基于BIM集成管理平臺的房地產項目協同建設研究

曹少衛1 王 偉2 楊志強 尚 軍

(1.中鐵建工集團有限公司，北京 100070； 2.中國建筑業協會研究發展部,北京 100011；3. 中鐵諾德地產公司，北京 100070)

1 前言

隨著BIM技術在建筑工程的廣泛應用，利用BIM技術提升項目管理水平已經成為行業共識，國內大型建筑企業集團的管理半徑基本要覆蓋從項目立項到竣工的全過程；如何探索出基于BIM技術的房地產項目設計、施工一體化的協同建設管理模式，實現地產開發項目全產業鏈、全生命周期的管理，是建筑企業集團面臨的重大挑戰[1-4]。

本論文基于目前房地產管理中所存在的設計、施工BIM模型無法流轉應用、建設工程協同管理差、成本管理爭議多引發社會問題等管理現狀，采用資料收集、項目試點應用、經驗總結的研究方法，以成都諾德一號地產項目為依托，深入研究基于BIM集成管理平臺的房地產項目協同建設管理新模式，以BIM集成管理平臺為管理工具，實現管理模式創新，為房地產項目協同建設提供新的思路和方案[5]。

2 應用策劃

中鐵諾德壹號項目位于成都市天府新區科學城興隆湖南側，總建筑面積為78萬。作為BIM技術應用的研發中心總建筑面積為14萬(圖1-圖2)。項目建設總投資30億元，由中鐵建工諾德地產公司開發，中鐵建工設計院進行設計，中鐵建工西南公司、安裝公司、鋼結構公司負責施工任務，中鐵物業進行后期運維管理。

圖1 中鐵諾德一號總體規劃圖

圖2 中鐵諾德一號研發中心模型圖

為保證BIM技術應用的順利推進，集團公司組織編制了中鐵建工集團企業BIM實施標準(房地產)中的《BIM技術應用標準》和《BIM實施管理辦法》。同時總結集團公司以往BIM技術應用的經驗，匯總編制了中鐵建工集團企業《BIM應用管理流程》和《BIM管理平臺操作手冊》、《中鐵建工集團企業BIM編碼體系》等資料，指導項目的BIM技術應用。

3 BIM集成管理平臺

為保證項目的順利實施，集團基于BIM、互聯網及云技術開發了BIM集成管理平臺，能夠將BIM模型在平臺中整合，從集成平臺可跳轉至成本管理平臺、安質管理平臺、物資管理平臺及進度管理平臺，通過制定統一的數據標準，開發統一的數據雙向接口，能實時同步各模塊修改的業務數據，實現BIM模型和各業務數據集成顯示在同一界面(圖3-圖5)。

房地產建設、設計、施工單位項目人員按照各自權限，能通過統一的入口切換到各子平臺，做到了統一的用戶、項目信息、文檔及模型管理；集成管理平臺方便項目人員隨時、隨地的通過移動端進行信息查詢、數據采集和二維碼等操作。通過集成管理平臺的應用，可以將建筑本身及內部設備的能源、空間、資產、維護、安全及環境等的管理由二維模式拓展到三維模式，是基于BIM與互聯網+云技術結合的基礎上對房地產項目管理的創新[6]。

4 應用內容

4.1 基于BIM技術的三維協同設計

基于BIM技術的三維正向設計是指采用基于BIM平臺的全專業協同設計系統，各專業隨時參照集成模型、完善設計，互為條件，信息對稱，精準吻合，最終建筑、結構、水、電、暖通及裝修達到協調一致，各專業利用各自BIM模型自動生成所需要的圖檔，如圖6-7所示。

通過BIM協同設計平臺，各專業在平臺上協同工作，能及時準確地了解其它專業的設計進度及意圖，保證專業間的設計無沖突。同時建設單位也能通過該平臺了解設計進度及質量、對設計進行管理。

圖3 中鐵建工BIM集成管理平臺登錄界面

圖5 中鐵建工BIM集成管理平臺GIS界面

圖6 基于BIM的三維協同設計

圖7 中鐵建工成都“諾德一號”項目正向協調設計模型拆分與協同

設計BIM模型完成后，經審核無誤后，移交施工總承包單位進行設計模型的深化，并在集成管理平臺中將土建模型、鋼結構模型、機電模型、外裝模型進行集成，如圖8-10所示。

圖8 諾德一號研發中心鋼結構模型

圖9 諾德一號研發中心地下室機電模型

圖10 導入集成管理平臺中的諾德一號研發中心集成模型

4.2 基于BIM集成管理平臺的物資管理

基于BIM集成管理平臺的物資管理主要是通過建立一整套符合項目實際應用的機電編碼體系，在實施快速算量的同時，給BIM模型構件賦予相應編碼，構件編碼為物資管理、數字化加工生產及現場裝配的核心，使得各種設備材料具有唯一的標識碼，通過打通模型與設備數據鏈傳遞，實施機電設備構件數字化加工，使得機電構件可以在加工基地快速、準確生產，在物資提料、入庫、出庫、安裝、驗收等一系列流程中實施手持終端掃碼，快速錄入相關信息，做到設備構件安裝可追溯，施工全裝配，大大提高了施工效率，如圖11-12所示[7]。

圖11 BIM集成管理平臺的物資管理模塊界面

圖12 物資編碼分類

通過創建數字化加工基地，將大部分人工加工工作轉移至數字化加工基地進行自動化生產；將數字化加工基地生產的預制構件通過平臺進行自動編碼，可以將構件快速準確運輸至相應的安裝區域；最終將預制構件運輸至施工現場進行全裝配施工，如圖13所示。

圖13 機電管理數字化數據轉換流程

具體實施過程為：根據數字化加工設備確定與之匹配的共享預制加工數據庫，利用Revit軟件將機電模型中的風管、橋架、水管等機電模型轉換為數據庫中的預制加工模型，進行BIM出圖、報審，審批通過后對預制加工模型進行自動分段，根據實際預制加工情況對其進行優化，設置支吊架，模型精度達到LOD400，如圖14所示。

圖14 機電BIM模型數據庫

生成預制加工數據、材料清單(包含編碼及二維碼信息)、三維安裝示意圖、支吊架放樣點、成本等相關信息，將預制加工數據及材料清單發送至數字化加工基地，導入數字化加工設備，如圖15所示，進行預制加工和自動化生產，對生產的預制加工構件進行質量驗收、張貼二維碼；將預制加工構件及材料清單運輸至施工現場，進行掃碼驗收，并錄入BIM集成管理平臺；采用自動放樣機器人根據放樣點信息進行放樣，利用射釘槍進行支吊架高效安裝，根據三維安裝示意圖及對應的材料清單對預制加工構件進行裝配和少量加工即可；工程竣工驗收后，BIM竣工模型精度達到LOD500，可直接用于項目運維管理，如圖16-17所示。

圖15 機電管線自動化加工設備

圖16 機電BIM竣工模型

圖17 基于BIM模型的維修檢查

4.3 基于BIM管理平臺的安全質量管理

基于BIM平臺的安全質量管理是通過集成管理平臺的安質管理模塊，實現項目安全質量管理。第一步利用移動客戶端(APP)實現實時數據采集(巡檢)、處理(整改、驗證)。第二步利用數據管理整合平臺(Web)完成系統基礎數據初始錄入、采集數據分析處理、成果數據分類統計、多條件篩查、預警數據生成與發送及二維碼信息生成與讀取等。第三步利用三維BIM模型顯示端(Naviswork)輸出成果信息，并對既有信息進行對比分析，最終提出安全質量問題及隱患的解決方案，如圖18-20所示[8-9]。

圖18 BIM集成管理平臺的安全管理界面

圖19 BIM集成管理平臺的質量管理界面

圖20 三端一云系統架構示意圖

4.3.1 移動端應用

項目安全巡檢員登錄管理系統，采取視圖模式，選定在預先在Web平臺已載入的施工圖紙，核對施工內容是否滿足要求，如存在安全質量問題，對問題點進行標記，根據問題類型確定相應管理分類，對需記錄問題進行定位，簡要描述，同時可以通過文字、拍照、錄制語音方式對相關問題進行記錄。記錄完成后可采用實時上傳與離線存儲、后臺上傳(不受施工跟現場網絡限制)兩種方式將記錄問題存儲在Web平臺、以便后續數據調用編輯與分析處理，如圖21所示。

圖21 APP端數據采集操作流程

項目施工負責人在收到巡檢員已上傳的安全質量問題，通過查看問題描述及說明，可準確定位問題點，通過記錄單形式將問題下發給作業班組，同時確定整改采取相應措施及辦法；施工負責人負責落實問題整改情況，直至問題整改完成，將整改問題完成說明(含簽字)掃描件上傳至管理平臺，如圖22所示。

圖22 手機App端整改操作流程

項目安全質量專職管理人員負責對施工負責人安全質量問題整改落實情況進行復核，確定該項問題整改完成，逐一銷項，如圖23所示。

圖23 手機App端驗證操作流程

通過對數據采集、整改、驗證流程管理，項目安全質量管理記錄隨之形成有效管理文件，其作為項目安全質量管理追溯性的重要依據，為后續施工安全質量問題統計、分析及持續改進提供了重要的指導依據。

為更好地應用于現場施工管理，項目工程技術及安全質量管理人員在施工前將涉及施工中的施工圖紙、施工方案、施工交底及相關施工信息等施工資料上傳至管理平臺，同時通過二維活碼隨施工進展動態錄入更新信息。在施工管理過程中，施工人員即可隨時通過掃描二維碼實現施工信息的隨時調用，達到施工過程數據動態實時的有效管控，如圖24-26所示。

圖24 手機App端二維碼掃描操作流程

圖25 工程資料及儀器設備信息管理

圖26 實體質量與物資管理

4.3.2 Web端應用

Web平臺安全質量管理流程同App端管理流程相同，均可實現數據交互，同時Web平臺可以對App端問題進行編輯及優化處理。通過巡檢員、施工負責人及驗證人三個角色實現安全質量的全過程盯控，如圖27-36所示。

圖27 巡檢員創建新問題

圖28 生成問題整改單

圖29 系統發出整改通知單

圖30 打印整改通知單

圖31 整改負責人回復整改

圖32 整改完成

圖33 驗證人登錄

圖34 驗證人驗證通過

圖35 驗證人上傳存檔

圖36 審批查閱

4.3.3 模型端應用

利用集成管理平臺的Navisworks模型端可根據整改問題情況與原始模型設置進行對比，提取模型數字化信息，為安全質量問題及隱患排查、整改提供數據支持。通過BIM模型中顯示的不同顏色的問題及隱患點，可直觀分析問題點分布頻率高發區域等信息，對項目重點管控提供了數據依據，為提高項目整體安全質量管控具有積極意義，如圖37所示。

圖37 模型端查看質量、安全問題記錄

基于BIM管理平臺的安質管理的技術亮點在于可以對項目近期(日、周、月)發生的安全事故隱患進行大數據分析，自動篩選出最大危險源、頻發問題、一般問題，并將相關安全質量問題數據分析結果進行預警，提醒項目管理人員有針對性地進行管理。

4.4 基于BIM平臺的成本管理

基于BIM平臺的成本管理實現了房地產企業、施工企業按照BIM模型進行工程結算:雙方按照BIM模型進行計量，施工損耗按照企業定額進行估算(諾德一號項目量損耗確定為3%，即在模型量上增加3%作為結算工程量)；具體措施為：將集成管理平臺中的成本管理模型與廣聯達BIM平臺對接，將設計BIM模型(建筑、鋼結構、機電、幕墻)進行集成，形成集成成本模型；將工程量清單導入5DBIM平臺，按照施工分區與BIM模型進行關聯，實現成本信息可視化查詢。

施工過程中，雙方按照深化后的BIM成本模型進行工程量計算，并上傳至管理平臺，實現成本管理數據的自動更新，如圖38-40所示；變更管理以“誰發起，誰負責”的原則進行變更與算量，并將變更后的成本數據上傳到管理平臺進行登記[6,9]。

圖38 BIM成本管理模型

圖39 BIM成本模型與工程量清單相關聯

圖40 BIM成本模型與工程量清單相關聯

將施工分區的實際進度進行錄入，實現進度與成本信息與模型關聯；完成現場實際進度錄入后，BIM管理平臺可自動生成用于驗工的分部分項措施項目計價表；最后依照管理平臺進行月度驗工計價，并自動生成驗工計價表進行書面確認，如圖41所示。

圖41 進度信息與成本模型相關聯(按施工分區)

通過BIM平臺實現模型與成本數據動態關聯，系統會根據錄入的施工進度計劃自動得到資金流曲線，實現項目成本的動態管理。根據錄入的實際完成情況，系統自動計算出本月的已完成的工程量、自動與計劃工程量進行對比、生成實際月計價清單。清單關聯簡單、快速、不需要二次及多次人為分解清單，提高了成本管理的效率，如圖42-43所示。

圖42 計價清單與BIM成本模型相關聯(按施工分區)

圖43 利用BIM模型進行驗工計價管理

4.5 基于BIM管理平臺的進度管理

基于BIM平臺的施工進度管理是采用集成平臺的進度管理模塊，以BIM模型和Project項目進度計劃數據為基礎，結合輕量化的BIM模型進行形象的展示，如圖44所示；通過建立進度審批制度，實現項目進度管理的網上快速審批，自動識別滯后工序，并及時發出預警[10-12]。

編制項目進度計劃：隨著月度實際進度的上傳，項目的實際進度與總進度計劃形成的對比情況將以甘特圖的方式展示到這里。藍色條代表任務實際進度，黃色、橙色、紅色依次代表不同級別的任務超期，如圖45所示。

圖44 BIM集成管理平臺的進度管理界面

圖45 進度計劃導入管理平臺

施工單位上傳進度計劃，諾德地產進行審批。在查詢結果中可了解計劃的類型、時間、提交人、審批人、審批狀態等，如圖46所示。

圖46 進度計劃審批

進度計劃對比包含總進度對比和月度進度對比。勾選“預警篩選”可在甘特圖中篩選出超期的任務，點擊“刷新”可將超期任務相關的構件在模型中用紅色標注出來，如圖47所示。

圖47 進度延遲預警

可在管理平臺中選中預警任務，如“樁基施工”，點擊“生成預警報告”，彈出報告表單，根據實際情況填寫表單，點擊“生成”，文件也會保存至系統，如圖48所示。

圖48 進度預警報告

施工單位簽收預警通知后，組織對相應項目進行檢查落實，并組織對延遲的分項工程進行搶工，如圖49所示。

圖49 進度預警通知的處理

當施工單位對進度預警的任務進行處理，達到諾德地產公司要求后，申請消除預警任務，如圖50所示。

圖50 進度預警的消警處理

諾德地產對項目申請的消警進行檢查審核，當滿足進度要求后，進行任務消除，如圖51所示[13-14]。

圖51 進度預警的檢查復核

5 總結

(1)項目管理以BIM管理平臺作為管理工具，在BIM集成管理平臺上集成“設計管理”、“成本管理”、“進度管理”、“安質管理”、“物資管理”等內容；建設、設計、施工方、監理方可以在管理平臺上基于模型進行協同管理；實現了信息共享，極大提高了管理效率；

(2)采用BIM模型進行項目的成本管理，對驗工計價、變更管理起到了很好的管理效果，需要繼續深入研討應用標準，形成制度性管理要求，提升項目成本的信息化管理能力[15-16]。