BIM 技術在工程全過程精細化項目管理中的應用

潘多忠

(深圳市首嘉工程顧問有限公司，深圳 518054)

1 引言

近幾年來，BIM 技術在國內(nèi)外的研究、開發(fā)和應用越來越多。從軟件本身、軟件之間的數(shù)據(jù)交換以及在項目中的具體實施等，大量成果說明BIM 技術將帶動行業(yè)走向更高的臺階［1］。在工程建設項目中，如何體現(xiàn)全過程精細化管理，是多年來追求的目標和方向，既是BIM 技術應用若干年來，真正做到全過程應用并取得理想效果，在總體投資項目中的比例仍然很小。其中，BIM 技術的實施標準、大數(shù)據(jù)的提煉與轉(zhuǎn)化應用、專業(yè)軟件的選用等，一直是BIM 技術的關鍵。

大柵欄北京坊項目(簡稱大柵欄項目)是承載北京和大柵欄地域文化的商業(yè)項目，北起西河沿街，南至廊房二條，西起煤市街，東至珠寶市街，總用地面積約3.74 萬m2。該項目是基于大柵欄C 地塊中臨街的8 個單體建筑組成的建筑集群。通過大量扶梯、直梯以及步行樓梯的組合使用，形成立體式交通體系，地下4 層建設了超大容量的車庫，以解決大柵欄地區(qū)停車難問題。

由于項目體量大、工程施工區(qū)域小、工期緊、品質(zhì)要求高、超大型多層地下車庫地下空間關系復雜，大柵欄北京坊引入了專業(yè)的建筑信息模型(BIM)和設施管理咨詢服務團隊合作，協(xié)助業(yè)主項目管理方進行了大柵欄項目BIM 實施方案的設計部署、標準制定、平臺建設及技術咨詢，提出了“設計-施工-運維模型一體化”的工程項目BIM 精細化管理方案，力求達到以下應用目標:

(1)利用BIM 三維協(xié)同設計功能，提前解決設計中專業(yè)綜合及“錯漏碰缺”問題;

(2)利用BIM 技術切實提高項目管理過程中對于工程進度、造價、質(zhì)量等方面的管控水平;

(3)面向設計、施工和運維的需要，將項目建設過程中的BIM 信息采集規(guī)范化，實現(xiàn)基于BIM 模型的數(shù)字化交付;

(4)實現(xiàn)基于BIM 的FM 運維管理，探索BIM精細化管理之路，將BIM 的價值在運維階段得到真正體現(xiàn);

(5)建立企業(yè)級標準BIM 數(shù)據(jù)庫，快速用于類似項目的管理和實施。

2 大柵欄項目BIM 精細化管理解決方案

BIM 的核心價值在于信息，以及信息的流轉(zhuǎn)和傳遞，即數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作，BIM 的應用就是對信息的應用(包括幾何信息、屬性信息)，信息不準確就不是真正的BIM(只是三維設計)，而且BIM 的最終受益方應該是業(yè)主［2］，基于這些基本理念和認識，大柵欄項目從建筑全過程的角度出發(fā)，建立了BIM 技術、云平臺技術相結(jié)合的工程精細化管理平臺，其基本技術架構如圖1。

圖1 大柵欄項目BIM 精細化管理技術架構

大柵欄項目建設之初就引入管理云平臺，在擴初設計階段引入BIM，并在BIM 模型建立過程中貫徹和執(zhí)行設施管理(FM)數(shù)據(jù)交換標準，將運維所需的設備臺帳和設備參數(shù)、文檔搜集到管理平臺，從而并保證在工程完工時將準確的竣工BIM 模型和運維管理系統(tǒng)交付給設施管理部門，真正實現(xiàn)BIM 在建筑項目全過程的應用，從而提高業(yè)主在進度管理、成本控制和工程質(zhì)量上的管理水平。工程管理過程中問題解決的思路如圖2。

圖2 BIM 精細化管理問題解決思路

基于云技術開發(fā)的BIM 工程項目管理云平臺，部署在大柵欄項目提供的企業(yè)云計算數(shù)據(jù)中心，作為大柵欄項目的一體化管理平臺。主要功能模塊包括:

(1)項目信息管理:提供項目問題跟蹤、進度計劃、安全信息、質(zhì)量信息等全方位信息管理。

(2)數(shù)據(jù)中心:將BIM 模型的空間信息、設備信息同步到管理平臺，提供BIM 算量清單、設備屬性模板，按運維的需求采集項目各參與方提供的數(shù)據(jù)。

(3)流程中心:提供變更流程、驗收流程等工程相關的工作流，總包、工程監(jiān)理、造價咨詢、分包方、業(yè)主等各方通過工作流協(xié)同工作。保障BIM 模型及時按現(xiàn)場實際情況變更，分項驗收工作依據(jù)BIM數(shù)據(jù)進行。

(4)招標中心:提供各個分包招投標的全過程跟蹤，按照BIM 設備屬性模板要求中標方填報設備參數(shù)，上傳設備文檔。

(5)文檔中心:匯集項目過程中的CAD 圖紙、BIM 模型、合同、會議紀要、工程聯(lián)系單、現(xiàn)場照片等各種文檔資料。

大柵欄項目BIM 精細化管理云平臺的使用界面如圖3。

大柵欄項目從設計階段初期就推行基于BIM的工程信息管理云平臺，所有的數(shù)據(jù)和主要的工作流程是通過管理平臺實現(xiàn)的。管理平臺的工程基礎數(shù)據(jù)庫由兩部分構成:(1)實物量數(shù)據(jù):通過BIM模型直接導入;(2)工程管理數(shù)據(jù):需要項目各方在實施過程中按照工作流程上傳和分享［3］。

項目實施過程中BIM 的流程標準［4］，包括施工總包、施工分包、BIM 團隊等等的流程關系，都通過云平臺在整個日常工程推進中發(fā)揮作用，也是逐步落地的管理流程。另外，目標的制定、模型的文件、模型的構建、文件的標準、項目的模板，在整個推進過程中也通過云平臺逐步落地和存檔。大柵欄項目BIM 精細化管理實施總體流程如圖4。

在項目實施的過程中，發(fā)現(xiàn)基于BIM 的工程管理云平臺具有以下特點:

(1)全面性:一個匯總工程全過程信息的企業(yè)級項目基礎數(shù)據(jù)庫;

(2)權限管理:支持項目所有參與方的相關人員使用，根據(jù)不同崗位，進行不同層次數(shù)據(jù)的查詢、分析和完善;

(3)文件關聯(lián):實現(xiàn)對管理文件之間、管理文件與三維模型之間的關聯(lián)，不再孤立的圖檔;

(4)實時性:數(shù)據(jù)實時更新，提供最新最準確的工程信息和BIM 模型;

(5)便捷性:客戶可使用ipad、手機、電腦等各種客戶端，隨時隨地訪問工程數(shù)據(jù)。

圖3 大柵欄項目BIM 管理云平臺

圖4 大柵欄項目BIM 精細化管理實施總體流程

3 大柵欄項目BIM 全過程應用

大柵欄項目實施的過程中，依托工程管理云平臺，切實使用BIM 技術在設計、招投標、施工和運維四個階段的應用，真正實現(xiàn)基于BIM 的建筑項目全過程的管理。

3.1 設計階段

早在初步設計階段，引入了專業(yè)的BIM 咨詢團隊。大柵欄項目的BIM 團隊根據(jù)項目進度需要，已經(jīng)建立所有主要單體的BIM 模型，完成碰撞檢測、管線綜合和性能分析等工作，并與設計方協(xié)調(diào)后修改圖紙，更新BIM 模型，解決錯漏碰缺等問題。設計階段BIM 實施的要點如下:

(1)BIM 團隊完成各專業(yè)建模后開始碰撞檢查工作，并提出各幢單體的碰撞檢查報告。

(2)項目管理部召集設計方和BIM 團隊召開BIM 施工深化設計圖會審會議，基于碰撞報告逐條共同商議解決方案或方向，各工種根據(jù)會議要求調(diào)整自己的施工圖深化設計。

(3)各專業(yè)管線綜合的工程是一個不斷嘗試的過程，直至完成整個項目的整體管線綜合，并形成BIM 施工深化設計模型。

(4)依據(jù)設計團隊要求，完成幕墻等相關性能分析與模擬。

(5)項目管理部會有專人負責此項工作，確保BIM 咨詢的工作落到實處。

BIM 咨詢團隊在設計階段針對擴初設計和施工圖設計完成二次全面的碰撞檢查和管線綜合及性能分析等工作，特別是針對地下車庫中管線復雜、難以滿足凈空要求的區(qū)域，通過管線優(yōu)化，保證了機電安裝一次性施工到位，提高凈空保證使用要求。如下圖5:

圖5 地下三層某復雜管線區(qū)域模型及剖面圖

3.2 招投標階段

BIM 提供的工程量數(shù)據(jù)進入管理平臺，作為業(yè)主方招投標工程量清單的復核和參考，同時對招投標流程和招投標文檔進行管理。

采購部門已在消防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的招標過程中按運維需求提出各個系統(tǒng)設備的招標技術要求，在招標完成后由中標方在管理平臺中填報設備詳細技術參數(shù)和文檔，同時進入云端數(shù)據(jù)庫作為運維管理的基礎數(shù)據(jù)。

在工程實踐的過程中，發(fā)現(xiàn)BIM 工程算量具有以下優(yōu)點:

(1)多角度快速分析:由于建立基于BIM 的構件級數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)提取效率高，可實現(xiàn)短周期的成本分析，并且支持匯總分析更多種類、更多統(tǒng)計分析條件的成本報表。

(2)數(shù)據(jù)準確:成本數(shù)據(jù)動態(tài)維護，準確性大為提高，通過總量統(tǒng)計的方法，消除累積誤差，成本數(shù)據(jù)隨進度進展準確度越來越高。另外通過實際成本BIM 模型，很容易檢查出哪些項目還沒有實際成本數(shù)據(jù)，監(jiān)督各成本實時盤點，提供實際數(shù)據(jù)。

(3)提升總部成本控制能力:將實際成本BIM 模型通過互聯(lián)網(wǎng)集中在企業(yè)總部服務器。企業(yè)總部管理部門、財務部門就可共享每個工程項目的實際成本數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了總部與項目部的信息對稱，總部成本管控能力大為加強。

3.3 施工階段

要求BIM 工程師常駐工程部和施工現(xiàn)場，以便及時根據(jù)變更單、簽證單、工程聯(lián)系單、技術核定單等相關資料，按照變更流程對BIM 模型和工程數(shù)據(jù)庫進行維護、更新?；贐IM 的工程管理流程見圖6。同時，現(xiàn)場的施工工作依托BIM 模型進行現(xiàn)場施工指導，檢查空間碰撞等問題，快速對進度計劃同步修改，為項目各管理條線提供最為及時、準確的工程數(shù)據(jù)。主要實施要點如下。

圖6 BIM 模型+管理平臺+流程管控

3.3.1 現(xiàn)場施工指導

現(xiàn)場場地布置模擬的應用，主要是針對塔吊布局和運行、材料的運輸堆放、臨時設施布置進行了現(xiàn)場布置模擬，有效地解決了大柵欄項目由于屬于老城區(qū)改造項目引起的施工過程中用地緊張的問題。大柵欄項目現(xiàn)場場地布置如圖7。

圖7 大柵欄項目現(xiàn)場場地布置圖

在正式施工前，對土建和機電BIM 模型進行碰撞檢測，確保圖紙的準確性，避免錯漏碰缺問題和返工現(xiàn)象。通過模擬，展現(xiàn)施工工藝，三維模型交底，提升各部門間協(xié)同溝通效率。在模型中，隨時以任意角度生成視圖，并可進行漫游，以3D 的方式指導施工，保證工程進度。結(jié)合進度，進行四維的施工模擬，排定合理的施工次序，提供各工種的三維施工界面，進而排出合理可行的施工計劃，優(yōu)化施工過程管理。

3.3.2 材料過程控制

工程管理部利用BIM 模型的4D 關聯(lián)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)施工過程中用料和造價的控制，快速、準確獲得過程中工程基礎數(shù)據(jù)拆分實物量(包括主要鋼筋用量)。另外，隨時為采購計劃的制定提供及時、準確的數(shù)據(jù)支撐，為限額領料提供及時、準確的數(shù)據(jù)支撐。為材料超供、物料浪費等現(xiàn)場管理情況提供審核基礎。

3.3.3 現(xiàn)場實景模擬

通過BIM 模型定期提供現(xiàn)場實景的模擬視頻，為業(yè)主管理層提供直觀印象，反映項目進展。

3.4 運維階段

運維階段的應用美國知名的運維管理軟件Archibus，Archibus 是第一個將BIM 標準集成在整體解決方案中的FM 廠商，提供了與Revit 集成的插件，實現(xiàn)BIM 模型與Archibus 數(shù)據(jù)庫的實時數(shù)據(jù)同步，如圖8。

圖8 Archibus 與Revit 的數(shù)據(jù)雙向同步

BIM 提供的工程量數(shù)據(jù)只要進入管理平臺，Archibus 就能采集BIM 模型數(shù)據(jù)建立各單體、樓層的空間數(shù)據(jù)和設備數(shù)據(jù)，使得運維部門可以提前進行空間分配規(guī)劃、建立設備臺帳。

而且由于BIM 中心數(shù)據(jù)庫是在實時更新和完善的，在項目完成時即能提供給運維部門一個信息完善的基礎數(shù)據(jù)庫，避免了常規(guī)運維流程中后期運維數(shù)據(jù)收集困難，資料不全的問題，切實提高了業(yè)主運營管理的效率和準確度［5］。Archibus 獲取BIM 信息后的運維管理界面如圖9。

圖9 Archibus 獲取大柵欄項目鍋爐房的BIM 空間、設備信息

4 結(jié)論

通過大柵欄項目的實踐，深深體會到在項目早期實施基于BIM 的工程信息管理平臺，保證了建筑工程信息在設計階段、施工階段、運維階段的一致性，達到了更好地提高設計質(zhì)量、更好地進行施工管理、更好地進行運營管理的目的［6］，實現(xiàn)了建筑項目全過程的精細化管理。

(1)建立了一個可隨時隨地、快速訪問到的最新、最準確、最完整、最可靠的基于BIM 的工程數(shù)據(jù)庫［7］。

(2)項目所有參與方(設計、供應商、總包、監(jiān)理、業(yè)主、BIM 咨詢方)的相關人員都可以根據(jù)各自不同的權限在管理平臺上進行協(xié)同工作。

(3)通過嚴格的工作流程保障BIM 數(shù)據(jù)采集和更新，完工后交付高精度BIM 模型和運維管理平臺，實現(xiàn)業(yè)主運維方面的需求。

(4)利用BIM 技術、云平臺技術將大柵欄項目建成北京老城區(qū)改造項目的參照模板，可對類似項目快速評估，為政府的投資決策和精細化管理提供參考。

(5)編制了基于BIM 工程信息管理平臺的規(guī)范、流程和操作手冊，可在類似老城區(qū)改造項目中快速復制應用并保證實施效果，實現(xiàn)BIM 價值的最大化。

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