全生命周期基于BIM協同管理的研究與應用*

鄭文陽，杜俊豪，郤 諜，王昊楠，吳澤丙

(浙江大東吳建筑科技有限公司，浙江 湖州 313071)

0 引言

建筑信息模型(building information modeling)是以3D數字技術為基礎，集成建設工程設計、生產、施工、運維管理為一體的方法[1]，具有可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性等特點[2]，項目建設各參與方基于BIM模型進行信息共享，有效增強團隊間的協同管理能力，提升工作效率，實現精細管理、智能建造。

基于BIM協同管理在建筑領域的應用，專家學者進行許多探索。王巧雯等[3]探索構建BIM一體化多專業協同設計的流程框架。楊新等[4]研究以關系型數據庫+模型圖紙文件管理器為核心的數模分離式BIM正向設計平臺架構，實現一體化設計與管理。OH M等[5]提出基于功能集成、信息管理和過程支持的BIM協同設計系統。王廷魁等[6]建立基于BIM技術與RFID技術的建筑設備運行維護管理系統，并證明該技術在信息更新速度、信息交流準確度、節約人力物力等方面的優勢。王寬[7]提出分別連接BIM工作站、BIM&RFID顯示終端、工廠BIM&RFID工作站、BIM&RFID移動式工作站、現場BIM&RFID工作站和物流BIM&RFID讀取終端的公共互聯網裝配式建筑構件智能管理系統。李天華等[8]通過相關案例證實BIM-RFID融合技術在建筑全生命周期各階段中具有提高交流共享信息效率的效果。

裝配式建筑設計-制造-裝配過程核心如下：①設計階段 核心是實現BIM正向設計，統一BIM模型、專業計算模型、施工圖，設計信息在各專業間實現無縫數據轉換，并且各專業間實現協同設計；②制造-裝配階段 核心是BIM模型的輕量化，并通過物聯網技術，將工廠、現場數據實現共享互通，實現各參與方高效協同與精細化管理。

1 工程概況

東升和府10號樓項目位于浙江省湖州市湖東分區，為地下2層、地上17層的板式高層住宅，地上建筑面積1.1萬m2。設計使用年限為50年，抗震設防烈度為6度，耐火等級為二級，屋面防水等級為Ⅰ級，綠色二星設計，裝配率為94%。

在東升和府10號樓的設計-制造-裝配過程中，通過專業培訓讓全專業設計師達到BIM應用水平。設計階段進行以設計師為主導的深度BIM正向設計，應用全專業BIM正向設計、提資協同、管線綜合與協同設計。制造-裝配階段通過東吳云平臺進行信息化管理，以二維碼為信息載體，進行質量、安全、進度、成本等信息共享與協同，并通過人工智能算法進行預警，實現智能化管控。

2 BIM正向設計協同管理平臺的應用

傳統設計方式存在設計交互滯后、設計變更多、變更難發現、協同效率低等不足，而且存在多種建模與分析軟件，各軟件數據格式不一致，無法直接進行交互，導致信息冗余、一致性差、數據重復利用難度大等問題。

目前BIM流程基于二維圖紙進行三維建模，即翻模，是二維與三維的轉化階段，是逆向思維，而BIM正向設計是先建好三維模型，根據三維模型導出二維施工圖，再管理生產、施工等過程[9]。

針對以上情況，采用正向設計體系實現計算模型、BIM模型、施工圖三者聯動，數據無縫轉換，并通過設計管理平臺實現各專業協同設計，如圖1所示。BIM正向設計協同管理平臺功能如下：①族庫管理 進行族庫標準化管理，促進設計成果高效應用；②BIM正向設計 可使計算模型、施工圖模型與圖紙一體化，平面、立面、剖面可聯動修改；③協同設計 進行多專業協同設計，可及時溝通問題，解決設計階段規范性核查及錯漏碰缺問題。

2.1 族庫管理

族庫管理具備族的審核、收藏、分類管理功能。依據項目特色，可創建大量建筑、結構、給排水、暖通、電氣、裝配式構件等全專業族庫，在設計過程中統一從設計管理平臺中調用，保證所有項目人員使用族庫的一致性和準確性，提高設計效率與出圖質量。

2.2 BIM正向設計

正向設計體系以Revit為核心建模軟件，結構計算采用盈建科軟件，結構計算模型與BIM模型數據交互采用盈建科-Revit插件，建筑與機電計算采用鴻業BIM SPACE軟件，BIM SPACE是基于Revit的插件，將計算模型與BIM模型合為一體。

1)機電計算模型與BIM模型、施工圖一體化 給排水工程師創建給排水專業模型，通過鴻業BIM SPACE軟件輸入計算參數，直接在模型上進行計算，并通過計算結果自動賦值BIM模型，實現計算與模型間的聯動。

2)結構計算模型與BIM模型、施工圖一體化 由結構工程師依據建筑方案模型選用專用PEC族庫，創建結構專業模型，通過盈建科-Revit插件導入盈建科軟件進行計算，結果自動賦值BIM模型，實現計算與模型間的聯動。

2.3 協同設計

多專業協同在設計管理平臺上進行，該平臺包含客戶端與網頁端，協同設計主要包含專業間相互提資、專業間碰撞檢查、設計成果校審3項內容。該項目協同設計采用設計管理平臺，基本工作流程如圖2所示。

圖2 BIM正向設計工作流程

1)專業間相互提資 基于BIM的設計提資與傳統提資方式不同，傳統提資方式是各自進行專業設計后再進行提資，只能在設計圖紙上進行標識，效率不高、提資滯后，導致反復修改圖紙，影響出圖進度。

通過設計管理平臺在Revit客戶端進行各專業提資，其他專業能及時收到提資資料并自動定位提資位置，大大提高工作效率，減少因提資不及時導致的窩工和反復返工現象。

2)專業間通過設計管理平臺進行協同設計 設計管理平臺將全專業模型輕量化，通過輕量化模型進行各專業協同設計并發起問題，相關設計師收到后可通過定位直接查找問題構件并解決，提高溝通效率。

通過碰撞檢查及在輕量化模型中核查各專業設計模型等協同設計方法，解決多項設計階段的錯漏碰缺，極大提升設計質量，對加快工程進度和節約成本具有一定效果。

3)設計成果校審 傳統校審只能在完成施工圖后進行，針對校審問題重新修改施工圖，增加重復勞動，影響施工圖進度。

基于BIM模型進行校審，可直接修改模型，自動修改施工圖，校審過程中有提醒消息時，可實時查看校審流轉過程，結果保存在平臺端可實時追溯。設計院的校審工作統一在設計管理平臺中，一目了然，審核過程實時留底，可進行追溯。

3 東吳云協同管理平臺的應用

東吳云協同管理平臺模型由BIM正向設計，經協同管理平臺模型輕量化得到，實施數據有目標性無縫連接，核心是及時傳遞與共享施工數據，通過BIM模型輕量化、可視化進行直觀表達與智能化決策。

3.1 進度監控

BIM模型與進度數據相關聯，可實時反映工廠和現場狀況，實現裝配式BIM 模型與工廠及現場裝配數據的互通與實時反饋。采用二維碼技術，即基于物聯網智能識別技術，BIM模型中的每個構件都有唯一ID和二維碼，二維碼對應施工現場的預制構件，包含生產商、構件類別、尺寸、位置、運輸單位等信息，通過APP掃碼識別，將信息同步至 BIM 平臺，即可實時反饋現場狀態。

1)二維碼系統 BIM模型通過輕量化引擎發布在東吳云協同管理平臺上，每個構件生成獨立二維碼，掃描二維碼可實時查看現場進度與構件相關信息。

2)構件追蹤 掃描二維碼可查看實時進度，通過輕量化引擎反映在進度模型中，實現裝配式構件全過程實時追蹤。二維碼系統可定義生產完成-構件入庫-構件出庫-吊裝完成管理過程，實時收集構件生產、倉儲、安裝階段信息，供各參與方進行可視化查看。

3)智能化預警 項目管理成員提前根據各自崗位職責定義智能化預警機制，東吳云協同管理平臺依據實際進度自動推送預警消息，可提前規避進度風險，保證工程進度，方便管控現場。

4)工程量實時統計 進度款的管控以現場實際完成工程量為基準，提高使用平臺的積極性和對進度款的掌控能力。

3.2 質量安全協同管理

裝配式與傳統現澆的區別在于構件預制，因此需保證構件質量， 結合BIM 技術與二維碼技術，可實現全過程監控，能隨時追溯構件質量與安全問題，相關責任人可準確掌握缺陷構件位置，隨時監督、檢查整改過程及結果，形成閉環管理。

項目中質量員、安全員、技術員日常使用協同管理平臺配套的微信小程序，將施工現場中的問題及時上傳平臺。各相關方收到問題后可查看問題照片，及時回復處理方案，極大加強質量安全管理的時效性、可追溯性。全員參與的質量安全協同管理模式在該項目中取得良好效果。

3.3 智慧工地

該項目應用視頻監控系統、勞務實名制系統、塔式起重機監控系統、揚塵檢測系統，可對接視頻監控數據，可在東吳云協同管理平臺中直接遠程實時查看現場和揚塵檢測情況。

3.4 駕駛艙

駕駛艙界面可查看項目概況、構件追蹤模型、現場監控、現場人員、現場問題統計等信息，可更快、更直觀、更高效展示項目宏觀信息，為各參與方提供可視化的頂層決策分析數據。

4 結語

在東升和府10號樓項目中，對BIM正向設計整體流程、操作方法進行分析，并對東吳云協同管理平臺的進度追蹤、質量安全管理功能進行研究。BIM正向設計可整合項目在設計階段中各專業的設計信息，減少重復勞動、提高設計質量。建立以BIM模型為基礎的協同管理平臺，可有效整合各階段的管理數據，從而使無序的項目管理變為有序、智能的管理，有利于實現各部門、各專業間的協同工作，加快工程進度、節約成本。