全過程工程咨詢BIM 集成管理模式構建及運行研究

馬驍 趙卓 李夢辰 廖燦燦

(中煤科工重慶設計研究院（集團）有限公司)

在數字化技術迅猛發展的大背景下，建筑行業近年來更新迭代很快，傳統的項目管理模式通常是設計、施工各自為政，分別把關，導致項目管理混亂，目前已不適用于行業的發展。其全方位項目顧問體系服務于項目執行全過程，具備團隊合作意識強、工作流動順暢、工作效率高等優點，對于改善項目、壓縮項目時間、降低項目成本、識別項目風險有著重要意義。因此，既能滿足綜合性、跨階段、一體化的服務需求，又符合政策導向的全過程工程咨詢模式是實現建筑工程行業管理模式從粗放式向精細化轉變的必然選擇[1]。在當前國家政策的引領下，發展全過程工程咨詢模式是今后建筑工程發展的一個總體趨勢。國內各大建筑企業在信息化建設背景下紛紛嘗試利用全過程工程咨詢模式實現企業轉型升級。因此，盡管近年來國內外不少大型項目都應用了全過程工程咨詢服務的管理模式，但從實際工作中看，卻因為對全過程工程咨詢服務管理模式的了解還不夠、體系不健全、管理模式不完善等諸多問題，而未能發揮其應用的優越性，也未能對所有施工過程加以全面了解，協調實施，并合理安排措施以實現目的，使得全過程工程咨詢服務模式在國內外工程中也只在小范圍內嘗試，并沒有總結和全面鋪開[2]。

BIM 技術作為未來建筑領域的必要技術，在全過程工程咨詢服務模式中具有天然的技術優勢，BIM 技術不僅能夠進行流程管理、實現信息共享，更關鍵的是可利用BIM技術生成項目全生命周期的真實數據并無縫傳遞、集成應用，進而實現信息共享和協同管理，提高管理效率。但在實際工程項目中，BIM 技術與全過程咨詢業務的契合度普遍存在巨大問題，主要表現在：（1）我國目前基于BIM 的全過程工程咨詢服務在管理模式上依然是單一、傳統、拼湊形式的全過程，這并不是真正的全過程集成應用，無法進行全項目生命周期的持續咨詢，且在實際運用中阻礙不斷，這就反映了傳統的管理模式與BIM 環境下全過程工程咨詢管理模式不相匹配。推行“全過程”，就需要重新調整和優化BIM 環境下全過程工程咨詢的業務流程和管理模式。（2）全過程工程咨詢項目參與方眾多，多方信息量大并匯聚能力差，實施過程中很難對信息進行有效管理與交互，參與方共享信息效率低且錯誤率高，導致數據復用率不高，BIM 技術在全過程應用中開展較為困難，效益不明顯。

因此，在當前建筑業發展形勢及國家政策的引領下，應加快BIM 環境下全過程工程咨詢業務流程和管理模式研究，解決現階段BIM 技術在全過程工程咨詢業務中數據丟失、信息斷層等問題，促進BIM 應用在全過程咨詢中的有效落地。

1.全過程工程咨詢BIM 集成管理模式

1.1 集成管理理論集成

管理概念最初在《經理人員職能》一書中由Chester Barnard 引入，綜合管理概念是共同協調與工作的關鍵因素，整合是為了描述把一個綜合要素按照不同集成方式整合到一起，使其形成一個統一體，專家們以不同的視角和層次對整合與綜合管理的概念做出了定義，綜合管理的各個綜合因素應該起到協調功能，并起到綜合的整體功能，加強整合帶來的效果；綜合效能原理，就是指集成體效能和各單件要素效能的簡單疊加[3]。集成管理是由項目實際需求發展而來的產物，在各部分集成、管理中促使策略的實施，提升資源質量，降低管理成本。好的集成管理案例有相似的優點，如技術更新快、條件延展性強、人才流動量大、要求多樣性、技術復雜度高。

1.2 BIM 全過程工程咨詢項目集成管理

項目集成管理，是指以項目的整個生命周期為目標，是一種具備系統化、整合性和全局性的項目整體管理，通過項目集成管理可以根據項目在各領域的既定“配置關系”，實施項目整體的控制。集成化管理要求各綜合因素應當充分發揮協調功能，從而實現綜合的整體效果，加強整合帶來的效果；整合效能理論由整合總體效能和各單項因素效能的簡單相加。元素集成程度較高，可以有效提升項目綜合集成管理水平，而綜合集成管理是指把工程全壽命周期中各階段信息進行集成，依據全生命周期綜合集成管理理論，全面考慮整個工程項目全過程，進行綜合集成管理的系統設計方法[4]。在全過程工程咨詢項目中，項目各個階段的集成管理顯得尤為重要，項目負責人針對各個工作界面進行科學合理控制，統籌全局并把控細節。但經濟發展和社會進步導致了項目體量的增高，同時伴隨著信息量的爆炸。在項目具體實施過程中，各參建方之間的交流、協調工作越發艱難。因此利用BIM 技術，在全過程工程咨詢項目中形成三維數字化模型，以三維數字化模型作為載體集成信息，從而保障信息數據的上下貫通和準確。以模型為信息載體，項目各參與方及其他相關人員可以根據匯總數據，進行智能分析、實時跟進項目實施進展，項目管理者借助數字看板數據，對項目關鍵節點進行智慧決策[5]。

2.全過程工程BIM 業務流程再造相關理論

美國著名的商業管理學家Michael Hammer，最早提出“業務流程再造(Business ProcessReengineering，BPR)”這一概念。1993 年，他和CSC 咨詢集團總裁James A.Champy合著的《企業再造:商業革命宣言》出版，書中明確提出了再造理論的概念，指出業務流程再造就是針對企業業務流程的底層基本要素進行反思，并對它進行顛覆性重組，以能徹底地改善企業產品及服務的質量，降低企業成本，提高運營效率[6]。在1995 年的《再造革命》書中，Hammer 進一步繼而豐富了業務流程再造理論，指出必須圍繞著原業務流程開展對企業工作流程的顛覆性地重新設計，才可以達到對企業原有流程及陳舊的經營方法以及管理思維的根本性改變，并強調了重新設計在企業業務流程再造中的關鍵作用。至此，業務流程再造理論已成為一種全新的企業管理理念和管理方法，在世界范圍內得到了更廣泛的應用，有學者通過全面回顧了業務流程再造理論發展歷程后，對多方所提出及改進過的業務流程再造理論及概念進行了討論，最后對業務流程再造理論做出了如下總結:業務流程再造理論是以企業的業務流程為主要再造對象，利用數字與信息化技術及科學等現代化管理方法，對企業原本的基本業務流程進行了徹底反思并顛覆性地重新設計，以建立全新的業務流程及組織模式，從而使企業產品及服務的質量提升、成本降低、生產效率提高，以達到企業客戶價值最大化及滿足的目標[7]。

3.全過程工程咨詢BIM 業務流程再造實施

3.1 全過程工程咨詢BIM 業務流程再造框架

業務流程再造框架是指為了業務流程再造能夠得以順利實施并取得一定成效，而進行的各層次相關要素統籌規劃，并將這種統籌規劃具體化體現，是一種戰略實施統領框架。在業務流程再造理論中，業務流程再造框架具有重要的地位，框架設計質量將直接決定后續再造實施的成敗。基于此，本節將進行全過程工程咨詢業務流程再造框架的設計，作為后續業務流程再造實施的指導。基于BIM 技術的全過程工程咨詢業務流程再造框架將分為基礎層、實施層及目標層三個層次。

首先，基礎層是再造實施的理論基礎和技術工具支撐，業務流程再造應遵循前述章節所闡述的集成管理理論和工程項目管理相關理論，以可視化標準建模方法為實施工具；其次，實施層是業務流程再造的具體實踐，是在基礎層創造的實施環境下，進行基于BIM 技術的全過程工程咨詢業務流程再造實施，是對全過程工程咨詢中各基本要素進行融合的具體實施環節，其重點工作是對傳統五大工程咨詢業務的整合以及新興業務功能的融合；最后，目標層是業務流程再造后的成果及效果預期。全過程工程咨詢業務流程再造框架的具體化體現如圖1 所示。

圖1 以業務融合為導向的全過程工程咨詢BIM業務流程再造框架

3.2 全過程工程咨詢BIM 業務流程再造實施原則

根據集成管理理論的核心內容、Partnering 模式的核心思想及全過程工程咨詢的戰略定位，通過構建基于BIM 技術的全過程工程咨詢服務信息管理平臺，用來滿足全過程工程咨詢各個階段的信息銜接需求和集成要求，明確BIM 全過程工程咨詢服務信息管理平臺的設計、功能和架構體系的要求。促使全過程工程咨詢業務流程再造的整體架構能夠影響行業發展方向，并使得流程再造能落地成功實施，可遵循以下準則加以制定：

（1）信息管理平臺設計原則

實用性原則；價值性原則；靈活性原則；安全性原則。

（2）信息管理平臺設計的功能要求

全過程工程咨詢單位的標準化、規范化、模塊化。依據單位內部相關工種人員的信息化管理需求，把全過程工作中數據、信息及時更新、處理，總結形成的基于BIM 技術的全過程工程咨詢項目業務流程，為平臺研發奠定理論基礎，也方便全咨單位各參與方能夠高效利用和管理工程信息。

項目信息的無障礙傳遞及共享。在全過程工程咨詢項目，包含八大專業，各專業有屬于各自的設計軟件，從而數據格式不同。為了能夠打通各階段管理流程和信息數據，實現各參與方信息實時動態查詢、共享、反饋與溝通，達到各參與方的信息查詢和共享，信息反饋與溝通，應用BIM 技術建立平臺將所有信息有效集成。

項目全生命周期數據資產交付。通過信息的共享、對稱和傳遞，實現咨詢成果實物化、資產化，并有效實現建設工程項目的全生命周期管理，最終為業主交付全生命周期信息數據資產，協助全咨單位從“單一行業服務”向“綜合性多元化咨詢”轉型，滿足市場多樣化需求。

3.3 全過程工程咨詢BIM 業務流程設計

本文構建基于BIM 技術的全過程工程咨詢服務信息管理平臺總體系統架構（如圖2 所示），包括基礎設施層、中間層、應用支撐層、業務應用層和用戶交互層5 個邏輯層次，以及標準IT 治理體系、運維及網絡安全保障體系。

圖2 基于BIM的全過程工程咨詢服務信息管理平臺框架圖

（1）基礎設施層云主要包含計算資源、存儲資源、網絡資源、機房及配套設施組成。平臺基礎設施擬采用公有云租賃的方式，可由云廠商提供，例如阿里云、華為云、騰訊云等。

（2）中間件層包含了平臺數據存儲的軟件載體，涵蓋關系數據庫、內存數據庫和文件數據庫。其中文件數據庫主要是BIM 數據庫。

（3）應用支撐層為上層應用提供基本模型輕量化轉換、數據可視化、報表分析、流程控制、應用解耦等服務能力。

（4）業務應用層是平臺為全資項目各參建方提供服務的主要功能模塊集合，新增及待優化模塊包含項目主頁、設計管理、會議管理、流程管理、進度管理-統計分析、質量管理-問題數據分析、安全管理-問題數據分析、人員管理-角色管理及文檔管理-歸檔管理等模塊。

（5）用戶交互層提供WEB 端和APP 端。平臺用戶通過WEB 端可使用平臺提供的所有業務應用層功能；通過APP 端口可以簡單操作模型和查看、審閱意見和批注等。除了全咨單位管理人員外，還包括項目各參與方，出于安全和隱私考慮，平臺針對不同用戶設置相應的信息管理權限。

3.4 具體實施路徑及內容

總體的平臺框架設計僅僅是初步階段，要想實現真正的系統開發和業務流程再造的線上流轉，需要進入詳細設計階段，進行具體實施路徑規劃，按照平臺功能模塊劃分，本文對關鍵、典型模塊進行詳細介紹，聚焦于設計管理、進度管理、質量管理、安全管理以及數據駕駛艙模塊，主要涵蓋原型圖、數據庫、前端和后端的設計過程。

（1）設計管理

原型圖設計。繪制創建任務、已創建任務、待執行任務、抄送任務、已執行任務原型草圖，其中創建任務包含任務類型、任務主題、任務描述和任務階段。

數據庫設計。設計協同任務表、協同任務步驟表、協同任務用戶表以及協同任務抄送人表，建立4 張表的主鍵關聯關系。

模型管理。基于現有輕量化引擎研究模型轉換多任務處理的方法，設計目錄樹篩選器、剖切盒、模型測量、沉浸式漫游、模型批注、視點管理、標識標簽等功能，以通過平臺隨時隨地查看模型，實現跨地域、跨組織的協同管理。

前端設計。在原型圖的基礎上完成UI 界面設計，實現創建任務、已創建任務、待執行任務、抄送任務、已執行任務等靜態頁面的跳轉功能的效果展示。

后端設計。設計協同任務、協同任務步驟、協同任務用戶、協同任務抄送人實體數據結構，設計創建任務、已創建任務、待執行任務、抄送任務邏輯關系出版程序，設計對應的接口規范文檔。

（2）進度管理

原型圖設計。繪制項目進度報表、施工進度與三維模型關聯原型草圖，其中項目進度報表包含項目總工期、關鍵工期狀態（提前，正常，滯后）、項目總進度狀況（正常，警告），并與安全報告與質量關聯。支持整體進度計劃的跟蹤與記錄、支持執行情況與計劃的比對、支持關鍵路徑計算，支持計劃與BIM 模型數據關聯。

數據庫設計。設計項目信息表、項目關鍵結點表和施工進度表，建立3 張表的主鍵關聯關系以及與用戶的關聯關系。

前端設計。在原型圖的基礎上完成UI 界面設計，實現獲取項目列表信息，項目進度報表信息獲取，預警，展示施工進度等功能的效果展示。

后端設計。設計項目信息、項目關鍵結點實體數據結構，設計創建項目、獲取項目信息、獲取項目報表信息、邏輯關系初版程序，設計施工進度表與三維模型關聯接口，設計對應的接口規范文檔。

（3）質量管理

原型圖設計。畫出錄入質量驗收報告、質量驗收報告列表展示、質量驗收報告列表詳細信息展示，質量驗收報告的反饋操作的原型草圖。

數據庫設計。包括設計質量驗證報告表和質量驗證報告詳細表（記錄整個質量進度信息），建立2 張表的主鍵關聯關系以及與用戶的關聯關系。支持質量臺賬的建立、支持臺賬數據與監理通知單關聯，實現線上整改，任務閉環。

前端設計。在原型圖的基礎上完成UI 界面設計，實現質量報告錄入、質量報告列表展示，質量報告詳細信息，質量報告反饋功能的效果展示。

后端設計。設計質量驗收報告、質量驗證報告詳情的實體數據結構，設計質量報告錄入、質量報告列表信息、質量報告詳細信息、反饋質量報告的初版程序，設計對應的接口規范文檔。

（4）安全管理

原型圖設計。畫出獲取安全員上傳到平臺的安全報告、安全報告的詳細信息界面草圖，安全管理模塊包括上傳圖片、視頻文件、添加文字描述的功能，從而定義報告等級（一般，緊急，嚴重）。在安全隱患列表下，通過安全隱患列表點擊事件觸發獲取安全隱患詳細信息（視頻，文件，圖片等）。支持安全臺賬的建立、支持臺賬數據與監理通知單關聯，實現線上整改，任務閉環。

數據庫設計。設計安全隱患信息表。安全隱患信息表用于記錄安全員上傳的隱患相關信息。

前端設計。在原型圖的基礎上完成UI 界面設計，實現獲取安全隱患列表信息和安全隱患詳細信息的效果展示。

后端設計。設計安全隱患、安全隱患詳情實體數據結構，設計創建安全隱患信息、獲取安全隱患列表信息、安全隱患列表詳細信息的邏輯關系初版程序，設計對應的接口規范文檔。

（5）數據管理駕駛艙

原型圖設計。畫出進度管理統計圖、質量管理統計圖、成本管理統計圖的原型草圖。其中進度管理統計圖是在整個項目下按照時間進行分組統計每月或者每天或者每年的完成百分比。質量管理統計圖在整個項目下按照時間進行分組統計每月或者每天或者每年的質量問題報表數量的統計。成本管理統計圖按照時間分組，統計各個時間段使用的成本情況。

數據庫設計。在原有的進度相關聯表，質量相關聯表，成本相關聯表進行數據統計。

前端設計。在原型圖的基礎上完成UI界面設計，實現（按照時間分組展示出進度管理統計圖、質量管理統計圖、成本管理統計圖的echart 圖形。

后端設計。設計進度管理統計圖、質量管理統計圖、成本管理統計圖的實體數據結構，設計獲取進度、質量、成本的統計信息按時間分組的邏輯關系初版程序，設計對應的接口規范文檔。

在完成了所有的功能模塊開發后，根據項目需求建立測試用例，對平臺模塊、功能、性能、安全性、兼容性等進行測試。最后，利用一個全過程工程咨詢項目作為示范項目，反復驗證平臺核心技術，在不斷發現問題和解決問題過程中，迭代更新，實現對整個平臺應用成效的檢驗。

圖3 示范項目實施流程

4.總結

該文采用集成管理技術與流程重塑技術，從全過程工程咨詢管理的角度入手，對當前開展的傳統工程咨詢業務流程進行了分析并總結出了其中問題，明確了問題背后的根本原因，并從根本問題入手進一步對全過程工程咨詢業務流程進行了重塑，進而根據BIM 技術立足于全過程工程咨詢管理要求，從整個系統的技術基礎、能力需求、服務架構等角度構建了BIM 信息管理系統，形成了涵蓋基礎設施層、信息層、應用支撐層、業務應用層和用戶交互層的系統架構。基于系統架構描述各模塊涉及的主要算法、數據結構、類的層次結構及調用關系，研究具體實施路徑。最后對系統開發成果監理測試用例，進行各項測試后用于示范項目，以便系統的迭代更新，從而對采用BIM 技術開發的全過程工程咨詢企業賦能。