施工企業BIM技術與信息化運用研究與展望

劉力

摘要：如今，以互聯網+、BIM、云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能為代表的數字技術得到快速發展與廣泛應用，BIM已經并將繼續引領建設領域的信息革命。伴隨著BIM應用點的逐步推廣，建筑業的傳統架構將被打破，一種以信息技術為主導的新架構將取而代之。文章結合安九鐵路與北京新機場高速公路BIM協同辦公實例，介紹作為施工單位的項目部如何利用互聯網+BIM技術創新管理模式，建設數字化工地，推進管理升級，主動適應信息化管理要求。該技術的采用，可有效提高崗位人員工作效率，消除項目各方溝通壁壘，輔助管理層經營決策，從而實現項目精細化管理和企業集約化經營，頗具類似項目管理借鑒。

Abstract： Today， digital technologies represented by Internet+， BIM， cloud computing， big data， Internet of Things， mobile Internet， and artificial intelligence have been rapidly developed and widely used. BIM has and will continue to lead the information revolution in the construction field. With the gradual promotion of BIM application points， the traditional architecture of the construction industry will be broken， and a new technology-led architecture will replace it. This paper combines the example of BIM collaborative work between Anjiu Railway and Beijing New Airport Expressway to introduce how the project department as a construction unit can use the Internet + BIM technology innovation management mode to build a digital chemical industry， promote management upgrades， and actively adapt to information management requirements. The adoption of this technology can effectively improve the work efficiency of the post staff， eliminate the communication barriers of all parties involved in the project， and assist the management decision-making， so as to achieve refined management of the project and intensive management of the enterprise， which is similar to project management.

關鍵詞：互聯網+BIM技術;云計算;大數據;人工智能

Key words： Internet+BIM technology;cloud computing;big data;artificial intelligence

中圖分類號：TU17 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）08-0170-03

0 ?引言

黨的十九大提出數字經濟、建設數字中國，數字化已上升為國家戰略。盡管建筑業的數字化轉型處于探索階段，但BIM技術的興起給建筑業帶來的變革確實有目共睹。為加快推進BIM技術運用，促進BIM技術與綠色建筑，建筑產業化的深度融合，實現建筑業轉型升級，國家部委和省市政府先后頒發了關于BIM推廣運用的系列政策綱要和意見，逐步明確了BIM技術在工程建設中運用的具體步驟和計劃，落實了BIM專項費用的出處，為BIM技術的快速推廣運用提供了堅實基礎，可以預見未來三至五年內，BIM技術將快速運用至工程的全過程管理。

如今的BIM技術已經不只是簡單的三維模型，而是將進度、成本、質量、安全等所有施工信息及數據與模型關聯，實現施工現場數字化、精細化的一種新型施工管理模式。在三維技術的基礎上，全面集成工程的信息化、智能化、協同化等特點，減少信息傳遞過程中的信息丟失，提高規劃、設計、施工、運維等各生命周期中的質量和效率，提升科學決策和管理水平，最終節約成本，提高工程質量，可以說當前掌握了BIM技術，就掌握了未來幾年工程技術創新的制高點。公司深知BIM技術作為我國施工行業創新發展的重要技術手段，其運用和推廣在施工行業的科技進步與轉型升級過程中占有不可估量的作用，同時也給施工行業的發展帶來強大推力，制定了BIM技術與信息化2018～2020滾動規劃。規劃提出要積極利用互聯網+、大數據、云計算、移動互聯、BIM以及物聯網等新的IT技術，實現數據驅動、信息互通、知識共享，推動信息化深度應用，加快構建自上而下、橫向協同、運行有序的信息化系統，努力提高信息化應用水平，著力將信息化打造為企業核心競爭力，促進公司管理效率和創新能力的提升。

1 ?發展指導思想及技術路線

政策引導，企業主導。公司統籌規劃，研究出臺推動BIM技術應用的政策措施和技術標準，形成有利于新技術應用發展的基礎建設環境。充分發揮建設、設計、施工、監理、咨詢等市場主體主導作用，培育供需市場，通過市場競爭機制，提高BIM技術在基礎建設項目全壽命周期的應用水平。

標準先行，重點突破。BIM標準是BIM技術應用的基礎，在充分借鑒國內外BIM應用經驗的基礎上，建立企業基礎建設BIM標準體系，同步開展基礎建設各專業BIM技術科研攻關，突破BIM技術應用關鍵技術。

精選平臺，高點起步。培養一批具有一定創新能力的專業人才，選擇在BIM領域擁有成功經驗合作方聯合研發，保證所選擇的平臺和軟件在三維設計方面具有優質基因，成熟開發，支持統一網絡數據庫，支持基礎建設BIM標準實施，形成基礎建設構件資源庫，建立基于BIM技術的企業工程管理平臺。

整體規劃，分布實施。根據基礎建設行業的特點和發展現狀，制定BIM技術在企業基礎建設領域的發展規劃和分階段目標。以試點示范為先導，逐步培育和規范應用市場和管理環境，分階段有序推進BIM技術。BIM研究需要立足實際需求，追求價值最大化，深入挖掘施工階段階段的不同應用價值點，分難易程度、價值大小逐步實現。

2 ?構建企業級WBS工序字典

WBS是以可交付成果為導向，對項目要素進行分組，將項目各種工作分解成可獨立完成的任務單元，WBS是項目管理的一個標準化工具，創建WBS是把項目交付成果和項目工作分解成較小的，更易于管理的組成部分的過程。其構成因子包括：

結構化編碼——通過編碼建立計算機能夠識別的樹形結構，將WBS徹底結構化;

工作包——即WBS最小單元，即最小的“可交付成果”;

WBS元素——即樹形結構的各個節點，代表具有隸屬/匯總關系的“可交付成果”;

WBS字典——對WBS元素的標準定義，即與工作相關內容的統一的詳細描述。

WBS工序分解是以工程項目可交付成果（即工程實體）為導向、對項目形象進度項、收入清單、分包工序、物資需求等進行分組，把項目工程量相關的各項業務工作分解成可以獨立完成的“工作包”（即數量管控單元），并通過工程量復核和工作關聯，實現項目進度管理、產值統計、分包管理、物資采購、成本核算等業務的深度融合。

工程項目WBS工序分解的主要內容有：①通過結構化編碼，把工程項目一層層向下分解到最小數量管控單元，建立樹形結構;②通過掛接，把形象進度項、合同清單、分包工序、物資需求等標準項掛接至WBS樹形結構，形成工程量相關各業務與WBS工序之間的關聯關系，同時生成工程量計算模板;③通過算量，按照數量管控單元和工程量計算需求算量，然后把計算結果代入WBS樹形結構，實現數據集成，便于后期以簡單的形象進度統計代替復雜的工程量統計和數據匯總分析;④通過電算和信息化手段，快速提取進度管理、分包管理、驗工計價、物資計劃、成本核算等業務數據，大幅度提高項目業務處理效率，同時為企業數量控制和價格監控工作創造條件。

企業層面，制定WBS標準，服務項目，積累數據，形成企業經營生產、成本、安全、質量大數據。項目層面以WBS工序分解為基礎，分解項目管理單元，統一管理顆粒度，實現橫向各業務管理域的“穿透”。實現進度貨幣化，讓進度可控、項目成本分解到責任單元、分包量可控、材料量可控、質量預控、安全預控。

3 ?整體架構

我公司BIM技術運用主要聚焦在建造階段，以進度管理為主線，經濟為核心，WBS（BIM模型構件分解）為載體，APP為采集手段，通過云+端為企業及項目各個崗位及時提供模型及信息數據。通過工程數字化管理實現現場工業化及工廠工業化，使圖紙細化到作業指導書，任務排程最小到工序，工序工法標準化，將工程建造提升到工業制造的精細化水平。通過基于工序級末位計劃，實現施工全過程的精細化管理，將工廠生產與現場生產相融合，形成“廠場一體化”的數字生產線，實現全生產鏈的協同與柔性生產，通過對施工現場“人、料、機、法、環”等各關鍵要素的全面感知與實時互聯，并與云端的虛擬工地相互映射，構建虛實融合的智慧工地。（見圖1）

4 ?BIM技術研究和應用成果

4.1 安九鐵路BIM協同平臺

安九高鐵是國家“十二五”規劃的重點項目，設計速度350km/h。重難點工程有馬尾山隧道，具有斷層、巖溶和人為坑洞等不良地質條件，橋梁黃梅鎮跨滬渝高速公路特大橋跨越既有高速公路，安全風險高、施工難度大、線路里程長、合龍精度要求高。為了促進項目標準化管理，提升數字化管理水平，項目以實施階段的全過程，全方位信息化管理為總體目標，從設計管理、技術管理、質量管理、安全管理、進度管理、物資管理、現場監控等多方面廣泛開展BIM技術應用。將項目管理轉變為一種按需服務，可以安全地向任何地點任何用戶提供管理互動，切實提升項目管理效率和水平。推動鐵路工程建設逐步從機械化向信息化、智能化方向邁進。

4.1.1 設計管理

將二維圖紙、設計變更等信息與三維模型進行了關聯，具備可視化設計交底。技術管理人員可方便快速地通過個人、PC、手機、ipad筆記本電腦查閱圖紙、變更信息、效果圖和視頻，高效的輔助現場施工。

4.1.2 技術管理

在平臺中建立了統一的技術管理體系，實現了開工報告、施工組織設計、施工方案、施工工藝、作業指導書等技術資料的上傳、審批、存檔及調取。

4.1.3 質量管理

將檢驗批、工序卡控等與模型直接關聯，并精確到具體工程部位，實現卡控過程留痕，并可以直接調閱，同時將檢驗批的狀態與進度設置了邏輯關系，實現了進度的自動生成，提高了調度效率。

4.1.4 安全管理

針對巡查中出現的安全問題，管理人員可在平臺上提交帶文字、照片描述的巡查記錄，并推送給責任人責令整改，所有發起的問題在完成整改前均會在BIM模型中的相應工程部位加以警示，必須達到整改完成以后才會消失。形成閉環管理，同時保留整個過程記錄，做到過程留痕。

4.1.5 進度管理

Project等各類施工計劃可上傳并關聯至BIM模型平臺上，實現模型上的每個構件均有相匹配的計劃，可對施工組織計劃進行仿真模擬，輔助計劃的編制和復核。通過指定時間段，可以查看到當前實際進度與計劃的對比情況，在模型中以不同顏色，直觀反應出提前、正常、滯后三種狀態。

4.1.6 物資管理

通過進度計劃與物資供應的匹配，可隨時調取并形成實際的物資供應計劃，精準指導物資采購與供應，基于實際物資管理模式，按照材料進場至使用完成等7個步驟，以二維碼為載體，將物資流轉過程中的信息進行記錄與保存，實現材料與結構物的相互追溯，幫助管理者全面掌握物資使用情況。

4.1.7 現場監控

項目重要部位設有監控攝像，通過安九BIM平臺，可直接快速接入到現場監控點。

4.2 北京新機場BIM協同平臺

作為“新國門第一路”的北京新機場高速公路，是北京新機場外圍配套“五縱兩橫”骨干交通項目的重要組成部分，建成后將有利于提升北京新機場服務水平，對于促進新機場臨空經濟區發展，完善京津冀區域綜合交通運輸體系，推動京津冀協同發展具有重要意義。我公司承建的北京新機場高速公路四標，全長2936米，線路連續上跨或下穿多條交通大動脈，以及下穿現況高壓走廊路線，合同工期16個月，總造價3.46億元。

北京新機場高速公路項目利用BIM平臺輔助施工中的各項管理，包括進度跟蹤管理、資源管控、質量安全管理、施工資料管理、BIM集成看板等應用。通過將成本、進度信息與BIM模型的關聯，形成資源需求的曲線分析，對現場資源進行管控，輔助現場物資管理、采購計劃管理和結算管理。項目在整個施工過程中，項目制定對應的BIM應用架構與流程，發動全員參與的積極性，將BIM模型充分應用到施工管理的過程中。

4.2.1 場地布置

針對現場場地狹小，通過建立各個階段施工現場總平面圖布置BIM模型，對總平面進行與規劃、預布置工作，結合模擬施工調整布置，使得項目場地空間布局科學合理減少二次搬運，對項目安全施工以及對外形象進行初步的把控。同時快速形成施工現場的數字化呈現，利用BIM模型快速輸出各階段的二維圖、三維圖、各階段的臨建材料量及施工現場數字版的航拍視頻。

4.2.2 GIS+BIM模型

基于BIM模型與Infraworks和Google Earth的交互（BIM+GIS展示），實現三維可視化模擬施工線路與周邊環境的相互關系，為施工決策提供幫助。

4.2.3 碰撞檢查

項目部將復雜節點進行1：1精準模型建立，以三維可視化的形式將圖紙中的二維復雜節點向現場施工作業人員進行展示，方便人員理解與現場施工。同時將不同專業的信息模型進行協同審查和碰撞分析，優化工程設計，減少在項目實施過程中錯誤和返工的可能性。

4.2.4 可視化交底

通過三維建模讓工程技術人員在建模的過程中直觀掌握了解設計意圖，更加深刻得理解工程內容。利用BIM輔助施工方案的編制，將施工方案以三維可視化的方式展示，同時結合動態模擬，實現工藝流程的三維交底，讓交底技術成為真正看得見、看得懂、記得住的施工技術，即便是從未接觸過的新員工們都能夠對整個施工流程、技術要點和施工注意事項一目了然。

4.2.5 施工方案輔助

作為“新國門第一路“的北京新機場高速公路，線路連續上跨或下穿多條交通大動脈，以及下穿現況高壓走廊路線，施工難度極大，項目部利用BIM可視化、信息化、協同性的優勢，輔助策劃方案的編制。基于BIM技術的“三線四橋”施工模擬，項目提前對方案進行優化，驗證施工方案的合理性，檢查方案的不足，協助施工人員充分理解和執行方案的要求，并對全過程施工進行協同管理。轉體過程中，發現碰撞點，制定合理化方案并進行論證，提前解決轉體橋梁與接觸網的碰撞問題。

4.2.6 施工進度模擬

針對工期控制難點，通過WBS將模型與進度快速關聯，模擬工程建造過程，對施工進度分析，優化工期。現場管理人員通過移動端采集項目各關鍵節點形象進度照片，與按進度計劃模擬的三維模型實時對比，隨時校核進度偏差，加強項目管控。

4.2.7 智能監測

項目部自主研發轉體智能監測平臺（如圖2），將轉體實施過程中的應力、應變等監測數據實時反饋到BIM平臺，通過BIM模型反映轉體實際情況，并將轉體過程的所需數據集成，并結合模擬的實際周邊環境情況，對轉體過程進行動態監測和提前預警，保障“三線四橋”的施工。2018年12月2日2時，由公司承建的北京大興國際機場配套交通工程“三線四聯”轉體橋，完成上跨京滬鐵路高難度轉體動作，分別與遙相呼應的鐵路對岸線路精準對接，從而將通往大興國際機場的“咽喉要道”全部連接貫通。四座橋梁在同一區域一次性同步轉體成功，創造了國內外大跨度橋梁集群式轉體施工新紀錄。

5 ?展望

BIM技術應用本質是以信息化為驅動，結合可視化的界面互動、規范化的管理流程、標準化的管理體系，提高了我公司基礎建設項目管理水平。數字化的BIM正在通過大數據、云計算、物聯網、高精度測量等技術的對接和深度融合，向著智能化的方向快速演進。可以預見的未來周期是智能建造的時代。BIM也將成為智慧城市的大數據基礎，每一個真實的建筑，都會在數字化的虛擬平臺上同步運行管理，每一個建筑的建設都將會更加的精細化和透明化，就像制造業數字化生產的今天，BIM就是我們建筑業的未來。

參考文獻：

[1]王婷，肖莉萍.基于BIM的工程運營管理信息系統架構研究[J].建筑經濟，2015（05）.

[2]張洋.基于BIM的建筑工程信息集成與管理研究[D].清華大學，2009.

[3]楊芳.建筑工程項目信息化管理的研究[D].天津大學，2013.