BIM技術在EPC工程項目中的應用

孫利波，劉濤，胡亞東

1 引言

近年來，國家和地方政府出臺了多項政策，大力推廣普及BIM技術在建筑業的應用。BIM技術的核心是信息的輸入、交互、提取、管理和應用。3D模型是信息的載體，4D、5D、6D是產品全生命周期信息的延續和應用，也是BIM的效益所在。

目前國內外的BIM技術已經進入飛速發展的階段。歐美國家起步比較早，BIM技術被廣泛應用的同時也孕育了多個軟件平臺，例如Tekla、Autodesk、Solibri等。我國雖然起步晚，但BIM發展趨勢已經明朗。企業開始加速挖掘BIM相關的數據，聚焦BIM在工程量計算、投標決策等方面的應用，并實踐BIM的集成項目管理、后期維護等[1-3]。

隨著工程總承包市場的發展，業務競爭也越來越激烈，承包商通常以削減利潤的方式，低價中標獲得工程項目施工權。同時，由于傳統二維CAD圖紙設計時代，工藝、建筑、結構、機電等各個專業的設計工作相互獨立，缺乏精準有效的溝通與協調，造成設計內容反復修改、施工經常返工、建造成本上升、資源浪費嚴重，因此迫切需要采用BIM技術手段提升公司的設計質量、效率和工程建設管控能力，實現降本增效。基于BIM大數據的BIM平臺是貫穿項目實施各部門各階段信息孤島的高效手段，是信息化管理體系的必然選擇。

2 BIM平臺需求分析

2.1 公司實施BIM管理平臺前的信息化情況

公司在實施BIM管理平臺前有多個信息系統，盡管各系統在其各自應用范圍內使用效果良好，但是從整個公司信息化管理來說，存在以下問題：

（1）數據格式多樣，異構數據整合難：數據來源廣泛多樣，種類繁多，對大量異構數據的整合和管理是突出難點。

（2）各系統割裂、分散：企業各信息化系統大多是各自獨立的，各系統間無法直接進行數據交換。由于各系統之間的數據無法直接共享，項目人員在進行業務處理時，需人工重復輸人大量的冗余數據，這不僅增加了工作負擔，造成大量冗余存儲，也容易因操作失誤或數據并行修改導致數據沖突。

（3）信息化管理及決策水平低：盡管企業已經擁有若干信息化系統，但其應用范圍仍以單個業務的應用為主，嚴重依賴從業人員的經驗，項目和項目之間的共性需求難以發現，各項目間的共性知識和規律無法積累，難以有效積累工程知識、提高信息化管理和智能決策的水平。

2.2 BIM平臺關鍵需求

針對上述問題，BIM平臺要解決以下關鍵需求：

（1）實現基于BIM數據的EPC工程全生命周期內信息協同共享。

EPC工程全生命周期內，從前期投標到最后項目交付運維，數據來源多，數據結構各異，BIM平臺要實現各類信息系統的整合。建設針對EPC工程項目的全過程數據模型，實現項目過程數據共享，減少數據的重復錄入。

（2）EPC工程項目運行過程中，也會涉及到和業主、供應商、分包商等進行數據交互，BIM平臺要能實現數據按分類、權限等的流轉，如圖2所示。

圖1 BIM數據協同共享

圖2 數據流轉

（3）大數據分析。BIM平臺海量數據積累以后，包括設計模型信息、工程項目業務信息、與業主供應商分包商交互的文檔信息等，需要采用大數據挖掘技術，實現數據的價值，為企業的發展提供決策支撐。

3 公司BIM平臺規劃及實現方式

3.1 BIM平臺規劃

結合公司信息化現狀和BIM平臺發展需求，公司BIM平臺（如圖3所示）包括了BIM數據庫層、BIM應用支撐層、應用集成層（界面集成、數據集成、用戶/權限集成）、業務管理層、大數據分析層（項目收付款、進度、資金流等）、用戶層（領導層、職能部門層、項目實施人員、業主層、分包商層等）[4，5]。

（1）BIM數據庫：用于存儲各類數據；

（2）BIM應用支撐層：用于支撐BIM平臺的運行；

（3）應用集成層：集成公司其他業務系統；

（4）業務管理層：通過BIM平臺管理公司業務流程；

（5）大數據分析層：用于對數據進行統計分析及領導層決策；

圖3 數據庫架構設計

（6）用戶層：用于不同的用戶登錄查看不同的數據。

BIM平臺架構具有通用性、擴展性和靈活性。通用性是為不同的項目管理模式和組織架構提供統一的接口，適應公司業務發展需求和組織結構的變動；擴展性是為了過程中能夠保證各模塊數據的相對獨立性，降低模型間的相互影響；靈活性是為了在數據存儲、接口開發、流程配置上具有可調整和定制性。

3.2 BIM平臺實現方式

（1）BIM開發模式

采用ASP.NET、JAVA等結合工作流引擎、報表工具等建立公司BIM平臺。

（2）數據庫設計架構

數據庫設計架構如圖3所示，實現公司業務鏈數據，以及與其他平臺的交互數據。

（3）數據維護

包括建設BIM中心數據庫的容災容錯、數據庫的定期備份機制、BIM主數據庫與相關系統（PEC、財務）間數據連接及共享方式。

4 BIM平臺在天津院的應用案例展示

4.1 BIM平臺功能框圖

針對BIM業務需求，BIM平臺主要有市場管理、設計管理、工程管理、運維管理、供應商協同、完全管理以及系統管理等功能模塊（如圖4所示）。

（1）市場管理模塊包括市場開拓、市場投標、合同簽署、項目統計等功能，統一進行網上記錄、審批和維護，可掌握每項業務各個階段的進度完成情況、預計成交額、拜訪記錄等信息，并提供各項分析報表，為企業強化或調整銷售策略提供依據。

圖4 BIM平臺功能框圖

（2）設計管理模塊包括項目管理、網上審批和模型上傳等，在平臺上實現了部門任務分配、績效分解、項目任務分解、完成進度查詢以及基于3D的模型審查、圖紙存檔記錄等功能。

（3）工程管理模塊包括項目策劃、4D5D模擬、進度管理、施工管理、費用管理及質量管理。實現了項目經理對項目的管理策劃；通過輕量化模型實現了可視化虛擬施工；能夠及時對工程項目進度進行反饋和監控；通過移動互聯技術實現現場物資入庫、出庫管理；通過可視化流程保證項目費用和成本的精細化管控。

（4）運維管理模塊提供可視化的生產管理和運維平臺，將三維模型、信息屬性、監測數據等有機結合，實現三維可視化動態設備管理；實現遠程調試、監控、協助和遠程維護；實現區域化多工廠備件統籌計劃，提高效率，降低成本。

（5）供應商協同模塊為合作伙伴提供了一個高效的協同商務平臺，通過在線協作，減少了人工費用；實現了掃碼系統在裝箱管理的應用，減少了企業方的入庫工作量；實現了電子開票與電子對賬的應用，提高財務透明度。

（6）安全管理模塊圍繞人員、設備、流程、環境等項目各環節的接入，通過硬件設備的監控及數據采集、平臺的統計分析及業務處理的閉環流程，滿足項目人員、勞務人員、企業及集團等多維度用戶的使用。

（7）系統管理模塊用于平臺管理人員對平臺進行管理維護、統一設置組織機構并分配功能權限；同時，用于平臺開發人員對平臺功能進行開發和擴展。

4.2 主要功能展示

4.2.1 Web端

系統主界面如圖5所示，用戶登錄后能夠看到個人待辦事項、已辦事項、相關消息等。根據權限設計，個人能夠看到相應模塊功能，進行相關數據查詢、提交、審批等。同時根據業務需要，開設了業主訪問端口、供應商訪問端口、分包商訪問端口，實現了數據間的實時傳遞和交互，也保證了數據的準確性。

4.2.2 APP端

圖5 BIM平臺主界面

隨著移動互聯網技術的發展，移動端APP的應用對BIM數字化具有顯著的好處。可在APP上錄入信息，數據直接返回管理平臺統一匯總，提高了發運工作效率。查詢時，通過APP即可查看所有數據，方便快捷，提高了查詢效率。系統主界面如圖6所示，APP端主要實現了以下功能：

圖6 APP主界面

（1）掃碼功能，方便供應商在裝箱、物流等環節的出入庫管理；

（2）發起流程和待辦任務功能，工作人員可隨時隨地，高效完成流程的審批全過程；

（3）人員管理功能，提供員工簽到、定位、工作日志填寫等功能；

（4）國際化功能，提供中/英文版本，根據工作需要實現自由切換；

（5）施工現場設備安裝工人可將現場數據傳回管理平臺，為項目高效運行提供數據支持。

5 結語

本文結合天津院BIM平臺的關鍵需求對BIM平臺規劃、BIM平臺實現方式（包括開發模式，數據庫設計計及維護方法）、BIM平臺功能等進行了詳細論述。通過BIM平臺的建立及應用，大幅提高了工程預算、工程管理和采購物流的精細化控制。