基于信息協同和數據集成的大型工程項目智慧建設
——以深圳國際會展中心為例

丘 濤 劉振新2 劉 鑫3 溫育希

(1.廣州珠江工程建設監理有限公司，廣州 510060； 2.廣州優比建筑咨詢有限公司，廣州 510060； 3.中國建筑股份有限公司，北京 100029)

1 項目概況

1.1 項目簡介

位于珠三角廣深澳核心發展走廊的深圳國際會展中心，是深圳市布局深圳空港新城“三城一港灣”的核心建筑。項目以三個一流“一流設計、一流施工、一流運營”為建設目標，打造出國際一流的會展中心，其中一期總建筑面積160萬m2，包含18個2萬m2標準展廳、1個4萬m2展廳、兩個登錄大廳、一條南北向約1.7km長的中央廊道及11棟附屬建筑，東西向寬為540m。一二期建成后將是全世界最大的會展中心，如圖1。

項目智慧建設以業主主導、監理方統籌、咨詢方策劃、總包方實施、設計方、分包方共同參與。本項目對多家參建單位信息實現有效協同，多個信息化系統數據實現集成，實現智慧化建設與項目管理有機結合，過程高效，效果良好。

圖1 深圳國際會展中心效果圖

1.2 項目管理重難點

(1)工期緊、計劃管理難度高。項目體量大、單體多(含展廳、登錄大廳、中廊及附屬用房等)、工期短(30個月)，按期完成合同范圍工作內容難度大。

(2)建設參與方多，項目施工階段除業主、施工總承包、設計、監理和咨詢單位外，還包含幕墻、機電、精裝、園林等約35家分包單位； 多專業穿插施工，包括土建、機電、鋼結構、幕墻、精裝、園林等專業穿插施工，管理協調難度大。

(3)總平面布置及交通組織難。總平面布置難度大：工期緊且大面積同步施工，需布置大量加工場、堆場； 交通組織難度大：周邊同期施工工程多(地鐵、市政路、管廊、河道等)； 土方外運及材料運輸車輛進出場密集； 施工機械多。

(4)安全生產、文明施工管理難度大。勞動力多(高峰時期建造人數2.5萬人)、大型機械設備多(履帶吊、塔吊、汽車吊等共321臺大型機械設備)，鋼結構、幕墻、機電工程等大跨度、高空作業多，安全管理難度大； 周邊同期開發建設工程多，包括地鐵、高速路、下穿隧道及管廊等，安全風險因素多； 場地開闊、空曠且臨海，雷雨、臺風影響大； 項目定位高，文明施工標準高。

(5)質量要求高。政府對質量目標要求確保深圳市及廣東省優質工程獎、鋼結構金獎、同時創“魯班獎”。

2 項目智慧化管理框架

2.1 管理架構

基于項目特點與重難點分析，本項目建立信息管理中心，以管理中心為核心，基于信息協同與數據集成，整合項目業主、監理、施工、設計等各參建方的生產管理數據、目標管理數據和圖紙、模型、文檔數據等數據信息，實現項目智慧建設，項目組織架構如圖2所示。

圖2 深圳國際會展中心(一期)智慧建設管理架構

由于項目參建方比較多，而且存在進場時間差，為提高信息協同效率，項目基于擴展性強的矩陣管理結構制定中心組織模式與人員配置，如圖3。該模式優勢在于能夠隨時加入新進場單位人員的同時不改變基本形式。各專業信息管理組員同時服務信息管理中心的自身單位，有自身單位對數據信息需求的敏感性，能有效地提高信息協同效率。

圖3 項目信息管理中心組織模式

2.2 實施流程

深圳國際會展中心(一期)項目智慧建設分三個階段實施：策劃、組織、實施，如圖4所示。

圖4 項目智慧建設實施過程

策劃階段先對項目信息化、智慧化需求進行分析，以確定管理目標和管理機制。組織階段要求各參與方組建信息管理中心，確定各參與方與管理中心的管理職責和管理流程。實施階段包括數據信息的采集、整合、分析然后輔助決策，如此循環，整個過程以合同、制度、規范、標準等管理文件和軟硬件、平臺等信息化智慧化工具為管理和技術支持，全過程需進行必要的培訓。

信息管理中心參考各類規范與技術類文件，結合項目特性編制《深圳國際會展中心數據信息協同管理標準》、《深圳國際會展中心智慧工地建設方案》、《深圳國際會展中心數據信息管理中心建設方案》、《深圳國際會展中心BIM應用標準》等項目規范性文件，如圖5所示。

圖5 項目智慧建設方案與標準

2.3 實施內容

(1)建立信息協同管理與數據集成管理機制。項目建設參建單位不僅多，而且各單位辦公并不在同一區域，圖紙、模型、文檔等資料種類多、項目每日產生的數據量大，同時項目數據安全要求高，為便于統一有序的管理，需要基于一個安全、高效的協同平臺上建立各方參與的協同管理機制，如同時，項目各單位應用多種信息化手段、信息系統，現場數據的采集、集成與分析是智慧建設重要組成部分，建立數據集成管理框架，實現項目數據采集的實時性、真實性和完整性，是項目實施科學管理的關鍵。

圖6 信息協同管理機制

(2)基于移動應用端的質量安全巡檢系統應用。質量安全巡檢系統以移動App為現場應用工具，如圖8所示，以現場質量、安全問題實時拍照、記錄、同步上傳為數據采集，系統內實時通知問題整改負責人，相關人員準確定位整改，系統后臺匯總數據，問題自動統計分析，整改單、通知單等報告一鍵生成。對施工過程中的生產行為與安全狀態實施具體、實時、有效的“事前預測”、“事中管控”、“過程留痕”。

圖7 數據集成管理框架

圖8 項目質量安全巡檢系統流程與界面

(3)基于無人機的兩大應用。項目占地126萬m2，大跨度的全面管控工作是非常困難的。對此，項目應用無人機航拍技術對以下兩大方面進行管控：

1)進度巡檢：項目用無人機定期定航線拍攝，建立時間線上的縱橫向對比，結合進度亮燈管控制度，每周向項目各方發送進度報告，如圖9所示。

圖9 現場航拍進度對比圖

2)屋面檢漏和混凝土澆筑溫控：項目通過無人機搭載紅外熱像儀，可快速、大范圍地檢測影像內的溫度變化實現對項目大面積混凝土澆筑的溫控和金屬屋面、幕墻的密閉性監控，發現查找滲漏點，如圖10所示。

圖10 無人機紅外檢測

(4)基于BIM的綜合管理應用。項目充分利用BIM技術優勢，輔助項目與現場管理，包括：進行場平分析與排布，如圖11所示； 進行可視化溝通與可視化驗收，如圖12所示； 對施工方案和施工進度模擬，如圖13所示； 實現管線綜合排布與裝配式機房，如圖14所示。

圖11 深圳國際會展中心場平面模型

圖12 可視化溝通與可視化驗收

圖13 項目復雜施工節點、方案模擬

圖14 深圳國際會展中心裝配式機房實施過程

(5)基于多類信息技術的現場管控。項目現場為實現建設智慧化，還同時應用了群塔作業監控系統、TSP環境檢測系統、勞務實名系統、人員與車輛定位系統、鋼結構全生命周期管理平臺。

3 信息協同與數據集成管理

3.1 信息協同管理

經過對建設前期策劃分析，根據項目特點，項目依托奔特力公司的Projectwise(簡稱PW)信息協同平臺，結合項目管理模式，搭建項目協同管理體系，實現項目各單位間的信息高效協同。全建設過程中，PW信息協同平臺為工程項目的內容管理提供了一個良好的協同環境，可以有效地管理各種文件內容，并通過良好的安全訪問機制，改變傳統點對點的溝通方式，使項目各個參與方在一個統一的平臺上基于圖紙、文檔、模型協同工作，如圖15所示。

圖15 Projectwise信息協同平臺

基于PW實現項目信息協同，我們主要做了以下工作：

(1)協同平臺架構的部署

深圳國際會展中心(一期)項目專業多，參建單位多，并且分布在不同的城市甚至不同的國家。項目利用PW信息協同平臺，將各參與方的工作內容進行分布式存儲管理，保證了對項目內容的統一控制； 同時利用提供本地緩存技術，保障了異地協同工作的效率，有效解決了全過程項目管理中各參建單位的因地域問題而產生的能量耗散，如圖16所示。PW使用增量傳輸技術，可實現圖紙與建模工作的跨地域協同。

圖16 PW協同平臺架構的部署

(2)基于WBS的目錄結構分解和版本編號

我們基于項目的WBS(工作分解結構)，根據不同的業務范疇和信息類別制定多層級項目目錄，如圖17所示。制定各文件夾歸屬職權，規范各單位對相應文件模型圖紙信息的上傳規則。同時根據參與單位建立單位目錄，各單位有各單位文件夾的管理權限，供各單位各自使用。

圖17 基于WBS的項目目錄結構

(3)建立基于安全性的權限管理機制和使用考評體系

利用操作層與數據層是分離的原理，PW信息平臺從技術上有效提高了文檔、資料管理的可控制性和安全性，在收集分散的項目信息的同時，采用統一集中存儲的方式。同時，平臺有9種文件和文件夾權限控制，如圖18所示，平臺管理員根據項目各單位需求設置賬號和賬號組，根據文件夾內容和工作流程配置相應的權限管理體系，設置流程如圖19所示。

圖18 PW信息協同平臺權限

圖19 平臺權限管理體系設置流程

系統自動記錄所有用戶的操作過程，系統管理員實時監控每位用戶的登錄信息，保證項目安全性的同時幫助項目定期對各參加單位做工作考評。

(4)設置個性化搜索習慣和全文本搜索

PW信息協同平臺具有強大的檢索功能，使用方可根據己方需求，自定義屬性一鍵、快速、高效的查詢，檢索方式包括全文檢索以及工程組件索引。檢索條件可以進行個人保存，保證了查詢結果的實時更新，如圖20所示。

圖20 PW協同平臺個性化搜索設置

應用PW信息協同平臺，作為項目管理單位，我們有效解決了項目遇到的以下問題： 1)參建單位異地分布； 2)有效地實現管理各種動態的文件內容； 3)保障信息的高效傳輸與協同； 4)保證信息的唯一性與安全性； 5)便捷的信息查詢與資料搜索； 6)高效的信息流程管理。

項目改變了傳統的分散式交流，實現了信息的集中存儲與訪問，打破了地域限制，增強了信息的準確性和及時性，全面提升了各參與方的信息協同效率，同時為項目與企業提供了完整、強大的知識庫。

3.2 數據集成管理

項目參與方多，各單位均有各自的軟件、系統、信息化工具，為集成各項目部、各參與方、各信息化系統數據，項目實施數據集成管理，聯合廣聯達搭建數據信息管理平臺。各參建單位日常操作各類信息化系統同時匯總數據到數據信息集成管理平臺，所有項目管理數據由集成管理平臺一致對外，其架構如圖21所示。

圖21 項目智慧工地集成管理平臺架構

根據項目需求，設計數據集成平臺各功能模塊，如表1所示。

表1 數據集成平臺各模塊功能

序號模塊名稱模塊功能1項目概況模塊顯示項目基本信息、實時進場人數; 安全質量統計展示、宣傳視頻展示2生產管理模塊勞務管理、塔吊監控、視頻監控、環境檢測3定位服務模塊人員定位; 流動機械設備定位4質量管理模塊質量問題分類、統計、排名; 質量問題趨勢分析; 質量紅黑榜; 報表生成5安全管理模塊安全問題分類、統計、排名; 安全問題趨勢分析; 危大工程展示; 報表生成6進度管理模塊進度計劃; 進度模擬; 航拍進度展示7BIM5D模塊BIM模型瀏覽; BIM進度模擬; BIM工程量算量分析:BIM生成派工單8多方信息協同模塊基于文檔、資料、模型、圖紙的協同工資平臺9物料驗收模塊收料情況顯示; 收料情況分析; 供貨偏差分析

數據集成平臺界面如圖22、23所示。

圖22 智慧工地數據集成管理平臺主界面

圖23 智慧工地數據集成管理平臺各功能模塊

4 分析與總結

4.1 效益分析

(1)進度管理方面

利用BIM+無人機+數據集成+亮燈制度，深圳國際會展中心建設對進度進行有效管控， 30個月完成了160萬m2建筑面積的建設。

(2)質量方面

施工前應用BIM技術解決碰撞問題、同時各單位共享BIM數據信息，進行多專業、多條件的模擬； 建立復雜的節點模型模擬，輔助制定施工方案，并進行方案交底。

施工實施時，監理、施工方、數據信息中心三方基于質量巡檢系統對質量問題進行巡檢、信息收集、問題處理、數據分析，再實現質量問題管理閉環的同時實現數據的有效利用，共閉環質量問題1 243條。

(3)安全文明方面

安全巡檢協同流程如質量管理，在實現安全問題管理閉環的同時實現數據的有效利用，共閉環質量問題1 511條。

(4)成本方面

據不完全統計，機電和精裝基于BIM數據信息共享的協同深化設計，優化方案、檢測碰撞、發現圖紙表達和矛盾問題，共節省了約1 970萬元。

總承包管理通過BIM場地模擬和群塔作業監控系統在保障施工需求和塔吊安全運行的同時節省塔吊21臺，約占計劃30%，費用約840萬。通過對鋼筋進行建模優化，同時對物料進行跟蹤驗收消耗管理，鋼筋損耗率低于1.3%。

(5)為各單位和行業培養了信息化人才，為行業提供了很好的智慧建設案例，也為項目帶來了宣傳效應

項目數據信息中心基于項目使用的各類系統和信息化管理理念，定期召開培訓會和交流會，為項目、各單位、行業培養了一大批工程建筑信息化人才，熟練掌握數據信息協同平臺的使用，掌握智慧工地建設各類信息化工具和系統的使用。

通過對深圳國際會展中心的智慧建設，我們積累了一整套全面標準化實施方案，同時舉辦多次智慧工地參觀交流會，并奪得了“第七屆龍圖杯全國BIM大賽”一等獎，為智慧工地建設提供寶貴案例的同時，良好地宣傳了深圳國際會展中心。

4.2 經驗總結

(1)工程建設智慧化需要由業主牽頭和統籌，或者委托第三方統籌，業主、設計、監理、施工為實施主體。業主在招標階段應明確對各方有明確的建設要求，配備相應的人員、軟硬件。

(2)項目初期應做需求調研，緊緊圍繞一線現場“人、機、料、法、環”以實現工作協同、減輕現場工作量、幫助管理決策為目標規劃好項目智慧化建設。

(3)實施過程中應有持續變更的實施方案，定期的培訓，和統一的考核制度。

(4)建立統一的信息管理中心，信息化的實施初期阻力都會很大，需要有專門的團隊服務項目信息化，及時解決問題。中心人員應從各單位調入，采用矩陣管理結構有助于信息和數據的協同。