BIM+項目管理系統融合應用及平臺構建研究

黃劍文 吳福居

(中交一公局廈門工程有限公司)

目前，隨著BIM 技術被市場廣泛的接受和應用，BIM技術帶來的經濟效益和優越性逐步得到了體現，將BIM 模型作為建設工程項目的信息載體，融合打造BIM+項目管理系統，輕量化、網絡化模型應用和信息集成，能夠大大改善項目傳統生產經營管理方式和深度。以模型作為管理數據展示和應用的基礎，充分發揮項目管理信息多元集成、BIM可視化協同和跨部門的融合應用特征，為項目參與者提供模型協同管理機制和業務控制功能，實現高效的信息傳遞與數據共享，提升工程項目的管理效率和管理能力。

1.BIM+項目管理融合應用前景

BIM 是一種技術、一種方法、一種過程，它能夠對工程對象進行完整的描述，并處理和分析工程項目不同階段的數據、過程和資源，以多維度的模型信息集成為建設工程參與方提供信息處理和協同應用能力。將BIM 與項目管理體系深度結合實現可視化管理，能夠推動項目全生命周期中動態的信息創建、管理和共享，降低信息不及時、不對稱帶來的不利影響，推動整個A/E/C（Architecture/Engineering/Construction）領域的變革和發展。

隨著建筑功能需求和結構復雜程度地不斷提高，建設工程的管理需要實現更加的精細化和智能化，越來越多的企業選擇通過平臺應用來實現管理質量的提升。針對項目存在的共性問題：部門、專業眾多、數據分散獨立，相互之間的溝通協作存在隔閡、信息傳遞不及時和數據傳遞損失等問題；參建各方缺少共同“語言”，應用標準參差不齊，溝通效率低，并且管理目標不一致，生產管理存在著一定的辯證矛盾；各專業之間協調效率低，工作過程中結構分解、進度計劃與圖紙模型相互獨立，作業交叉，質量安全事故頻發，安全風險高等。因此營造一個統一、直觀、及時的溝通協作環境有利于調和管理矛盾，為解決項目管理提升的發展問題提供嶄新的視角。

2.BIM+項目管理系統的設想和構建

2.1 BIM+項目管理系統的總體框架

BIM+項目管理系統的各項數據是通過集成接口經由Web 服務器傳輸，以工程項目的WBS 分解和0#清單為紐帶建立BIM 模型與項目管理系統的動態連接，通過API 接口將模型構件屬性擴展到進度管理、分包管理、計量管理、變更管理、材料設備等項目管理的方方面面。采用授權及開放式的數據庫連接格式ODBC 搭建標準化通道，實現數據在管理系統和輕量化模型之間的交換和共享，為工程項目參建各方管理人員提供遠程管理與控制手段，滿足各單位、各專業人員之間的協同交互應用。

系統的總體框架結構具有明確的業務邏輯與數據交換關系，項目業務管理維度主要包括施工動態管理、安全生產管理、技術質量管理、經營成本管理，通過雙向連接實現BIM 與各項業務數據的聯動，構建一個基于BIM 技術的項目綜合管理系統，系統總體結構如下：設置內網結構為Client/Server（客戶機/服務器）架構，外網結構為Browser/Server（瀏覽器/服務器）架構，通過系統認證及安全接口的無縫集成，實現基于互聯網和BIM 的信息交換和共享。

2.2 BIM+項目管理系統的整體實施方案

系統的構建整體分為兩大核心模塊，一是BIM 輕量化引擎，引擎將多種專業軟件創建的模型文件轉換成以IFC為基準的模型，輕量化后的模型保留原有模型的幾何參數、體系結構和屬性信息等，支持多個維度的屬性數據存儲，建立BIM 模型駕駛艙。二是項目管理系統，系統包含經營管理、物資管理、安全管理、質量管理等眾多應用模塊，對施工管理過程中各模塊運行的數據進行記錄、編輯和擴展，通過數據中臺對項目過程信息、資源數據進行整合，將項目全生命周期中海量數據有機的集成在一起。

系統以施工項目全過程成本管理為中心，采用合同清單、標后預算、施工預算、實際成本的“四算管理”業務模型，在項目管理數據系統核算的同時，自動將數據信息傳遞至BIM 輕量化模型，實現生產管理數據的三維可視化，提高信息共享程度，增強項目管理的協同性，打破信息孤島，建立系統化架構、體系化流程和指標化分析的整體實施方案。

2.2.1 接口層

引入國內成熟的BIM 輕量化引擎作為系統底座，通過數據接口進行模型文件的導入、解析和導出，將來自不同軟件（Revit、Catia、Tekla 等）的模型成果傳輸到系統，實現IFC 標準格式轉換，進而實現不同來源數據的交換、集成和應用。

2.2.2 數據層

項目實施階段的數據可分為結構化的數據、半結構化數據及非結構化的文檔數據和過程信息。BIM 數據經IFC標準格式的轉換和存儲后，通過數據中臺對全過程各專業信息建立轉換機制和映射關系，實現數據的抽取、存儲、分析和呈現。

圖2 系統數據流程示意圖

2.2.3 模型層

模型通過主流的專業建模軟件創建，根據不同的應用場景和需求，以施工分段和內容分別建立施工場地布置模型、施工資源配置模型、施工進度管理模型、施工安全信息模型等，經由BIM 協同平臺輕量化轉換，為項目管理應用提供模型基礎。

2.2.4 平臺層

包括自主開發以生產進度為主線、以成本管理為核心的項目管理系統和BIM 輕量化應用平臺，BIM 平臺用于實現模型的格式轉換、參數讀取、信息存儲和集成驗證；項目管理系統實現項目組織過程控制信息管理和非結構化數據集成。

2.2.5 應用層

通過項目管理系統與BIM 協同平臺的緊密結合搭建的BIM+項目管理系統，將BIM 模型數據直接穿透至項目管理系統，改善傳統項目綜合管理方式、降低勞動強度、加快工作效率、增強數據表達效果，實現綜合、立體的項目信息化管理。

3.BIM+項目管理系統應用價值

BIM+項目綜合管理系統由業務管理、實時控制和決策支持三個部分組成。業務管理是將BIM 與業務管理數據關聯，實現各業務間的聯動和控制，為各職能部門業務人員提供項目管理信息和操作權限。實時控制是由系統整合數據、統計分析并自動生成報表，根據預先設定好的流程跟蹤施工過程中安全生產、技術管理、經營管理等事件，設定閾值提供預警機制。決策支持為管理人員提供各類數據分析、效能分析、臺賬分析等功能，為管理者決策提供分析和依據。系統運行時，各部門、各領域全面深入分析各業務間、各管理層級間的邏輯關系，項目管理人員均通過系統操作、運行和取值，真正實現“穿透式”管理。

BIM+項目管理系統主要應用模塊如表1 所示。

表1 BIM+項目管理系統應用模塊

3.1 基于BIM 的施工動態管理應用

系統運用互聯網和BIM 對項目建設進程進行規劃和動態控制，實現資源的批次化管理、進度的可視化管理以及過程的數字化管理，確保在施工的各個階段材料供應及時、資源儲備合理、場地布置規范、進度計劃匹配、過程管控到位。通過管理模型實時監控生產流程，及時預警，動態分析資源、進度和過程質量的合理性，將責任分配到人、施工記錄到點、計劃詳細到每個環節，提高管理人員對生產矛盾的感知能力，為決策提供有效的數據支撐。

資源分配管理是借助移動互聯網和BIM 將項目的既有資源和計劃資源進行動態控制，以管理數據分析為支撐，實現對施工環境、作業程序的精細化管控；施工進度管理，將施工模型與流水段、WBS 分解和施工進度計劃有機關聯，使計劃和進度能用甘特圖或網絡圖表示，也可用模型直觀表達，實現可視化進度管理；施工過程管理，通過BIM 進行施工場地模擬、施工建造模擬、工藝漫游模擬、碰撞檢查模擬等，將生產組織和工序流程三維化并線上傳遞，論證作業程序的可行性，提高對設計缺陷的辨識度，降低不必要的損失。

3.2 基于BIM 的安全生產管理應用

將BIM 與項目安全生產管理應用進行結合，深化雙重預防體系，系統不僅可以將BIM 技術服務于安全技術交底、作業風險識別、安全教育培訓、危大工程作業驗證。而且可以將模型與物聯網集成，實現可視化基坑監測、高支模監測等應用，對作業程序、控制要點、監控量測等方面進行實時監控，更加直觀地辨識安全生產管理中的問題，更加全面地預測安全隱患要素，讓安全風險更加直觀，避免各類安全生產責任事故的發生。

安全事故往往是由于設計缺陷、質量缺陷、惡劣環境、方案缺陷以及人的不安全行為、物的不安全狀態等眾多因素。通過系統的應用，論證設計、論證方案、把關質量、監測環境，將項目的人、機、料、法、環進行信息化管理和數據分析，將工程質檢、安全數據和檢驗報告與信息模型相關聯，提供自動分析和實時監管等功能，提高對安全生產的科學管控。

3.3 基于BIM 的技術質量管理應用

將項目策劃、方案設計、工序模擬、工期排布、資源配置、質量標準、風險控制、資料管理等有機的結合在一起，通過模型與離散事件進行數據交換，將工藝流程、質量標準和相應的技術標準輸入到施工管理的各個環節，保障材料的供給質量、建造過程質量等，滿足生產計劃、資源配置、工藝工法應用組合的合理性，技術人員根據模型和管理數據進行全面的技術管理和質量把關，及時發現各種工程質量問題，實現工程品質的全方位改善。

對于技術管理方面，傳統的技術組織以二維圖紙、文檔等方式進行信息傳遞，每個人對信息理解的深度和角度不同，信息傳遞并非完全一致和同步更新。通過系統將關鍵信息集中至BIM 模型，模型經輕量化以二維碼或鏈接傳遞至相關作業人員，實現施工方案、技術標準等關鍵信息的實時共享和動態關聯，為項目參建各方建立統一的協同工作環境。

對于質量管理方面，首先建立工藝流程和質量標準，結合設計指標于系統中建立質量管理模型，系統根據管理人員填入的實測數據，自動對比設計真值，及時反饋質量偏差狀況并動態信息監控。必要時可運用BIM 與數碼設備（AR設備、測量儀器、監測儀器等）相結合，實現現代化的數字監控模式，全面強化項目施工質量控制，科學指導施工。

3.4 基于BIM 在造價成本管理的應用

BIM 是一種由多維元素組成、動態的信息管理模型，可實現分布式、異構工程數據之間的匹配和共享，其構件信息是可運算的，計算機可自動根據構件信息進行構件區分和參數提取，將模型內嵌的幾何和物理信息與成本管理數據進行一致性關聯，實現自動預算管理、成本核算管理和變更控制管理等，以WBS+0#清單+分包工序為基礎，細化至項目管理的最小單元，為管理者提供立體的、全方位的經營狀態展示，將進度、材料、分包、計量等生產管理數據三維可視化，實現基于BIM 的成本控制應用。

自動預算管理，在項目建立之初，先著重開展0#清單勘誤，從數據源頭進行集中梳理，建立BIM 模型并關聯清單信息，后續不同階段、不同管理部門均可依托模型和清單實現當前經營預算需求的數據提??；成本核算管理，在項目建設階段，系統通過數據的采集、分析、預警、匯總和考核，實時對比預算成本實現超限預警機制；變更控制管理，通過成本管理模型關聯變更信息，匹配變更審批、變更清單和生產過程等數據，快速傳達變更信息，實時監控變更所造成的各類影響，避免不必要的損失。

圖3 BIM+項目管理系統效果圖

4.結語

BIM 具有多元化、參數化、集成化、智能化的特點，它能夠實現工程項目實體實施和功能特征的數字化表達，對工程建設全生命周期各個階段的數據、過程和資源進行動態捕獲、表達和協調，完整描述建筑信息。將BIM 與項目管理融合，充分發揮工程數據集成、模型可視化以及跨時空、跨部門的應用，解決分布式、異構工程數據之間的一致性和全局共享問題，實現項目管理過程中動態的信息創建、數據計算、組合分析和管理共享，有利于參建各方對項目實施狀況實時了解與監控，合理部署項目實施計劃并滿足項目管理精細化管理需求。平臺化管理充分挖掘數據潛力，為決策提供多維的信息支撐，全面的監督和管理項目實施的關鍵要素，促進生產組織模式和管理方式的轉型，提升各方面業務的管控精度和協同能力，勢必對建設工程項目的管理思維產生深遠的影響。