目全生命周期各環節，可應用于設計、施工和運營維護等不同階段。

自2003年引進BIM技術以來，我國工程建設領域的若干大型設計機構、施工企業在公共建筑、市政和交通等大型項目中局部應用了該技術；此外，一些大型項目業主單位嘗試利用該技術進行工程建設項目管理。“十三五”時期，我國經濟步入新常態，天津港等沿海主要港口進入中高速發展換擋階段，面臨產業結構和發展模式全面轉型，信息化成為產業結構調整的重要推手。2014年6月，交通運輸部發布《關于推進港口轉型升級的指導意見》，指出要促進智慧型港口建設。天津港迎來港口轉型、能級提升、行業整合、功能調整、建設世界一流港口的新機遇。

當前，天津港的信息化管理水平與其建設世界一流港口的目標相差甚遠。在天津港建設和發展過程中，基礎設施建設和技術改造投資累計達數百億元，除建成分布廣泛的碼頭、航道等工程實體外，還積累了龐大的工程建設人才資本，沉淀了海量工程建設數據資源，形成亟待開發的巨大數據資源寶庫。為此，本文開展天津港工程建設領域BIM應用研究，為港口建設項目率先打造BIM基礎平臺，經過設計、施工和項目管理等階段試點啟動，逐步向港口規劃建設全行業、工程建設項目全生命周期延伸，進而推動天津港轉型升級，為其建設世界一流港口奠定信息化數據庫基礎。

2 BIM技術應用現狀

BIM技術通過參數模型整合形成工程建設項目信息，并在項目策劃、設計、施工、運行和維護等全生命周期共享、復用、積累、傳遞這些信息，為各參建方提供協同工作基礎，有利于提高效率，節約成本和縮短工期。BIM技術從被提出到逐步完善直至被工程建設領域普遍接受歷經數十年。BIM 技術實踐最初主要由幾個較小的國家主導， 如芬蘭、挪威和新加坡等，美國的一些早期實踐者緊隨其后。經長期醞釀，美國逐漸成為BIM技術應用的主流國家，在政府的引導推動下，形成各種BIM協會和標準。2010年，新加坡公共工程全面采用BIM設計施工，并要求自2015年開始，所有公私建筑以BIM形式送審及興建。

我國BIM技術應用起步較晚。一些率先應用BIM技術的項目，如北京奧運村空間規劃及物資管理信息系統、南水北調工程以及香港地鐵項目等，仍停留在碰撞檢測、施工模擬等比較基礎的施工前圖紙檢測應用層次，遠未發揮其全生命周期應用價值，并且尚未得以推廣和普及。未來，BIM技術平臺集成能力將進一步加強，可與其他信息技術，如互聯網、大數據、云計算、無線射頻識別、二維碼、地理信息系統和視頻監控等深度集成，形成“BIM+”，并依托現有軟件、硬件和工程建設累積的海量數據，進行二次甚至多次開發，為港口工程建設乃至整個港口行業創造更多價值。

3 BIM技術應用對天津港工程建設項目管理的意義

“十三五”時期，天津港應以新理念謀劃新發展，以創新作為發展第一動力，全面提升港口能級和運營水平，努力打造成為世界一流港口。BIM技術應用對天津港工程建設項目管理具有重要意義：一是在國家戰略指導下，天津港工程建設項目需求將繼續大幅增長，為實施《天津港總體布局規劃》，未來10～15年，天津港將持續推進東疆二島、高沙嶺和大港等新辟港區基礎設施建設，加大若干大宗貨類生產布局和功能調整力度，并加快諸多生產性工程建設項目實施步伐；二是天津港對工程建設項目決策質量的要求進一步提高，利用BIM技術進行多專業模擬，可以輔助方案優化和項目決策；三是推行工程總承包模式同步嵌入BIM技術，進一步延伸工程建設產業鏈，發揮乘數效應，提高投資效益，推進工程建設信息化和產業化；四是今后工程項目的運作將要求成本控制貫穿于項目建設全過程，實現精細化管理；五是從項目策劃、方案論證、階段設計、施工準備、施工安裝到竣工驗收的各個階段，BIM技術的應用可以消除信息孤島，促進工程建設全過程管理變革；六是實現天津港主體港區基礎建設可視化，有利于老港區功能調整、區域再開發及設施設備精益管理。目前，BIM技術在天津港工程建設領域的主要應用點是工程設計、招投標（即造價控制）、施工管理和設備設施運行維護等。

4 BIM技術在天津港工程建設項目管理中的應用

天津港在工程建設過程中，以BIM技術平臺為基礎，依托港口建設領域海量數據資源，通過集成各種現代互聯網技術，形成“BIM+”，再造工程項目實施流程，提供涵蓋港口建設全領域并延展至港口全行業的信息化服務，從而實現港口建設與港口信息服務雙重產業化，打造新的經濟增長點。“BIM+”即BIM與其他信息技術的集成應用，主要包括BIM與項目管理系統集成、BIM與云計算集成、BIM與物聯網集成、BIM與數字化加工集成、BIM與智能型全站儀集成、BIM與地理信息系統集成、BIM與三維掃描技術集成、BIM與虛擬現實技術集成以及BIM與三維打印技術集成等。

目前，天津港仍然存在信息和數據孤島，工程建設領域前階段的數據未被后階段充分利用，建設階段的信息未被運行維護階段全面利用，導致海量信息不能很好地為港口生產所用，更談不上創造新模式和實現新價值。BIM技術在天津港的深度應用呈現為“BIM+”，即BIM技術在工程建設項目全生命周期的全方位、全領域應用：在工程建設領域，BIM技術在港口規劃、項目前期策劃和工程項目管理等方面具有很大應用空間；在港口生產和安全監管領域，依托BIM數據信息基礎平臺集成其他信息技術，并通過網絡推廣應用。天津港在工程建設項目管理中應用BIM技術可解決如下問題：滿足項目前期研究策劃需求；適應具體工程建設管理需求；適應項目代建單位轉型升級需求；適應主體港區各層級規劃編制需求；適應港口設施設備運營維護精細化管理需求；適應工程總承包實施全過程應用需求；適應港口業務、碼頭作業、倉儲物流、安全布局統籌及現場安全監管的應用需求；契合頂層設計應用和建設智慧港口的需求；為形成新的經濟增長點提供空間。endprint

4.1 BIM系統創建、執行及實施路線

天津港BIM系統創建過程如下：由港口工程咨詢機構運作，聯合相關BIM咨詢機構，選擇試點區域，建設以BIM技術為基礎，涵蓋規劃、設計、施工和運維等的項目全生命周期工程協同管理平臺，并以2～3個具體項目BIM全程管理為起點，逐步向全港口推廣，打造天津港工程建設項目BIM基礎信息數據庫。天津港BIM技術應用的遠期目標是：集成港口資源以及物聯網、云計算和大數據等技術，在BIM系統平臺基礎上，逐步建成實現設施設備實時查詢、在線運行監測、動態定位、全接入的智慧港口。

基于BIM技術的工程建設項目全生命周期管理應用，天津港擬按照準備數據技術→確定工程管理需求→搭建數據庫平臺→搭建協同平臺→直接應用或試點工程上線→分階段分區域推廣→企業資源計劃信息對接→深化利用實施→實現“BIM+”的總體路徑，漸進完成BIM系統項目研究和開發。

BIM系統運行可以劃分為技術應用準備、試點項目試驗、協同管理優化、全港BIM基礎資料庫建設、管理決策層拓展等階段，系統可與各級企業資源計劃管理數據系統對接，實現基于“BIM+”的企業信息化協同管理。未來，天津港將以大數據為導向，實施項目逐步嵌入，基于各專業信息整合后的BIM信息庫進行數據深度挖掘，為港口經營規劃發展和經營管理決策提供預測支持。

天津港BIM技術應用管理體系建設包括BIM技術應用實施標準建設、BIM系統平臺運行團隊建設、BIM項目管理流程設計和BIM扁平化組織結構設計等內容。BIM系統平臺包括數據基礎層、圖形平臺層、專業應用層、協同平臺層、企業管理層和輔助決策層，由設計團隊創建，由施工總承包單位負責協調、維護，利用無線射頻識別、無線移動終端等技術，實現數據庫化和可視化管理。

天津港要建設的智慧港口應是一個有機整體，BIM系統是保證各部門協調、配合的關鍵要素，各種類型設施設備是港口的“器官”，BIM系統是保障“器官”健康運行的“血液”。基于BIM系統打造智慧港口的總體思路為：在智慧模式信息共享下深度規劃設計，實現全港設施設備實時信息查詢，二維碼和無線射頻識別技術嵌入應用，設備在線運行監測，港區視頻監控全接入，港口作業、調度、物流在線管理，航道維護建設疏浚模擬，移動終端技術應用和集成大數據技術的BIM技術應用等。

4.2 BIM系統運行環境

天津港BIM系統運行環境主要指網絡及軟硬件環境，建設內容包括打造云存儲、云計算和高速網絡基礎構架。族庫數量和質量是實施BIM系統的核心環節，足夠數量和高質量的族是BIM系統推廣過程標準化的必備條件。采用小型私有云模式，在試驗階段和模型資源庫建設軟硬件基礎上，增加相應硬件，實現私有云計算和存儲，逐步完成BIM大平臺構建，形成“私有云+公有云+云桌面”系統。在系統運行初期，主要任務是輸入地形、模型、施工等數據并加以完善，重點任務是保障數據安全，服務器須具備備份能力。在系統維護階段，為保證系統不間斷運行，實施服務器和數據設備雙機備份。天津港工程建設項目全面導入系統平臺后，實施系統災備管理，避免突發災害對系統產生影響，保障BIM系統數據安全。

為確保BIM系統順利實施，應做好戰略規劃和可行性論證，明確各階段目標：（1）強化BIM技術對港口發展的重要性認識；（2）建立健全保障機制；（3）強化團隊建設；（4）加大軟硬件建設。此外，天津港還須提供相應政策支持：（1）就天津港信息化建設和BIM技術應用發展制定前瞻性、動態性、高標準戰略規劃，并將之納入“十三五”信息化規劃建設，并以具體項目為信息化應用戰略重點，帶動新業態開發；（2）組建天津港BIM技術應用暨產業發展領導小組，建立BIM技術應用推廣中心；（3）推進信息化與工程建設領域相融合，構筑以BIM技術為先導的天津港工程建設項目信息化產業體系，促進BIM技術規模化應用，重視工程建設大數據挖掘、開發和利用，加快BIM信息化基礎設施建設；（4）堅持BIM 技術應用與智慧港口建設相結合，將規劃建設、工程管理、設施設備管理和生產業務管理等與智能化相結合；（5）將BIM技術應用創新成果轉化為政策，探索建立BIM產業基金；（6）實施科教興港，營造人才創新成長環境，并加強與BIM咨詢公司的戰略合作，實現共贏發展。

5 BIM技術應用收益

（1）BIM技術應用預期收益。工程造價控制方面：根據既有案例統計，BIM技術應用有利于減少變更設計，提前發現沖突，節省項目工期，節約成本，縮短投資造價估算時間，減小成本估算誤差。工程設計管理方面：能夠實現三維直觀可視化、智能聯動和自動統計，便于協同設計，能夠快速模擬計算。工程施工管理方面：在計量精確性、技術指導性、現代化管理、現場可控性和成本可控性等方面具有其他技術不可比擬的優勢。企業經營管理方面：可以提供管理支撐平臺，隨時隨地快速獲得最新、最準確、最可靠和多維度市場數據，提高管控能力。工程項目管理方面：項目參與各方能夠充分分享信息，交流溝通，協同工作，及早糾正錯誤，減少浪費，節省成本，保證項目建設工期。

（2）BIM技術應用預期社會效益。BIM系統平臺是基于工程建設數字化的先進信息化管理平臺，是工程建設行業革命性變革，是港口技術和項目管理平臺，是“互聯網+”思維下信息化技術在港口經營管理中的直接應用，服務于港口工程項目建設運營的全生命周期，為各參與方提供協同工作、順暢交流的平臺，在節約成本、縮短工期、提升管理水平等方面具有巨大優勢，將給天津港發展帶來變革，從而產生巨大社會效益。

6 結束語

天津港在應用BIM技術的過程中，借鑒互聯網思維，以新理念謀劃新發展，以信息化引領港口經濟轉型升級，通過設計BIM系統實施路線，打造BIM技術平臺，先試點再推廣，最終實現BIM技術在工程建設項目全生命周期的價值。BIM技術應用有利于推動天津港工程建設行業轉型升級，優化規劃研究、設計招標、工程施工、運營管理乃至整個港口運營管理效率和質量，形成集港口規劃建設、工程項目管理、生產運營管理、設施設備管理為一體的先進管理體系，引領天津港信息技術應用走向更高層次。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2017-10-23）endprint