基于BIM技術的數字工程項目管理分析

尹 明

(中國五冶集團有限公司,四川成都 610000)

0 引言

以數字為關鍵要素的“數字經濟”伴隨著數字化技術的進步而飛速發展,由此開啟了數字化時代,并不斷推進我國智慧城市的建造。其數據量的增長速度顯著加快是進入數字化時代的主要特征,對于數據的存儲和分析構成了數字化社會發展的基本條件。因此,大數據技術被廣泛運用于我國的各個行業領域,大數據這一詞匯廣為所知,通過對復雜繁多的行業數據進行搜集和分析,很容易得出數據的利用價值,對價值的進一步分析可認識到大數據的關鍵功能就是決策。所以各個行業領域都在分析如何利用大數據技術進行決策,來促進行業內的數字化改革[1-3]。

隨著城市化進程的不斷推進,居民消費水平的升級,以及數字化時代的發展,越來越多的城市以智慧城市為建造方向,建筑品質的追求和需求等級隨之提升,為緊跟時代的發展, 建筑行業必須不斷加快數字化改革的進程。建筑行業的數字化發展是在BIM技術的基礎上,結合人工智能、大數據以及互聯網技術進行項目管理,這是目前系統工程整體思想下的最優變革方向,也是目前數字化工程、智能建筑和物聯網等新興發展行業理念對建筑業和工程項目管理的共同選擇[4]。數字化工程項目管理需要通過BIM軟件實現對大數據高效分析的目標,使項目管理人員可以在第一時間作出正確的決策,達到預期的效益。這個課題是目前行業內非常值得研究的前沿熱點課題。

1 相關理念基礎及概念界定

1.1 BIM技術

BIM主要是基于國際智慧建造聯盟提出的理念,其定義有3種:建筑信息模型、建筑信息模型應用、建筑信息管理。BIM的工具是軟件,BIM的核心是信息。它作為一種先進的計算機技術,是項目信息化管理的工具,也是一種行業前沿的項目管理思維,其核心的實用價值是信息可視化的數據集成[5-6]。它能夠利用三維建模完成對建筑基本特征的數字化描述,在虛擬環境中數字化地模擬真實建筑項目管理實況。

在項目工程管理過程中,BIM可以實現讓建筑上下游產業的各參與方進行協同信息交流,使得相關數據信息能夠在第一時間共享。項目管理人員也可以對所需要的數據和信息進行實時查閱,這很大程度上優化了協同工作的水平以及決策的效率,發揮BIM的關鍵功能。因此,BIM技術可以應用在項目工程的全過程管理階段,對項目的各個實施階段進行監督和優化,提升建筑質量。比如工程設計階段,可以讓設計人員對參數進行修改,降低圖紙出錯概率,優化設計圖紙。在施工階段,利用BIM技術能夠對施工方案進行碰撞檢驗和方案模擬,從而降低施工風險,提升建筑質量,也提升建筑團隊的溝通效率。因此,BIM技術能夠為工程項目管理提供十分有力的信息化技術保障。

1.2 數字化工程

1.2.1 數字化工程概念

數字化工程是利用逐漸發展興起的信息技術,如BIM、大數據、人工智能等,引導各大建筑企業進行數字化轉型,最終實現建筑建造過程從立項、設計、施工、驗收到運營等全方位的數字化管理的工程[7]。隨著數字化改革理念在建筑行業內的不斷深化,數字化工程也成為了各個建筑企業重點攻克的對象。

數字化工程的首要工作是對項目產生的數據進行收集和傳輸,利用以BIM為代表的數字集成技術收集項目建設過程中產生的所有數據,以可視化形式表達并應用于不同的施工階段。方便不同專業方向的項目人員了解項目的全部數據,有利于工程部門之間的信息傳遞,打破信息壁壘,優化協同工作的效率。總之,數字化工程就是在工程項目中充分利用大數據分析對項目產生數據進行可靠的管理與決策的工程。

2 基于BIM技術在數字化工程項目管理的方案

2.1 數據采集

2.1.1 數據采集準備工作

2.1.1.1 企業組織架構建立數據部

在數據采集階段,企業組織架構中應該創新性地增加一個專門用于采集數據的部門,并將采集大數據的部門作為項目工程的核心管理部門,其主要工作負責收集、統計、挖掘和篩選數據,并將數據協同傳遞給其他部門,協調各部門工作,并且還要負責將公司其他部門的信息和數據同步收集起來,進行深入分析和預測,再將分析結果傳遞出來支持項目管理和其他組織部門的業務創新。因此,數據部門應該主動與工程項目地其他部門進行合作,要盡可能地獲得更多的數據和信息,優化組織結構之間的信息交流。實現項目參與方、項目組織、組織生態等不同層次數據處理的銜接。

2.1.1.2 構建共享數據平臺

共享數據采集平臺的建立,用于決策與分析的數據可以由該平臺輔助傳統的項目管理方法收集得到。項目數據部門需要建立實時通用項目數據平臺,該平臺主要支持現場監測、實時記錄、動態更新等數據采集,為所有項目參與者提供一個項目管理平臺,以查看一般數據并實時更新項目數據。利用信息技術實現支持數據庫的通用平臺的可行性具有集成異構信息源數據和實現數據自動轉換的功能。加強工程項目的開發,從分散的單一管理到集成的協同管理,以滿足數字化工程集成項目管理的需要[8]。

在項目建設之前,應建立一個能夠實時交互和溝通的項目信息收集平臺。該平臺能夠實現現場監控、實時記錄、動態更新實際進度等各項信息采集的內容;當項目實施時,施工單位、監理單位等各參建方的進度管理人員以及現場施工人員能夠利用多種方法采集更新現場的信息,進而建立更新BIM模型,最后將數據錄入信息平臺。計算機信息技術具有集成異構數據源,實現自動數據交換的功能,可以實現通用平臺支持數據庫的可行性。

2.1.1.3 建立項目數據庫

隨著共享數據采集平臺的建立,不斷拓展數據的采集廣度及收集深度,逐步建立完善的相關項目數據庫[9]。該數據庫的目的在于儲存工程項目多參與方共同在平臺上傳的海量信息,利用SQL關系型數據庫對項目中的數據進行儲存,其中數據包括BIM模型、雙代號網絡圖等結構化文件。建立項目數據庫能夠從根本上提高項目管理平臺的利用率,協同管理工程項目數據。

2.1.2 數據采集注意事項

完成以數據部負責為核心的項目平臺采集數據庫的建立之后,在進行數據的采集時應注意幾點:

(1)完善以數據為核心的責任管理制度。用戶在上傳數據時,ID與監測設備都會在數據平臺的附錄中記錄顯示,這就使得數據部管理人員對數據進行定期的檢查工作得以順利進行,與此同時還可以在源頭處使數據傳遞的可靠性與有效性有保障,同時為后續項目管理者利用數據進行決策奠定基礎。

(2)在項目數據庫利用測算軟件測量并上傳項目數據的過程中,共享數據采集平臺會把上傳數據是否與多參與方上傳數據相互映照進行詳細的對比。當提交方上傳數據經平臺技術比對后準確無誤或偏差較小時,數據可以直接通過審核成功錄入。

(3)在對比數據存在重大偏差時,該平臺便提醒數據上傳方重新實際勘測、檢查軟件是否存在操作失誤后再上傳數據,在此過程中會自動檢查分析數據偏差出現的原因,并提醒工作人員及時維修設備,進而降低偏差的幅度。

2.2 數字化工程項目管理

2.2.1 進度管理

BIM技術能夠對數字化工程的施工進度進行大數據檢測和管理,這項技術會把采集到數據收集到BIM軟件中,根據數據構建S形曲線模型和香蕉曲線模型并在此基礎上完成算法分析,最后得到項目進度的各種狀態。

S形曲線模型。以時間為橫坐標,累計完成百分比為縱坐標建立的二維坐標體系即為S形曲線模型[10]。在這個模型中輸入項目進度計劃編制階段已經繪制完成的計劃工程項目進度曲線,把數據監測時間點作為截止時間,通過計算機累加計算傳輸至項目平臺的已完成的工作量數據,在此基礎上繪制一條以實際為基礎的工程項目進度曲線,最后分析比較實際進度與計劃進度。

2.2.2 成本管理

在利用BIM技術對數字化工程施工階段進行大數據成本檢測管理時,將采集到的項目數據輸入到BIM軟件中建立掙值模型,在此基礎上利用大數據進行算法分析,從而得出項目成本狀態。

2.2.3 質量管理

BIM技術能夠對數字化工程的施工進度進行大數據檢測和管理,這項技術會把采集到數據收集到BIM軟件中,根據數據構建S形曲線模型和香蕉曲線模型并在此基礎上完成算法分析,最后得到項目進度的各種狀態。

2.2.4 數據決策

利用BIM 技術對分析模型的數據處理完成之后,根據程序計算得到的數據報告,同時結合現場實際情況進行分析。當項目管理偏差過大時,項目管理者則需要通過數字化管理措施結合軟件與大數據算法對進行項目管理方案優化[11]。

2.2.5 進度管理

BIM技術利用S曲線模型、香蕉曲線模型分析計算大數據之后,根據計算得到的可視化數字文件可以獲得項目進度管理情況。一般情況下,對于進度計劃的優化主要是針對仍未完成的工作,利用大數據進行進度優化的思路通常為2類:一是增加資源配置,減少關鍵線路工序的施工時間;二是利用平行施工方法改變工序之間的邏輯方式來縮短工作時間。

2.2.6 質量管理

在BIM軟件中利用模型對大數據進行算法分析后,根據計算得到的可視化數字文件可以獲得項目進度管理情況。依據不同情況采取的糾正措施:

(1)當以監測時刻為基準時間時,通過工序進行大數據相關性分析,若質量偏差報告與工程項目行業質量指標體系差距較小,則不在里程碑類質量重點監督對象范圍內,如果對整體工程影響較小,則可以利用修繕等方法對主體工程進行二次加固。

(2)當以監測時刻為基準時間時,通過工序進行大數據相關性分析,若質量偏差報告與工程項目行業質量指標體系差距較大,無論是否屬于里程碑類質量管理重點監測工序,都應該需要對工序進行重新施工。

2.2.7 數據總結

以數據為基礎對項目管理進行決策管理是一個循環往復的過程。在項目的準備階段,通過調研項目相關數據,借鑒項目管路經驗;在項目的中期階段,數據持續迭代形成,能夠幫助管理人員實時監測項目管理的可控范圍;在項目的后期階段,對項目數據進行總結有助于項目管理人員豐富自身從業經驗,為今后的項目管理工作提供強有力的保障措施。多次的項目積累的大數據庫和在大數據庫中存儲的數字化文件是數字工程項目管理最核心的寶藏。

3 基于BIM技術數字化工程項目管理方案的保障措施

在社會需求和行業前景方面,BIM 技術在數字化工程項目管理的推廣在建筑業實行高效率管理方向應用廣泛,同時也可以極大地提高國民經濟發展。BIM與大數據結合應用技術能夠促進提高中國工程建設行業的數字化水平,推進行業科技變革創新。政府在新興技術發展初期強制推廣執行時有效的渠道之一,而任由市場經濟自由發展無法快速穩健地應用大數據分析技術[12]。

3.1 行業指導政策

政府應該主動出臺相關完善的行業指導政策,從宏觀的的角度扶持鼓勵建筑企業進行數字化推廣,利用國家政策紅利來吸引建筑企業完善數字化改革與創新,利用政策帶動企業主動研發行業前沿熱點技術,在有限的時間里盡快追高超越西方歐美國家。

3.2 幫扶政策

國家在制定相關政策時,也應該把幫扶政策一起制定出臺,鼓勵先富帶后富,鼓勵富起來的高度發達地區帶動仍處于發展落戶階段的鄉村地區發展。同時號召利用BIM技術進行數字化項目管理應用的行業龍頭大型企業幫扶仍處于初級BIM技術水平階段甚至剛普及BIM數字化概念的多數中小型企業,以此達到共同發展進步的目的。

4 結論

本文系統介紹了BIM技術在數字化工程項目管理應用，提出BIM與大數據結合應用于數字化工程項目管理進度、質量、成本、方面的方案與保障措施，協助工程建設企業更好運用BIM技術進行數據分析從而快速作出決策，為項目管理數字化改革提供參考和借鑒。目前國內對于BIM大數據結合的研究仍處于起步階段，BIM技術在數字化工程項目管理的應用還有很大的發展空間。利用BIM—ERP系統結合完成對人的管理、利用運籌學等數學模型完成對數據的系統分析，通過對人和物的雙向管理實現主觀與客觀并行的高效動態項目管理。在全生命周期階段，由于信息不暢而導致的資金浪費情況得以解決，同時還可以提高企業在各階段建筑信息控制能力。對建筑企業而言，項目開發周期大大的縮短，項目在開發中施工質量可以得到有效的保障，資金周轉率得以提高，提高了經濟效益，并為后續項目奠定了基礎。