基于BIM信息協(xié)同管理平臺的研究

楊小高 黃林青 梁 渝 萬建秋

(重慶科技學(xué)院，重慶 401331)

引言

在高速發(fā)展的時代背景之下，現(xiàn)代建筑體量大、施工復(fù)雜、信息交錯繁多的特點越來越明顯。在實際工程當中，不少大型項目都需要進行多標段分包管理，在施工過程中，各標段各部門業(yè)務(wù)相互交叉，流程繁瑣，管理困難，并且各部門所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)信息模型種類繁多，數(shù)據(jù)量大。這就要求工程在BIM的應(yīng)用上不能再簡單地局限于可視化的信息模型了，而應(yīng)該達到數(shù)據(jù)信息的集成化協(xié)同管理。

BIM技術(shù)經(jīng)過不斷發(fā)展，已不僅局限于最初的三維建模應(yīng)用，而是逐漸向項目深度應(yīng)用和綜合應(yīng)用發(fā)展[1]，成為現(xiàn)代工程中重要的一環(huán)。目前國內(nèi)BIM技術(shù)的應(yīng)用比較分散，其中在施工階段和設(shè)計階段應(yīng)用較為廣泛。在施工階段，BIM技術(shù)常與物聯(lián)網(wǎng)、RFID、大數(shù)據(jù)和GIS技術(shù)等相結(jié)合[2]，主要應(yīng)用在質(zhì)量控制[3]、進度控制[4]、安全管理[5]等方面，也初步建立了質(zhì)量控制體系、動態(tài)監(jiān)測體系、進度管理體系等施工管理體系。在設(shè)計階段，BIM通過對各專業(yè)之間三維可視化協(xié)調(diào)，減少了系統(tǒng)內(nèi)交叉、碰撞的問題，降低設(shè)計失誤[6]。目前對于BIM的運用，主要還是單方面、階段性的，較少涉及施工組織之間的溝通與協(xié)調(diào)管理，這使得BIM的信息化、集成化和協(xié)同化的作用難以發(fā)揮價值，同時也無法滿足全過程信息化管理發(fā)展的需求。

本文以實際需求出發(fā)，對基于BIM信息協(xié)同管理平臺進行了研究。基于BIM信息協(xié)同管理平臺能夠推動項目的精細化、集約化管理，關(guān)聯(lián)施工管理的各項管理流程和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各方的信息傳遞，實現(xiàn)協(xié)同管理。

1 基于BIM信息協(xié)同管理平臺框架

協(xié)同平臺系統(tǒng)架構(gòu)包含六個技術(shù)基礎(chǔ)層，即標準層、感知層、數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)層、應(yīng)用層和用戶層。具體如圖1所示。標準層通過工程應(yīng)用，探索和完善BIM模型標準、數(shù)據(jù)標準和應(yīng)用標準，為形成便捷、高效、共享和溝通的BIM平臺提供開放式的模型標準和數(shù)據(jù)標準及應(yīng)用標準。感知層、數(shù)據(jù)層和系統(tǒng)層組成協(xié)同工作平臺的運行系統(tǒng)，而數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層組成協(xié)同工作平臺的信息管理系統(tǒng)。運行系統(tǒng)實現(xiàn)對工地實時現(xiàn)況的數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳遞，信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理分析、統(tǒng)計，形成可供選擇的決策方案，并將這些信息提供給相應(yīng)的參與方。由于平臺采用B/S架構(gòu)，方便用戶操作，其中用戶層是虛擬的。用戶不需要安裝任何軟件客戶端即可通過瀏覽器使用本平臺，并可進行相應(yīng)的操作。

圖1 BIM信息協(xié)同管理平臺邏輯架構(gòu)

2 平臺功能

平臺立足于實際工程需求，功能主要包含三大模塊：模型管理、現(xiàn)場管理、指揮管理，其下轄十個子類，囊括施工全過程，用于滿足工程需要。

2.1 模型管理

(1)模型輕量化

平臺內(nèi)置有模型引擎，支持各類BIM模型上傳，同時提取上傳的Revit及Navisworks模型的幾何信息和拓撲關(guān)系，通過插件導(dǎo)入BIM平臺，實現(xiàn)模型的輕量化。

圖2 模型輕量化

通過平臺模型可以實現(xiàn)二維圖紙與三維模型的信息聯(lián)動，在圖紙上標注的構(gòu)件，會在三維模型上顯示出來，反之在三維模型上選擇的構(gòu)件，也會在二維圖紙上顯示； 可在網(wǎng)頁端進行BIM模型的動畫編輯工作，實現(xiàn)大工況穿插、復(fù)雜節(jié)點施工、技術(shù)方案的模擬； 可在網(wǎng)頁端對多個模型進行模型管理、查看及數(shù)據(jù)加載、切換； 可在輕量化的BIM模型中，進行工程量的統(tǒng)計和查看； 可對不同時期的變更模型進行比對，并對差異部分進行高亮顯示。

圖3 模型聯(lián)動應(yīng)用

(2)GIS+物聯(lián)網(wǎng)

平臺加載有GIS模塊，支持BIM+GIS模型的融合展示，可以直接在融合模型上進行點位標記、數(shù)據(jù)測量、路線規(guī)劃等一系列操作。同時平臺數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)鏈接，可將全景攝像，無人機拍攝的影像數(shù)據(jù)上傳至平臺，實現(xiàn)三維模型與場地實景的相互疊加。

圖4 BIM+GIS模型

2.2 現(xiàn)場管理

(1)進度管理

可在線進行進度計劃的編輯及修改，支持Excel或Project格式文件的導(dǎo)入，并對項目的計劃進度和實際進度進行對比，當實際進度滯后，則在甘特圖上進行標記，提醒項目管理人員進行糾偏； BIM模型構(gòu)件與甘特圖相應(yīng)的任務(wù)掛接，并可直接點擊播放按鈕播放，查看在網(wǎng)頁端的4D施工模擬，將不同狀態(tài)的構(gòu)件用不同顏色表示出來，實現(xiàn)進度的可視化； 通過算量軟件計算相應(yīng)模型工程量并導(dǎo)入至平臺，在4D施工模擬時加入工程量這一維度的信息進行5D的智能化應(yīng)用。

圖5 進度管理

(2)質(zhì)量管理

可進行集團巡檢、公司巡檢、項目自檢三類級別的質(zhì)檢，通過“發(fā)現(xiàn)問題——整改問題——復(fù)查問題——杜絕問題”的程序形成閉環(huán)。系統(tǒng)可導(dǎo)出匹配項目部要求的word文件，方便項目部對文檔的歸檔使用，同時平臺支持將報表導(dǎo)出，并自動錄入到第三方平臺，滿足在第三方平臺不提供數(shù)據(jù)接口時進行數(shù)據(jù)的對接。

圖6 質(zhì)量管理

(3)安全管理

平臺支持至上而下的安全管理，即集團對項目可以進行自由巡檢及任務(wù)巡檢，分公司也可以對項目進行自由巡檢和任務(wù)巡檢，并能將問題出現(xiàn)的位置在BIM模型上進行標記，實現(xiàn)對安全管控的可視化管理。針對重大危險源，在關(guān)鍵部位創(chuàng)建巡查任務(wù)，并生成二維碼部署至施工現(xiàn)場，如未掃描二維碼將無法新增巡查情況，如未掃描正確二維碼將無法新增數(shù)據(jù)。平臺設(shè)有安全日志編寫模塊，支持PC端和移動端輸入。

圖7 安全管理

(4)物資管理

物資狀態(tài)在施工中分為三類，分別為入庫、庫存管理、出庫。在入庫之前，可通過平臺進行供應(yīng)商的選擇、供貨合同的管理。在入庫時，可直接通過移動端新增入庫分類，添加入庫物資。庫存管理信息實時同步在PC端和移動端，選擇具體物料類別，即可查看物資的詳細信息及庫存流水。出庫時通過移動端即可填寫用料申請，按需選擇種類及數(shù)量，提交即可轉(zhuǎn)入審批流程。

圖8 物資管理

2.3 指揮管理

(1)BIM中控臺

中控臺是信息匯總中心，以BIM模型和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，將施工過程中的環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控、塔吊監(jiān)控等監(jiān)控數(shù)據(jù)進行匯總，實現(xiàn)施工數(shù)據(jù)的整合分析。環(huán)境監(jiān)測模塊可自動分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，做到提前預(yù)警； 視頻監(jiān)控模塊直接對接項目中的攝像頭，做到實時監(jiān)控； 塔吊監(jiān)控對接項目中的塔吊黑匣子數(shù)據(jù)，做到數(shù)據(jù)記錄并實時上傳； 人員管理支持工人的信息錄入，并對接相應(yīng)的門禁、定位系統(tǒng)，做到人員掌控。

圖9 BIM中控臺

(2)協(xié)同辦公

可以滿足集團—公司—項目—項目管理人員之間的相互通知，且接收人可直接在線回復(fù)公文，移動端的公文發(fā)布和回復(fù)僅支持上傳照片附件，網(wǎng)頁端發(fā)布公文和回復(fù)公文支持上傳文件(word、ppt、excel、pdf、照片)； 可以上傳施工方案(質(zhì)量管理方案、安全管理方案)，并選擇人員進行審批，項目審批后轉(zhuǎn)公司審批，公司審批后轉(zhuǎn)集團進行審批，對施工方案形成集團化的審批流程，審批完成后可對方案進行施工交底，形成相應(yīng)的交底記錄，并能通過移動端提醒管理人員。

圖10 協(xié)同辦公

(3)會議模式

管理人員可在平臺中啟用線上會議模式，針對會議內(nèi)容，在平臺內(nèi)搜索關(guān)鍵詞，則可一鍵查詢項目中存在的質(zhì)量、安全、物資等方面的問題，用以會議討論。在會議開始后，后臺默認啟用錄制功能，保存會議影像資料，待會議結(jié)束后，生成會議紀要。

(4)決策支持

模塊內(nèi)設(shè)數(shù)據(jù)部分和條例部分，數(shù)據(jù)部分集成平臺項目所有數(shù)據(jù)，依據(jù)決策者的需要進行數(shù)據(jù)篩選，將篩選完成后的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析； 條例部分支持word、html等格式的技術(shù)規(guī)范的直接導(dǎo)入，平臺自動將其與BIM模型關(guān)聯(lián)，當決策者需要對項目進行決斷時，項目數(shù)據(jù)和技術(shù)規(guī)范將輔助決策者進行相應(yīng)的決策。

3 結(jié)語

在現(xiàn)代建筑施工復(fù)雜、體量龐大的背景之下，利用BIM技術(shù)來輔助施工已經(jīng)成了一種趨勢。基于BIM信息協(xié)同管理平臺擁有模型管理、現(xiàn)場管理、指揮管理三大模塊，以BIM模型為信息載體，以工程數(shù)據(jù)為信息庫，將施工現(xiàn)場三維可視化展現(xiàn)出來，做到施工的可視化和數(shù)據(jù)化，實現(xiàn)工程信息的協(xié)同管理。利用BIM信息協(xié)同管理平臺，能夠?qū)崟r掌握施工進度，降低質(zhì)量和安全問題，提升溝通和決策效率，節(jié)約時間和成本，提升項目管理效率，有效地避免施工過程中的信息煙囪、數(shù)據(jù)孤島等一系列問題。