P-BIM 理論在航天六院項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)踐

呂偉才 魯少虎 秦 凱 魏志鵬 田隴隴

(中建三局第二建設(shè)工程有限責(zé)任公司，武漢 430074)

引言

在項(xiàng)目總承包管理過(guò)程中，往往會(huì)遇到設(shè)計(jì)要求高、施工技術(shù)難度大、施工工期緊，參與單位多、交叉作業(yè)多，質(zhì)量、安全和綠色施工目標(biāo)高等諸多難點(diǎn)需要克服的項(xiàng)目。這無(wú)疑加大了總承包企業(yè)在對(duì)操作工藝技能、工作高效協(xié)同、信息管理與準(zhǔn)確共享傳遞和項(xiàng)目管理能力等方面要求。

針對(duì)以上要求，結(jié)合以往BIM 應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將BIM 技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)、項(xiàng)目綜合管理系統(tǒng)等其他專(zhuān)業(yè)技術(shù)集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)BIM 應(yīng)用從單業(yè)務(wù)向多業(yè)務(wù)集成應(yīng)用、單技術(shù)應(yīng)用向項(xiàng)目管理集成化應(yīng)用、單機(jī)應(yīng)用向基于網(wǎng)絡(luò)的多方協(xié)同應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，從而最大化BIM 應(yīng)用綜合價(jià)值，幫助項(xiàng)目管理者更好的進(jìn)行施工管理。

1 工程概況

北京航天六院項(xiàng)目位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)河西區(qū)，工程地下2 層，地上11 層，筏板基礎(chǔ)，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑高度48.9m，總建筑面積約9 萬(wàn)m2，總工期625 天。工程質(zhì)量目標(biāo)為國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)，安全目標(biāo)為AAA 級(jí)安全文明標(biāo)準(zhǔn)化工地，綠色施工目標(biāo)為全國(guó)建筑業(yè)綠色施工示范工程。北京航天六院項(xiàng)目交付使用后將是一幢集航天特種設(shè)備研發(fā)實(shí)驗(yàn)室、分析室及檢測(cè)室的科研辦公樓，如圖1 所示。

圖1 項(xiàng)目效果圖

2 應(yīng)用分析

BIM 在國(guó)內(nèi)是從國(guó)家政策到建筑行業(yè)再到企業(yè)逐步推行的，而企業(yè)多以提高企業(yè)管理、生產(chǎn)效率、在建筑行業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力等方面入手予以推廣實(shí)施的。但BIM 應(yīng)用并不成熟，大部分企業(yè)基層人員并未從BIM 應(yīng)用中得到能給自己工作帶來(lái)的便利，有的甚至造成了工作量增加，從而導(dǎo)致其對(duì)BIM 應(yīng)用的積極性不高?；鶎尤藛T的積極性不高，也就制約了企業(yè)BIM 推行的進(jìn)度和BIM 應(yīng)用質(zhì)量。

針對(duì)國(guó)內(nèi)基于BIM 的總承包管理系統(tǒng)的缺失，結(jié)合項(xiàng)目工期緊，質(zhì)量、安全、綠色施工目標(biāo)高的特點(diǎn)，北京航天六院項(xiàng)目選擇與中國(guó)建筑科學(xué)研究院合作共同研發(fā)了基于P-BIM 的總承包信息管理系統(tǒng)。確定了Project(項(xiàng)目分析)、Professional(專(zhuān)業(yè)分析)、Practice(實(shí)用模型)、Proprietary(專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn))、Play-Well(用好模型)和Public(公眾BIM)，六個(gè)“P”為指導(dǎo)思想;以“聚合信息，為我所用”為核心的P-BIM 理論，為本項(xiàng)目BIM 實(shí)施理論依據(jù)及指導(dǎo)方針。

P-BIM 需求提出者亦是BIM 應(yīng)用實(shí)施者，從而能從源頭解決BIM 落地的問(wèn)題，也從根本上解決了建設(shè)工程項(xiàng)目相關(guān)人員應(yīng)用BIM 積極性不高、推動(dòng)緩慢的問(wèn)題，并可達(dá)到BIM 應(yīng)用全員參與的目的。開(kāi)工初期，從項(xiàng)目管理人員工作需求為出發(fā)點(diǎn)，明確各階段BIM 應(yīng)用需求，分階段建立BIM 模型數(shù)據(jù)信息。讓項(xiàng)目管理人員從BIM 系統(tǒng)中獲取所需數(shù)據(jù)信息來(lái)完成本職工作，再將所產(chǎn)生的信息反饋到BIM 系統(tǒng)中，以幫助其他人完成工作。通過(guò)P-BIM總承包管理系統(tǒng)將項(xiàng)目各參與方串聯(lián)起來(lái)，形成一個(gè)多方信息共享、數(shù)據(jù)互通的信息網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)各參與方的協(xié)同工作能力，提高BIM 數(shù)據(jù)的利用率，避免重復(fù)工作，提高工作效率。

在確定各階段BIM 應(yīng)用范圍前，項(xiàng)目BIM 及深化設(shè)計(jì)部組織項(xiàng)目參建人員，對(duì)BIM 應(yīng)用和P-BIM理論進(jìn)行了知識(shí)普及、講解與答疑，然后就各崗位日常工作對(duì)BIM 應(yīng)用的需求進(jìn)行了探討，最終收集BIM 應(yīng)用的需求共計(jì)51 項(xiàng)。

通過(guò)對(duì)建筑行業(yè)BIM 應(yīng)用點(diǎn)的分析與研究，根據(jù)本項(xiàng)目自身特點(diǎn)及管理需求。項(xiàng)目明確了不同階段的BIM 專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)用范圍，如表1 所示。

3 應(yīng)用探索

3.1 技術(shù)方面

云技術(shù)具有低成本、高性能、易管理等多方面的優(yōu)點(diǎn)，并能快速處理復(fù)雜BIM 業(yè)務(wù)產(chǎn)生的大模型、大數(shù)據(jù)等海量數(shù)據(jù)信息。

表1 BIM 專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)用范圍

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)承擔(dān)底層信息感知、采集、傳遞、監(jiān)控的作用，實(shí)現(xiàn)虛擬信息化管理與實(shí)體環(huán)境硬件的有機(jī)融合。

施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，項(xiàng)目參建人員移動(dòng)性強(qiáng)，通過(guò)平板電腦、手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備可以隨時(shí)打開(kāi)BIM模型進(jìn)行質(zhì)量安全檢查、變更洽商等項(xiàng)目管理業(yè)務(wù)，滿足現(xiàn)場(chǎng)“機(jī)動(dòng)式管理”。

BIM 技術(shù)不是孤立存在的，需要與以上先進(jìn)技術(shù)結(jié)合，形成以BIM +數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)設(shè)備、“云”服務(wù)等為核心的項(xiàng)目信息管理系統(tǒng)，才能發(fā)揮更大價(jià)值，并服務(wù)于施工行業(yè)的核心業(yè)務(wù)——項(xiàng)目管理，提升管理效率，因此BIM 技術(shù)與項(xiàng)目管理系統(tǒng)集成應(yīng)用是項(xiàng)目總承包管理發(fā)展的必然趨勢(shì)。

項(xiàng)目搭建了BIM 私有云平臺(tái)，一是實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集成、統(tǒng)一管理，通過(guò)對(duì)模型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和權(quán)限設(shè)置，可保證模型數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性;二是充分利用云計(jì)算功能，使得項(xiàng)目可以通過(guò)云計(jì)算技術(shù)解決因?yàn)槟Ｐ托畔⒘看蠖鴮?dǎo)致電腦運(yùn)行緩慢或無(wú)法運(yùn)行的問(wèn)題，提高了大型模型集成運(yùn)算能力;三是實(shí)現(xiàn)了模型數(shù)據(jù)信息的后臺(tái)交互和調(diào)用，服務(wù)器提供了一個(gè)大的平臺(tái)，將項(xiàng)目相關(guān)信息資料進(jìn)行整理歸類(lèi)，方便數(shù)據(jù)隨時(shí)調(diào)用，提高了工作效率。

3.2 管理方面

基于P-BIM 的總包管理系統(tǒng)包含圖紙管理、模型管理、變更管理、方案管理、計(jì)劃管理、質(zhì)量和安全管理、測(cè)量管理、試驗(yàn)管理、資料管理和移動(dòng)監(jiān)控管理十個(gè)模塊，將模型與圖紙關(guān)聯(lián)，將變更、方案、質(zhì)量安全等信息與模型相關(guān)位置關(guān)聯(lián)，從而更精準(zhǔn)的把控項(xiàng)目，快捷地展現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題及信息，為施工提供便利，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)快速集成，利用手機(jī)隨時(shí)查閱、記錄，問(wèn)題反饋與處理清晰，不再延遲(圖2)。

圖2 總承包信息管理移動(dòng)端－PC 端系統(tǒng)集成

3.2.1 圖紙管理

將圖紙上傳至圖紙管理模塊與模型關(guān)聯(lián)，進(jìn)行云端同步、實(shí)時(shí)共享，現(xiàn)場(chǎng)管理人員可通移動(dòng)端實(shí)時(shí)看圖，指導(dǎo)施工。在收到圖紙版本變更后，上傳至圖紙管理模塊，即顯示為最新版圖紙，同時(shí)也能查詢舊版圖紙。通過(guò)圖紙管理模塊的實(shí)施，管理人員再也不用為圖紙版本是否有效而發(fā)愁，也不會(huì)因疏忽而錯(cuò)誤指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

圖3 問(wèn)題管理模塊

3.2.2 模型管理

模型建立過(guò)程中，嚴(yán)格按照《項(xiàng)目BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)》要求，進(jìn)行構(gòu)件命名及參數(shù)填寫(xiě)，這樣即規(guī)范了模型編碼，又復(fù)核了建筑構(gòu)件的相關(guān)參數(shù);為后期工程量的提取和模型集成應(yīng)用提供了有利條件，也達(dá)到了圖紙檢查的目的。除圖紙會(huì)審查出的183 項(xiàng)圖紙問(wèn)題外，模型建立過(guò)程中另外發(fā)現(xiàn)28 項(xiàng)遺漏圖紙問(wèn)題，通過(guò)P-BIM 總承包管理系統(tǒng)中的問(wèn)題管理模塊(圖3)，直接將圖紙問(wèn)題提交設(shè)計(jì)，及時(shí)進(jìn)行有效溝通，將問(wèn)題消化在施工前，避免了因圖紙問(wèn)題造成的工期延誤、材料浪費(fèi)和質(zhì)量缺陷，實(shí)現(xiàn)了BIM應(yīng)用多方聯(lián)動(dòng)。

將各專(zhuān)業(yè)BIM 模型置于云端，項(xiàng)目各參建單位BIM 工程師可利用模型管理模塊，快速調(diào)取模型進(jìn)行碰撞檢查(圖4)。生成碰撞報(bào)告后，利用問(wèn)題管理模塊將碰撞問(wèn)題反饋至云端，多方協(xié)同作業(yè)，提高了總承包管理協(xié)同工作能力及工作效率，也凸顯了BIM 應(yīng)用的協(xié)同性。

模型碰撞檢查無(wú)誤，經(jīng)多方審核簽字確認(rèn)通過(guò)后，將終版模型上傳至模型管理模塊無(wú)誤模型子項(xiàng)，并將模型和相關(guān)圖紙關(guān)聯(lián)。責(zé)任工程師可現(xiàn)場(chǎng)下載所需模型，并用移動(dòng)端實(shí)時(shí)查看模型(圖5)，輔助其理解施工方案、施工工序，同時(shí)便于給工人進(jìn)行可視化交底。

圖4 模型管理模塊

3.2.3 變更管理

收到變更、洽商后，BIM 工程師首先將變更與模型相關(guān)位置關(guān)聯(lián)，并建立變更之后的新模型;資料工程師將變更、洽商上傳至變更管理模塊，并自動(dòng)通知相關(guān)管理人員;現(xiàn)場(chǎng)責(zé)任工程師可隨時(shí)查看變更、洽商及變更前后的模型，根據(jù)要求指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，并實(shí)時(shí)更新實(shí)施狀態(tài);技術(shù)工程師可通過(guò)查看變更、洽商狀態(tài)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理人員進(jìn)行監(jiān)督;造價(jià)工程師可通過(guò)變更、洽商狀態(tài)，及時(shí)辦理簽證，做到月結(jié)月清。

圖5 移動(dòng)端模型查看

3.2.4 方案管理

將審批完成的方案上傳至方案管理模塊，并將其與相應(yīng)的方案模擬模型、影像文件等關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)云端同步、隨時(shí)查看。利用方案管理模塊，相關(guān)管理人員能提取相應(yīng)崗位所需信息。

結(jié)合施工圖和施工方案，對(duì)施工方案進(jìn)行模擬，并將優(yōu)化后的最終方案，生成演示影像資料，用于方案可視化交底。自BIM 工作開(kāi)始實(shí)施至今，項(xiàng)目BIM 及深化設(shè)計(jì)部，制作完成了進(jìn)度計(jì)劃模擬、土方開(kāi)挖模擬、深基坑支護(hù)方案模擬、基坑下人馬道預(yù)拼裝、防水卷材施工等影像資料(圖6、圖7)。項(xiàng)目方案交底及生產(chǎn)協(xié)調(diào)會(huì)，均已成功應(yīng)用BIM 模型和方案模擬影像資料，直觀地進(jìn)行了技術(shù)交底和現(xiàn)場(chǎng)施工問(wèn)題的協(xié)調(diào)，使項(xiàng)目參建人員對(duì)施工方案的了解更加直觀，現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題分析及解決更加簡(jiǎn)潔。

圖6 支護(hù)及地基清槽模擬圖

圖7 現(xiàn)場(chǎng)土方開(kāi)挖實(shí)際效果

3.2.5 計(jì)劃管理

在總體進(jìn)度計(jì)劃管控狀態(tài)下，各專(zhuān)業(yè)、各部門(mén)編制其相應(yīng)子計(jì)劃，經(jīng)多方協(xié)商通過(guò)后，上傳至計(jì)劃管理模塊，按計(jì)劃要求生成預(yù)警，如圖8 所示。計(jì)劃管理預(yù)警功能，可及時(shí)提醒、督促參建人員開(kāi)展相應(yīng)工作，避免因單方工作延誤造成整體進(jìn)度滯后。

圖8 計(jì)劃管理PC 端

3.2.6 質(zhì)量和安全管理

現(xiàn)場(chǎng)管理人員可通過(guò)質(zhì)量和安全管理模塊，隨時(shí)記錄并查看施工問(wèn)題、質(zhì)量問(wèn)題和安全問(wèn)題，用于生產(chǎn)、質(zhì)量和安全例會(huì)整改任務(wù)分配、處罰及過(guò)程整改、復(fù)查和檢查驗(yàn)收。

質(zhì)量安全管理模塊通過(guò)預(yù)先規(guī)定的編碼，可自動(dòng)與相應(yīng)區(qū)域BIM 模型自動(dòng)關(guān)聯(lián)，并可進(jìn)行相應(yīng)問(wèn)題的直觀顯示，將質(zhì)量安全問(wèn)題予以曝光，獎(jiǎng)罰分明，能更加有效的督促和提高參建人員的質(zhì)量、安全意識(shí)。通過(guò)質(zhì)量和安全管理模塊生成問(wèn)題臺(tái)帳后，管理人員可通過(guò)問(wèn)題類(lèi)別、發(fā)生頻次等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并查找原因、制定措施，提高管理水平，避免事故發(fā)生。

3.2.7 測(cè)量管理

通過(guò)BIM 模型發(fā)布坐標(biāo)控制點(diǎn)位坐標(biāo)，利用移動(dòng)終端遙控測(cè)量機(jī)器人放樣，實(shí)現(xiàn)測(cè)量、放樣單人操作，如圖9 所示。質(zhì)量工程師亦可利用測(cè)量機(jī)器人，結(jié)合移動(dòng)終端快速進(jìn)行軸線、標(biāo)高復(fù)核及構(gòu)件控制線復(fù)核、組織驗(yàn)收。

在BIM 平臺(tái)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)和應(yīng)用了測(cè)量機(jī)器人施工放樣技術(shù)，極大地提升了施工的精確性。該測(cè)量機(jī)器人可采集現(xiàn)場(chǎng)建筑結(jié)構(gòu)信息，將現(xiàn)場(chǎng)情況以三維數(shù)據(jù)的形式反饋到BIM 模型中，優(yōu)化施工設(shè)計(jì)，減少施工錯(cuò)誤;其次，利用機(jī)電專(zhuān)業(yè)的BIM 模型中的三維數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電管線和設(shè)備安裝精確高效的定位放樣，從而優(yōu)化施工流程;第三，利用測(cè)量機(jī)器人采集施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以實(shí)現(xiàn)輔助施工驗(yàn)收，確保施工成果的質(zhì)量水平達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖9 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、放樣、點(diǎn)位復(fù)核

3.2.8 試驗(yàn)管理

通過(guò)計(jì)劃管理模塊預(yù)警提醒功能，物資工程師根據(jù)模型提取的物資計(jì)劃總量，組織物資進(jìn)場(chǎng)，利用資料管理模塊填寫(xiě)物資進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收單，一鍵推送、實(shí)時(shí)通知相關(guān)人員參與物資進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收。在自檢合格進(jìn)場(chǎng)后，由試驗(yàn)工程師組織相關(guān)人員進(jìn)行物資見(jiàn)證取樣并送檢。待出具試驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)后，若合格則反饋試驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)至資料管理模塊，用于現(xiàn)場(chǎng)施工資料制作及物資試驗(yàn)情況管控，并生成試驗(yàn)臺(tái)帳。若不合格，則第一時(shí)間通知項(xiàng)目經(jīng)理和部門(mén)主管，組織物資退場(chǎng)，并對(duì)供應(yīng)商予以警告，最大程度的保證了工程材料質(zhì)量。利用試驗(yàn)管理模塊，配合計(jì)劃管理模塊和資料管理模塊可使用實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)、多崗位協(xié)作及數(shù)據(jù)共享。

同時(shí)試驗(yàn)管理和資料管理模塊均可通過(guò)預(yù)先規(guī)定的編碼，自動(dòng)與相應(yīng)區(qū)域BIM 模型自動(dòng)關(guān)聯(lián)，并可進(jìn)行相應(yīng)區(qū)域所涉及試驗(yàn)、資料種類(lèi)、數(shù)量和狀態(tài)的顯示，使試驗(yàn)和資料管理自動(dòng)化、直觀化、可視化。

3.2.9 資料管理

項(xiàng)目管理人員可利用資料管理模塊，進(jìn)行相應(yīng)崗位資料制作，并對(duì)共性數(shù)據(jù)共享互用，保障資料內(nèi)容交圈。通過(guò)P-BIM 總承包管理系統(tǒng)中試驗(yàn)管理、質(zhì)量和安全模塊，快速提取試驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)實(shí)量數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收和工藝質(zhì)量情況照片，進(jìn)行資料制作。

3.2.10 移動(dòng)監(jiān)控

項(xiàng)目管理人員可利用移動(dòng)攝像頭、特殊區(qū)域攝像頭、門(mén)禁系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，隨時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員值班情況、現(xiàn)場(chǎng)各工作用工量、現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度情況、現(xiàn)場(chǎng)違規(guī)操作情況、遠(yuǎn)程驗(yàn)收、揚(yáng)塵監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)PM2.5 數(shù)值的查看和管控。第一時(shí)間了解現(xiàn)場(chǎng)情況，保障現(xiàn)場(chǎng)管理可控，質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)。

4 結(jié)語(yǔ)

航天六院項(xiàng)目在BIM 實(shí)施策劃階段，經(jīng)過(guò)精心組織、科學(xué)調(diào)研，編制了BIM 實(shí)施策劃、BIM 管理手冊(cè)、BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)、BIM 成果交付標(biāo)準(zhǔn)、基于P-BIM總承包信息管理系統(tǒng)信息交換標(biāo)準(zhǔn)等指導(dǎo)文件，為項(xiàng)目BIM 工作的順利進(jìn)行提供有力保障。同時(shí)，項(xiàng)目利用基于P-BIM 的總承包信息管理系統(tǒng)，將BIM與互聯(lián)網(wǎng)、項(xiàng)目管理系統(tǒng)進(jìn)行有效集成，將項(xiàng)目參建人員聯(lián)系起來(lái)，達(dá)到了“聚合信息、為我所用”的P-BIM 核心思想預(yù)期，真正意義上實(shí)現(xiàn)了全員參與、信息共享、數(shù)據(jù)互通的目的。整體提升了項(xiàng)目總承包管理能力，并為后續(xù)項(xiàng)目總承包信息管理系統(tǒng)的實(shí)施提供實(shí)踐性的參考案例。

［1］葉凌.P-BIM 推動(dòng)中國(guó)BIM 應(yīng)用落地［J］.工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化，2014(4):22-27.

［2］趙昕等.中國(guó)建筑施工行業(yè)信息化發(fā)展報(bào)告(2015):BIM 深度應(yīng)用與發(fā)展［M］.北京:中國(guó)城市出版社.

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