從BIM走向CIM的智慧型工程項目管理模式探索

倪小真，黎光軍

（1.廣東工程職業技術學院；2.中建四局第六建設有限公司）

1 引言

對建筑工程項目實行智慧化管理，通過新興信息技術，推動建筑業向數字化、信息化、智能化方向發展是大勢所趨。文章以某利用信息技術助力工程建設的創新管理示范性項目為研究對象，探索從BIM走向CIM的智慧型工程項目管理模式，為新興信息技術在工程項目管理中的推廣和應用提供參考。

2 項目概況

文章研究的項目是廣州市的大型商業綜合體，總建筑面積約12萬㎡，地下3層，地上為超高層塔樓，總投資約4.5億元人民幣。項目結構類型為框架—核心筒和勁性鋼筋混凝土結構。

該項目由中建四局第六建設有限公司施工總承包。工程采用逆作法施工地下室，主體結構內含大型鋼斜柱與墻內鋼斜撐，技術含量高，施工難度大。同時，該項目也是廣州市利用新興信息技術助力工程建設，促進建設行業高質量發展的創新管理示范性項目。

3 BIM技術在項目中的應用

目前，BIM技術被廣泛應用于工程項目建設的各個階段，在推動工程項目的建設進程、攻克施工重點和難點、實現工程項目建設目標上發揮著越來越大的作用。

3.1 BIM碰撞檢查

施工總承包單位對項目土建和機電綜合管線分別建模。通過BIM建模和碰撞檢查的方式，及早發現各專業施工圖紙存在的矛盾和問題，主動就圖紙問題與設計單位進行溝通確認，把圖紙存在的問題盡可能在施工前期妥善解決，為項目施工全面推進打下良好的技術基礎。比如，在機電綜合管線建模過程中，發現圖紙標注的地下室給水管道距地標高與結構柱帽會發生碰撞。發現問題后，及時與設計單位給排水專業設計師進行溝通，取得設計變更方案。通過建模方式，將圖紙中存在的技術問題及早發現及早解決，為項目進度和質量管理贏得了寶貴的時間。

3.2 BIM4D施工過程模擬

BIM4D施工過程模擬是通過在三維模型上添加時間軸，進而實現時間流程管理的仿真模型。它主要由組件模型、程序模型和數據庫三部分組成。組件模型就是用BIM技術建立起來的虛擬項目構件；程序模型就是通過程序建立虛擬項目構件與項目時間流程的邏輯關系，呈現整個施工過程；數據庫主要是分析和統計相關數據，生成報表，為項目管理提供決策信息。它把虛擬的模型和進度計劃關聯起來，按計劃模擬施工的進程，檢查施工流程、材料供應及進度計劃的合理性，使項目人力、材料、機械設備、資金和技術等生產要素的管理更加精細化和具體化。同時，該技術讓各參建方在工程施工的前期準備階段就能了解到項目的建設全貌和建設的全過程，更直觀地把握項目建設過程的關鍵時間節點。

3.3 項目重點難點的施工模擬

地下室逆作法施工和鋼斜柱吊裝是本項目施工和項目管理的重點和難點。施工總承包單位決定采用BIM技術進行施工模擬，優化施工組織設計，有效控制重點難點的施工進度和質量等管理問題，共享數據，協調各方達成一致目標。

在超高層建筑中利用主體地下結構的全部或部分作為地下室施工期間的支護結構，自上而下施工地下結構，并與土方開挖交替實施的逆作法施工，能夠大幅縮短工期，取得較高經濟效益。

具體的施工工藝流程是：地下室連續墻和樁基礎施工→地下室結構柱施工，采用一柱一樁結構形式→土方明挖至首層地下室底板→首層梁板結構施工→逆作地下結構、與地上主體結構同時施工。

本項目對上述施工工藝流程進行全過程模擬，對關鍵工序的模擬精度力求接近項目實際工況，對關鍵節點大樣實現三維可視化交底，為逆作法施工奠定基礎。

該項目另一個施工難點是鋼斜柱吊裝。該項目地上主體結構采用大型懸挑偏心受壓鋼結構設計，施工難度大。同時該項目因現場復雜環境的諸多限制，無法采用常規的搭設落地胎架的方式進行鋼結構安裝。如何在偏心受力和復雜環境雙重不利施工條件下確保鋼結構的安裝精度，成為項目管理必須解決的難題。對此，項目總承包單位采用BIM技術對安裝過程進行施工過程模擬，確定最不利的施工工況，尋找解決方案，優化施工組織設計，最終使得吊裝作業得以順利實施。

施工總承包單位通過施工模擬方式傳遞有效信息，使項目參建方對項目施工重點、難點的進度和質量控制目標達成一致，高效實現計劃、組織、協調和控制等項目管理工作，在管理上形成協作和合力。

4 從BIM走向CIM的智慧型工程項目管理模式

4.1 智慧建設理論推動BIM技術向CIM平臺發展

智慧建設理論是集成BIM技術、物聯網、大數據等先進的信息技術，以滿足工程項目的功能性需求和不同參與方的個性化需求為目的，構建工程項目建造運行的智慧環境，推動基于BIM技術的工程項目智慧建造逐步向基于CIM平臺的數字化智慧城市建設方向發展和融合的新理論。其中，CIM是城市信息模型[1]的簡稱，其數據主要由大場景、宏觀的地理信息系統GIS數據和著眼于建筑單體、微觀的BIM數據構成[2]，為實現城市的精細化和動態管理，提升和完善城市綜合服務水平和能力提供信息支持。BIM與CIM是微觀與宏觀、局部與整體的關系。

智慧建設理論為構建全新的工程項目管理提供了理論基礎，通過技術和管理創新實現對工程項目全生命周期的管理。在智慧建設理論的指導下，工程項目智慧管理模式將尋求突破，推動局部向整體發展，與宏觀的數字化智慧城市建設融合。

4.2 基于CIM平臺的工程項目管理模式

本項目著重探索CIM平臺在建設階段，通過數據融合和可視化等方式，為傳統工程項目管理模式帶來新的內涵。

基于CIM的智慧化管理的關鍵基礎在于信息的智能獲取。它有別于傳統的人力采集信息的方式，其基礎信息數據源自攝像頭及智能捕捉、傳感器及數據分析、電子芯片感應、傾斜攝影成像、三維掃描建模或其他信息平臺關聯導入等，然后通過數據接口實現各項管理業務的各類數據匯總，集成在CIM平臺各功能板塊上。此外，與傳統的二維平面或表格統計的呈現方式不同，CIM平臺以BIM模型或三維模型為數據載體，以三維可視化的表現形式，數據均與工程模型相關聯。從BIM到CIM，項目進度、質量、安全與環境保護三大目標的管理有了創新的方式。

1）項目進度管理

基于CIM平臺，建筑的建造過程被納入城市建設實時管控中，進行全局和局部的整體協調。本項目采用全景和全過程實時監控，無人機和監控采集數據后上傳至CIM平臺，建造的實時進度即可呈現在城市的動態面貌中。對于政府職能部門和項目投資者來說，能從平臺上及時了解到項目的進度。通過與BIM4D施工模擬的數據進行比照后，對項目進度的總體控制更加直觀。對項目總承包單位而言，能從平臺上掌握到項目所處周邊環境的情況，為項目實施尋找最佳時機。

2）項目質量管理

工程質量監督管理常規的管理方式是事前監督程序到位、事中監理和事后實體抽查。在CIM平臺上通過數據提取和融合后，可以實時可視化、立體化監督，質量監督不再停留于紙面化和會議化。

3）基于CIM平臺的項目安全與環境保護目標的管理應用廣泛

在安全方面，比如工地管理人員和勞務人員信息可視化監控；安全教育和培訓中結合ⅤR和AR技術，使人員在虛擬現實環境中達到教育目的；通過人工智能方式對工地安全帽佩戴、高空作業安全帶配置的情況進行識別和報警；深基坑監測數據的同步共享和預警；塔吊、施工電梯等主要機械設備的智能監控的應用等。揚塵和噪聲監控則是環境保護方面的應用。

通過CIM平臺獲取的信息是智能且可視化的。它通過先進的信息化手段，賦予項目管理更加廣闊的思維和視角；同時，通過CIM平臺，項目參建單位為信息化賦能城市治理貢獻數據，讓城市治理更加科學化、精細化和智能化。

5 從BIM到CIM探索中的思考

5.1 實現從BIM到CIM的思考

BIM與CIM局部與整體的關系決定了二者對信息詳細程度的要求不一樣。在BIM應用過程中，對模型本身有較高信息精度要求。在CIM平臺中，更注重各項信息的自動獲取、智能分析、高效處理。

5.2 數據雙向服務的思考

BIM定位于服務項目，CIM定位于服務城市管理，二者定位不同、受眾不同。當前CIM試點平臺著力于職能部門對建設項目的智能監管，強化了監督管理，對項目本身的管理提出了更高的要求，但從項目參建方的角度看，卻增加了人力物力投入。思考以政府為主導的CIM平臺能否在滿足職能監管功能的同時，研發并開放相關平臺端口、功能模塊用于項目自身管理服務，為項目各參建方提供便利，真正實現數據源自項目、服務于項目。

6 結語

從BIM技術走向CIM平臺，從傳統的項目管理走向智慧型工程項目管理是建筑行業主動融入數字化智慧城市的創新和建設，取得高質量發展的未來方向。