基于BIM的施工企業物資管理系統的研發

(北京礦建建設集團有限公司，北京 102300)

引言

北京礦建建設集團有限公司是一家具有六十多年歷史的國有大型一級資質施工企業。隨著信息技術的不斷發展，企業在住建部《建筑業十項新技術》和《2011～2015年建筑業信息化發展綱要》指引下，分別進行了企業管理信息系統的建設和建筑信息模型(BIM)技術的應用。隨著應用的深入，企業將管理信息系統與BIM技術相結合，對施工項目現場物資進行精細化管理。本文即對基于BIM的物資管理平臺的研發進行介紹，希望能對其他企業有一定的啟發性。

1 物資現場管理(系統)研究現狀

在建筑工程施工的成本結構中，物資成本占總成本的60%以上[1， 2]，由此凸顯物資管理在項目管理中的重要性，這也引發了對物資管理的研究和實踐。

許北娥對施工企業的物資管理現狀進行了研究，指出目前在施工企業存在著材料核算表提報不及時、物資采購信息不完整、沒有集中采購導致物資成本增加等現象[2]。

北京礦建集團在物資管理方面，采用單機版工具軟件對項目物資需求進行管理，但是由于是單機版軟件，不能與企業管理信息系統整合，在應用方面有了一定的限制。

國內對BIM技術的應用，主要在三維建模、4D施工模擬、碰撞檢查和管線優化等方面，而在成本、質量、安全等方面的應用程度較低[3]。王君等提出了基于BIM技術的物資全過程管理[4]，對以BIM模型為技術如何進行物資管理進行了介紹。魯有月等提出了基于BIM的項目總控管理平臺[5]，對項目的質量、安全等進行管控。

隨著信息系統在企業的應用日益普及和深入，采用信息系統對物資管理成為企業的管理方向。在此基礎上，企業結合BIM技術，將二者的數據進行整合，實現項目物資的精細化管理。

2 基于BIM的物資管理模型

建立基于BIM的物資管理系統，不僅僅是對物資需求和消耗等信息進行記錄，而是在施工過程中和竣工后能對數據進行二次利用，為其他項目提供有價值的參考，為企業的管理服務。從這個目標出發，結合企業的物資管理制度、施工各階段的物資管理流程等，對物資管理流程進行了梳理和優化，并將該過程固化到系統中，保證物資管理流程在系統中優質高效地運轉。梳理的物資管理模型如圖1所示。

2.1 BIM建模與算量

每個項目在開工前建立BIM模型，根據模型進行工程算量，得到該項目的物資總需求計劃。在施工過程中，結合進度計劃，對指定部位進行工程算量，獲得每個階段或者指定施工部位的物資需求計劃。

2.2 需求計劃管理

各項目部在BIM算量的基礎上，將需求計劃錄入系統并通過流程進行上報審批，公司業務部門完成審批，并據此對項目部分階段的需求和采購計劃進行控制。

2.3 采購計劃管理

項目部在各自的需求計劃控制下，制定采購計劃并上報，公司業務部門在流程審批后，進行匯總形成公司整體采購計劃，按照采購流程進行集中采購。

2.4 物資進場驗收

在采購完成后，公司業務部門按照審批的各項目部的需求計劃，將采購物資分配至各項目。項目部根據質量要求對物資進行驗收，驗收合格的辦理入庫手續，否則辦理退場手續。

圖1 基于BIM的物資管理模型

2.5 入庫管理

驗收合格的物資，由項目部辦理入庫手續，進入現場倉庫，為以后施工中的領料和退料做好基礎準備。

2.6 領料管理

施工班組或者分包單位根據需求量辦理現場領料手續，項目部根據BIM算量的結果對領料進行控制，辦理限額領料，登記有關領料數量。

2.7 退料管理

施工完成后各班組將剩余物資退回倉庫，項目部辦理退料手續。

2.8 臺賬管理

物資管理過程中，每個步驟在錄入數據后，均要形成臺賬，供查詢和其他業務管理使用。結合BIM算量，進行計劃用量與實際用量的對比。

2.9 結算與成本管理

物資管理的每一步數據均進入系統數據庫中保存，并按照企業需要形成各種臺賬，同時在結算與成本管理時可以調用，辦理相應的業務。

3 基于BIM的物資管理系統的研發與應用

3.1 系統功能設計

在基于BIM的物資管理模型的基礎上，規劃系統的基本功能。主要功能包括基礎設置、需求計劃管理、采購計劃管理、現場收料管理、現場發料管理等主要功能。系統模型見圖2。

(1)基礎設置

系統使用前進行初始化，錄入物資基本信息，形成企業資源庫，供日后從其中選擇物資材料； 登記合同基本信息，便于物資采購結算和其他專業分包結算。

(2)建模與算量

根據施工圖紙，使用不同的建模軟件建立各專業模型，采用工程算量插件，計算相應的工程量，結算結果可以在構件上顯示，也可以以excel等格式統一在數據庫中保存。圖3所示為鋼筋算量結果。

圖2 系統模型圖

圖3 鋼筋算量結果

(3)物資需求計劃

項目部手工錄入或者導入計算所得的工程量，通過系統內嵌的審批流程，進行審批，最終在公司采購部門形成物資需求計劃。該需求計劃在系統保存，形成物資需求計劃庫。圖4為物資需求計劃錄入頁面。

圖4 物資需求計劃頁面

(4)物資采購計劃

項目部根據施工進度計劃，對指定施工周期內的施工部位進行工程算量，錄入系統，形成采購計劃并報批。業務部門通過需求計劃進行總控，符合要求的，形成企業采購計劃，根據采購制度和流程完成采購業務。同步形成采購計劃臺賬和采購合同臺賬。

(5)物資驗收管理

公司集中采購的物資，按照各個項目部的需求計劃，統一送至項目現場倉庫。項目部根據需求計劃對進場材料進行驗收，驗收合格的，建立驗收單，不合格的，辦理退場手續。驗收合格的物資可以直接從前期形成的采購合同、企業資源庫、采購計劃和需求計劃中直接選擇。

(6)物資入庫管理

項目部在驗收合格的基礎上，辦理材料入庫手續。此時，選擇驗收單的單號，則該驗收單的材料信息全部導入到入庫單中，實現數據的無縫集成，確保了數據的準確性和工作的便利性。圖5所示為材料入庫單的錄入頁面。

圖5 材料入庫單頁面

建立材料入庫單后，新增加的材料及時補充到系統的庫存材料數據庫中，供以后領料時選擇材料信息。

(7)現場領料管理

施工班組或者分包單位根據進度計劃和模型，計算相應施工部位的材料需求量，項目部進行核實，隨后辦理限額領料，填寫領料單，如圖6所示。領料單中的材料信息可以從項目現場的庫存材料中選擇，方便了信息錄入，也保證了材料品種規格等基本信息的準確度。

(8)現場退料管理

班組或者分包單位在施工后，將剩余的材料退還，項目部辦理相應的手續，登記退料單。退料選擇時，從已領材料中選擇更加便捷。

在各個環節中，系統均能根據錄入的各項數據自動生成臺賬，供匯總和查詢。圖7顯示了物資收發流水臺賬，從臺賬中的每一條記錄中都可以進行反向查找，方便了項目部和管理人員對物資的管理工作。

圖6 領料單

圖7 材料收發流水臺賬

系統匯總了從需求到退料的各種詳細數據，匯總形成計劃用量與實際用量的對比，方便進行成本管控。如圖8所示。

同時，通過系統可以實時了解各項目部的物資使用情況，便于企業對項目物資進行統一調配。臺賬中的各項數據為結算和成本管理提供了實施動態的數據，可以方便及時地根據這些臺賬，辦理結算業務和成本管理業務。

圖8 材料計劃與實際用量對比

3.2 系統架構

針對施工企業的物資管理特點和業務分部特點，系統采用B/S和C/S相結合的業務形式，同時，系統采用了用戶服務層、業務服務層、數據服務層和數據采集層四層分布式結構，如圖9所示。

圖9 系統架構設計圖

用戶服務層主要面向系統登錄用戶，使得用戶可以通過瀏覽器方便地訪問所需要的資源，對系統中的個別功能，采用C/S模式進行操作，保證用戶界面的一致性和完整性。

業務服務層介于數據服務層與用戶服務層之間，是上述兩者的橋梁。在該層中，通過組件的形式來定制相應的業務規則，以處理相應用戶層發來的請求； 同時與數據服務層進行交互，并將所需數據反饋給用戶。

數據服務層提供數據庫服務，包括關系數據庫、BIM數據庫、文件庫、數據定義、維護和更新，以及管理相應業務服務層發來的數據請求。

數據采集層采用PC端錄入數據，也可以采用手機等移動端錄入數據。根據業務需要，還可以擴展使用視頻監控、掃描設備等進行數據的采集與錄入。

4 結語

基于BIM的物資管理系統在企業內的試點項目進行了試用，實現了從建模算量、需求計劃管理、采購計劃管理、施工現場的物資入庫、材料領用和退料的全過程管理。

試用結果表明，將管理信息系統與BIM技術相結合，能充分發揮BIM算量的功能，實現數據的統一，在集中采購、庫存管理方面，能為企業的各級管理者提供精準的數據，便于各級管理者采取必要的管理措施。同時，為項目部的精細化物資管理提供了有力的幫助，使得項目部內完成需求、收料、發料和退料的全過程管理，還實現了項目部之間多余物資的整體調配，為企業節省不菲的采購費用。

參考文獻

[1] 尚世宇， 張煥芳.淺析BIM和物聯網技術在建筑工程項目材料管理中的應用價值[J].企業技術開發， 2016(15)： 43-45.

[2] 許北娥. 談施工企業物資管理的現狀和建議[J].山西建筑， 2016(02)： 239-241.

[3] 蔣孝云. 施工企業基于BIM技術的應用研究[J].鐵道建筑技術， 2017(10)： 21-24.

[4] 王君， 車俊寶，張一帆.施工階段基于BIM技術的物資全過程管理[J].價值工程， 2017(22)： 73-77.

[5] 魯有月， 何志明，覃文波，等.基于BIM的武漢楊泗港長江大橋總控管理平臺研究[J].土木建筑工程信息技術， 2017,9(6)： 16-21.