BIM管理平臺在快速路項目建設中的應用

張基成，孫 杰

[1.徐州市公路管理處，江蘇 徐州 221000；2.上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

國內目前建設項目管理絕大多數采用DBB模式，即設計—招標—建造模式，具有其專業程度強、分工職能清晰、管理重點明確等優點。但其銜接刻板、交接粗糙，普遍存在溝通效率低、信息不通暢等問題，導致各部門存在內外業明顯分離、部門之間重復工作，無法實現資源分配、分工的最優化配置。

BIM（BuildingInformationModeling）的本質是工程與信息技術的結合，是建筑CAD技術從基于點線面的二維表達向基于對象的三維形體與屬性信息表達的轉變，其三維化的展示效果為設計、施工、業主對工程項目互動和反饋可視[1]。目前的工程項目管理中，采用BIM技術進行三維模擬、碰撞查找、設計優化、可視化及出圖等方面已經較為成熟，能夠整合各方資源實現信息的雙向傳遞，較好地解決DBB模式中各單位的脫節問題。但為了實現項目管理由“粗放型”向“精細化”、“標準化”轉變，仍需要一個標準化的邏輯思路與實現其功能的平臺來引導與推動[2]。

BIM管理平臺結合施工管理理念和現代信息技術，將施工過程中各種信息綁定至BIM模型上，實現各級項目管理信息高度融合、關鍵流程節點全過程實時管控、工程各階段信息實時穿透及系統內信息實時共享，輔助各參建單位實現施工過程中質量、進度、安環、計量等必要工作的信息化集成與管控。

1 BIM應用背景及工程概況

1.1 BIM應用背景

十四五規劃中強調數字經濟與實體經濟深度融合是國家未來重點發展方向，是國家的重大戰略。BIM技術作為數字化轉型的核心技術，自2002年由Autodesk公司正式推出以來，隨著技術的不斷更新以及與業務結合程度的加深，其內涵也在逐漸改變。最開始BIM被定義為“BuildingInformationModel”，即建筑信息模型，其核心是基于三維模型實現工程信息的可視化展示，并開展碰撞檢查、管線優化等一系列模型化應用[3]。隨著BIM技術與施工業務方面的不斷融合，“Model”轉變為“Modeling”，更強調動態的過程，BIM技術其核心也轉化為施工模擬、方案對比等一系列貼合實際業務的應用。現階段BIM應用范圍進一步擴大，其內涵再次更新為“BuildingInformationManagement”，即在模型三維可視化基礎上，深入利用BIM技術信息集成化功能，將其應用于貫穿項目全壽命周期的管理之中，實現基于BIM技術的質量控制、進度管理、計量管理等。

在其發展過程中，BIM技術隨著技術更新與業務融合經歷了從傳統模型實體應用拓展到模型業務應用再到模型管理應用的過程，其內涵也不斷隨之改變，但其總方向一直是對數據的承載與分析。對于施工階段來說，將BIM技術與其他先進技術集成開發，可以為各參建單位搭建信息可視化的協同工作平臺，驅動項目管理方式的轉型升級，保證建設方對項目的精細化管控。

1.2 工程概況

徐韓公路快速化改造工程位于徐州市銅山區及經濟技術開發區，全長約6.02km，橋梁下部結構為樁基、承臺、墩柱形式，上部結構形式包括預應力混凝土箱梁、鋼箱梁、疊合梁等，預制拼裝施工技術在項目承臺以上結構中被大范圍應用。徐韓公路橋梁立交區域效果圖如圖1所示。

圖1 徐韓公路橋梁立交區域效果圖

本文以徐韓公路快速化改造工程為實例，介紹BIM平臺在其施工過程中的設計思路及應用要點。通過調研各參建單位提出的項目管理需求，該平臺以項目質量、進度、計量、安全環保管控為核心開發模塊，也附加周例會、文檔、圖紙、征遷管理等協同工作模塊，為項目施工管理高效化、數字化提供了重要幫助。

2 基于BIM的協同工作平臺設計

2.1 信息化集成

徐韓公路快速化改造工程使用的BIM管理平臺以項目三維模型為載體，利用信息化手段為該模型附加完整的、貫穿項目全生命周期的施工過程數據[4]。該集成數據模型不僅包含構件幾何信息和類型信息，還包含設計圖紙、施工工藝、所處工序、質檢資料等信息[5]。基于統一數據標準，BIM施工協同管理平臺對各參建單位在建設過程中各種數據信息進行統一分類、整理、收集，將“外業”與“內業”進行很好的整合，解決傳統組織架構帶來的問題，為系統實現各項建設管理功能提供數據支持。

2.2 數字化應用

徐韓公路快速化改造工程采用的BIM施工管理平臺以建筑實體三維化、作業過程數字化、管理決策電子化為應用方向。平臺業務數據與BIM、GIS、傾斜攝影等數據信息共同構成平臺底層數據，在其上搭建數字綜合平臺、項目辦公平臺、項目質量控制、項目進度管理、項目計量管理、項目流程跟蹤、項目數據分析等上層業務應用，為施工階段各級管理用戶提供先進的數據管理服務，徐韓公路快速化改造工程應用BIM平臺主要實現了以下功能：

（1）利用BIM/GIS等信息技術為各參建單位建立一個協同管理和信息交流的平臺；

（2）對各參建單位在建設過程中各種管理數據信息進行統一分類、整理、收集，建立統一數據標準的管理平臺，為系統實現各項建設管理功能提供數據支持，同時為各級管理人員提供智能化決策支持；

（3）對各項建設管理工作按照現場管理標準化、管理制度標準化和過程管理標準化的要求建立各流程環節的狀態跟蹤，實現各項建設管理工作的電子化閉環管理；

（4）樹立為運營服務的理念，全面收集建設過程各項管理數據信息并數字化交付，為項目全生命周期的動態管理奠定數據基礎。

3 BIM平臺對施工過程的精細化管控

3.1總體框架

（1）系統架構

如圖2所示，徐韓公路快速化改造工程BIM施工管理平臺具體的系統架構由數據網絡層、應用支撐層、應用服務層和用戶層組成。

圖2 BIM協同管理平臺系統架構

各參建單位通過二維碼、射頻識別、傳感器、視頻監控、移動端等錄入數據，如構件屬性信息、危險源信息、現場的進度概況、質量控制點資料等，使用人員通過移動端、網頁端在業務層進行業務交互，并在智慧大屏上得以展現。

（2）組織架構

徐韓公路快速化改造工程建設指揮部辦公室收集匯總各參建單位人員名單，交由BIM咨詢單位錄入平臺并隨項目開展實時調整。業主單位、BIM咨詢單位、設計單位、施工單位、監理單位、檢測單位等共同參與組成平臺內虛擬組織，并通過模塊化的賬號角色，賦予相應模塊權限，實現項目各參與方協同工作。

（3）技術分工

施工單位負責在BIM平臺開展工序報工、工程資料填寫報驗、計量申報等工作；檢測單位上傳各類型檢測報告并關聯至相應部位輔助工程報驗；監理單位在線完成資料、流程審核，并上傳自身旁站、巡視、日志等工作內容；業主單位則負責組織各參建單位討論確認施工工序、質檢表單、計量規則等BIM平臺應用需要的標準庫內容，審核確認質量、進度、計量等數據，并對各參建單位數據資料錄入內容與進度進行管控。

3.2 關鍵方案

（1）協同工作平臺

BIM施工管理平臺通過組織架構設定、賬號權限管理、公文流轉預設、重點工作督辦等技術架構搭建協同工作平臺，為徐韓公路快速化改造工程提供了一個多維度、多尺度、全方位、全過程的項目管理解決方案。該解決方案以規范項目核心業務為基礎，以進度、質量、合同計量、變更的管理和監控為主要內容，同時具備周例會、圖紙文檔管理、視頻監控、征遷管理等基礎功能，如圖3～圖6所示。

圖3 該項目BIM管理平臺周例會礎模塊功能

圖4 該項目BIM管理平臺文檔管理礎模塊功能

圖5 該項目BIM管理平臺視頻監控礎模塊功能

圖6 該項目BIM管理平臺征遷進度填報礎模塊功能

（2）質量管理

該項目BIM管理平臺通過質量控制點標準庫部署和質量驗收線上流程對項目質量加以把控。項目業主方組織施工、監理等單位討論確認施工工序及質檢表單等內容以建立BIM平臺工程標準庫，利用BIM技術實現以單元工程模型為載體，以工序為基本管理單元，對該工程分部分項工程質量管理至每一道工序的輸入輸出[6]。該項目施工方需要在設定的質量控制點上上傳質檢資料并經由監理審批驗收，規范施工單位、監理單位的施工管理過程，確保建設單位對工程質量的可視、可控。

圖7 本項目質量控制點標準庫設置

（3）進度管理

該項目開展過程中利用BIM技術對建設期內項目計劃和進度進行管控，以項目進度計劃“編制-審核-執行-分析-調整”的全閉環控制為核心，全面對工程進度實行精細化過程控制。施工方每月底上傳下月計劃進度表，BIM管理系統自動將實際進度與計劃進度相對比開展進度分析，便于管理方提出相應的進度糾偏措施。如圖8所示，施工方在每道工序完工后，在BIM管理平臺選擇相應部位、相應工序補充質檢資料及現場影像資料后提交監理審核，監理通過后方可開展下一道工序。

圖8 本工序報工流程

同時，如圖9所示，項目進度管理模塊充分利用BIM技術三維可視化的優勢，讀取各個構件的工序進度情況以及質量管控中的驗收情況，將該工程進度情況進行可視化展示，輔助業主深入了解及調整進度計劃。

圖9 本項目工程進度三維展示

（4）安全環保管理

該項目通過BIM管理系統中危險源辨識與管控、視頻監控集成、安全監測等功能，加以實現對項目的安全環保管理。項目各方在BIM平臺上對各項問題進行電子化閉環處理，監理、建設單位可在施工現場巡視時通過手機APP拍攝隱患照片，同時對所攝照片設置問題描述，向施工單位發起整改指令，并生成對應的業務報表，在移動端和網頁端中加以展示，方便參建各方人員進行查看，及時對隱患問題進行處理。同時對項目隱患分布、整改清單、驗收通過率等數據進行統計分析，評價監理、施工方等徐韓項目參建各方的安全環保管理工作。

（5）自動觸發式計量

該項目利用BIM模型的信息集成功能為不同模塊間搭設了交互平臺，使施工中各項工作邏輯關聯，工程量清單、質檢資料、進度狀態都與相應構件邏輯關聯，為徐韓項目計量工作的自動開展提供了強有力的支持，各構件計量受進度、質檢資料有效控制，同時計量申報工程量受工程量清單總控，實現自動觸發式計量，使計量工作自動開展且有據可依，有效避免工程計量過程中的遺漏和不合規現象。

如圖10所示，該項目BIM管理平臺根據構件所關聯施工工序的質量驗收情況，自動判斷該構件是否能夠計量，并提取處于可計量狀態的構件生成可計量清單。本項目施工單位可選擇一鍵批量生成或新增的形式進行中間計量填報，平臺自動提取構件關聯的檢驗批與質檢表單作為質量佐證資料，同時以圖紙或現場簽證作為工程量佐證資料，共同構成信息集成化的計量申報表以便于監理審核，如圖11所示。

圖10 本項目自動觸發式計量流程

圖11 本項目信息集成化的計量申報表

本項目施工單位完成中間計量填報后，平臺自動計算分部分項工程費用、總價措施費、規費稅金等費用并寫入新建報表冊中，監理審核無誤后調用USBKey完成線上簽章操作，繼而提交業主審核。業主在審核報表冊的過程中可以對申報數量與計量金額進行審核及修正，最后生成批辦單予以通過。

4 應用成效

（1）優化設計，輔助溝通

該項目利用BIM三維可視化的特點，在前期開展碰撞檢查、道路限界復核、凈高分析、施工模擬等BIM設計階段應用，優化工程設計。同時施工人員可以利用優化后的方案進行施工交底、施工模擬，提高施工質量，減少在施工階段可能存在的錯誤損失和返工的可能性。

（2）打破信息壁壘，提高項目信息化水平

該項目采用的BIM協同管理平臺，從項目整體出發，以信息集成化的BIM數據中心為載體，對項目建設中所有數據進行整合和強邏輯關聯，極大程度提高了建筑工程的信息集成化程度，為業主優化業務管理辦法與業務流程，提高業務工作和決策的效率和質量，推進項目管理精細化管理進程。

（3）實現審批流程標準化、電子化

該項目BIM施工管理系統針對項目管理標準化、電子化的發展要求，完成了業務報表的電子化，簡化了審核流程，提高了工作效率，降低了運行成本，同時引入電子簽章系統，保證各業務報表在實際流轉過程中的有效性、真實性和完整性，保障了信息安全。

（4）施工過程數據集成數字化交付

該項目施工過程中的所有數據資料都通過數據庫鏈接存儲，實現各類工程信息在項目全生命周期的共享和利用，有效解決運維階段數據查詢與利用困難的痛點。質量管理者可以對所完成工程的成品質量實現溯源分析，尤其是對有質量缺陷的部位進行過程把控的回顧，查看質檢資料報告并分析原因，真正實現全過程監控管理，使得“事前、事中、事后”控制得以保障，且不留盲點。

5 結語

BIM技術作為信息化、數字化管理的基本手段，將極大程度提高建筑工程的信息集成化程度，為業主優化業務管理辦法與業務流程，提高業務工作和決策的效率和質量，推進項目管理精細化管理進程。

本文以徐州市徐韓公路快速化改造工程為例，討論了基于BIM的協同管理平臺在項目上的具體應用。協同平臺從項目整體出發，以信息集成化的BIM數據中心為載體，對項目建設中所有數據進行整合和強邏輯關聯，實現了對項目建設過程中的成本、進度、質量、環境、工程資料的全面數字化管控，也為建筑工程項目的相關利益方提供了一個工程信息交換和共享的平臺，打破了以往項目實施過程中的“信息孤島”，為各方全方位協同合作發揮了巨大的作用。