施工階段基于BIM技術(shù)的物資全過程管理

王君++車俊寶++張一帆

摘要：物資管理作為項(xiàng)目管理的重中之重，關(guān)乎項(xiàng)目盈利與否，但項(xiàng)目物資管理需要處理數(shù)據(jù)量龐大，管理手續(xù)繁瑣，項(xiàng)目?jī)?nèi)部物資管理協(xié)同強(qiáng)度大，已成為項(xiàng)目管理中的難點(diǎn)。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，很好的解決了這些矛盾，依托BIM的數(shù)據(jù)支持與技術(shù)支持，項(xiàng)目物資管理工作效率將得到極大提升，為企業(yè)減少管理成本，材料成本，提高資金利用率，進(jìn)而提升企業(yè)的綜合實(shí)力。

Abstract： Material management is the top priority of project management， which is related to the project profitability. However， the project material management needs to deal with the huge amount of data and complicated management procedures， and the project internal material management coordination strength is big. It has become a difficult problem in project management. BIM technology is a good solution to these contradictions. Relying on BIM data support and technical support， project material management efficiency will be greatly improved for enterprises to reduce management costs and material costs， and improve capital utilization， and thus enhance the enterprises comprehensive strength.

關(guān)鍵詞：物資管理；BIM技術(shù)；施工階段

Key words： material management；BIM technology；construction stage

中圖分類號(hào)：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）22-0073-05

0 引言

近年來，隨著技術(shù)、管理水平的提高，建設(shè)項(xiàng)目工期越來越短，技術(shù)難度越來越大，施工企業(yè)降低成本、縮短工期、加速資金周轉(zhuǎn)的壓力越來越大，特別就地鐵項(xiàng)目來說，工程規(guī)模大、施工內(nèi)容復(fù)雜、技術(shù)難度大、施工交叉多、施工受場(chǎng)地環(huán)境影響等因素限制等特點(diǎn)，對(duì)施工企業(yè)的技術(shù)及管理水平提出了更高的要求。地鐵安裝工程施工過程中，各類設(shè)備材料品類繁多，管理難度極大，且現(xiàn)階段一般都采用人工填表錄入管理，效率極低。

建筑信息模型（Building Information Modeling，以下簡(jiǎn)稱BIM）及二維碼標(biāo)簽技術(shù)的發(fā)展為解決物資管理的問題提供了有力的技術(shù)支持?；贐IM的集成工程圖紙等詳細(xì)信息的工程數(shù)據(jù)庫(kù)，是建筑的虛擬體現(xiàn)，形成一個(gè)包含成本、進(jìn)度、材料、設(shè)備等多維度的信息模型。目前BIM的數(shù)據(jù)粒度可達(dá)到構(gòu)件級(jí)，可快速準(zhǔn)確分析工程量數(shù)據(jù)，再結(jié)合相應(yīng)的定額或消耗分析系統(tǒng)就可以確定不同構(gòu)件、不同流水段、不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的材料計(jì)劃和目標(biāo)結(jié)果。結(jié)合BIM技術(shù)，施工單位可以讓材料計(jì)劃、進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃、消耗控制的流程更加優(yōu)化，并有精確控制的能力，從而對(duì)整個(gè)物資全流程管理進(jìn)行有效掌控。

1 BIM技術(shù)在物資管理方面應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外的應(yīng)用情況

國(guó)外建筑市場(chǎng)化程度更高，競(jìng)爭(zhēng)更為激烈，提升本企業(yè)的核心實(shí)力是國(guó)外推動(dòng)BIM的主要?jiǎng)恿?。主要發(fā)達(dá)國(guó)家由于BIM技術(shù)已經(jīng)成為設(shè)計(jì)和施工企業(yè)承接項(xiàng)目的必要能力，BIM技術(shù)已受到廣泛重視，大企業(yè)一般均已具備了應(yīng)用BIM技術(shù)的能力。同時(shí)，BIM技術(shù)的專業(yè)咨詢公司十分活躍，為中小企業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)提供了有力的支持。

結(jié)合BIM技術(shù)，國(guó)外早已實(shí)現(xiàn)了無人倉(cāng)儲(chǔ)管理等高新技術(shù)。

1.2 國(guó)內(nèi)的應(yīng)用情況

如今BIM理念正逐步為我國(guó)建筑行業(yè)知曉。國(guó)內(nèi)先進(jìn)的建筑設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和地產(chǎn)公司紛紛成立BIM技術(shù)中心，如清華大學(xué)中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院、中國(guó)建筑科華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院、中國(guó)建筑科學(xué)研究院、中建國(guó)際建設(shè)有限公司、上?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)等。同時(shí)，北京、上海、廣州等地的專業(yè)BIM咨詢公司在建筑項(xiàng)目生命周期的各個(gè)階段（包括策劃、設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)和改造升級(jí)等）都開始了BIM技術(shù)的應(yīng)用。

在物資管理方面，國(guó)內(nèi)尚處在摸索階段，各大公司都在積極研發(fā)試點(diǎn)相應(yīng)的項(xiàng)目。

2 基于BIM技術(shù)的物資全過程管理

以合肥市地鐵1號(hào)線項(xiàng)目機(jī)電系統(tǒng)總承包工程為例，在整個(gè)項(xiàng)目中，設(shè)備材料的采購(gòu)成本幾乎占到施工總合同價(jià)的50%，可見物資管理是項(xiàng)目實(shí)施過程管控的重中之重。

圖1所示是一個(gè)典型的物資管理流程。

可以看到，物資流程中，物資管理部門需要填寫各種表格、流程繁瑣復(fù)雜、工作重復(fù)性高、自動(dòng)化率低、與其他部門對(duì)接頻繁。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，經(jīng)常出現(xiàn)料不對(duì)單，資料落后等等問題。特別是項(xiàng)目前期，物資采購(gòu)進(jìn)場(chǎng)階段，物資部門人員疲于現(xiàn)場(chǎng)收發(fā)料，經(jīng)常無暇顧及資料收集完善。而設(shè)備材料出庫(kù)后的狀態(tài)追蹤也經(jīng)常被忽略。如何提高物資管理的技術(shù)水平及管理水平也就成為項(xiàng)目管理的一個(gè)重點(diǎn)及難點(diǎn)。

BIM技術(shù)的引入，非常好的解決了項(xiàng)目物資管理的難點(diǎn)。

2.1 基于BIM技術(shù)的物資管理組織

BIM技術(shù)在施工現(xiàn)場(chǎng)物資管理中的應(yīng)用，需打破原有的項(xiàng)目管理體系。將BIM技術(shù)穿插到工程相關(guān)的每個(gè)部門的日常工作中去，才能使BIM技術(shù)得到比較好的應(yīng)用效果。

2.1.1 組織形式

圖2中是一個(gè)BIM技術(shù)融合于項(xiàng)目管理的組織形式。

該項(xiàng)目機(jī)構(gòu)與普通項(xiàng)目機(jī)構(gòu)相比的區(qū)別主要有：①增加了BIM項(xiàng)目工作站；②建立項(xiàng)目?jī)?nèi)部數(shù)據(jù)傳遞網(wǎng)絡(luò)；③將BIM數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)作為項(xiàng)目管理層決策、項(xiàng)目職能部門實(shí)施的依據(jù)。

BIM項(xiàng)目工作站根據(jù)項(xiàng)目管理層的指令創(chuàng)建、修改、維護(hù)BIM數(shù)據(jù)庫(kù)。

所有部門都使用BIM數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)來源，打破了之前的部門壁壘，如工程數(shù)量清單，隨著工程的進(jìn)展，各部門有不同的需求，各部門經(jīng)常需要根據(jù)自己的需求匯總工程數(shù)量清單，部門間溝通稍有不暢，就會(huì)造成重復(fù)勞動(dòng)。引入BIM技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中包含各種基本信息，各部門只需要根據(jù)自己的需求將其提取匯總即可，做到數(shù)據(jù)統(tǒng)一準(zhǔn)確。

而項(xiàng)目管理層也可以更直觀的取得項(xiàng)目進(jìn)展的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，杜絕了拍腦袋斷案，提高決策效率及決策的精準(zhǔn)度。

2.1.2 物資管理的授權(quán)

在BIM技術(shù)物資管理流程中，采用金字塔管理分層模式，不同部門不同崗位的人員獲得不同等級(jí)的授權(quán)。如圖3所示授權(quán)分為三個(gè)層次：一級(jí)權(quán)限擁有指派、收回二級(jí)BIM數(shù)據(jù)管理人員的權(quán)限；二級(jí)權(quán)限負(fù)責(zé)按照管理層的人員分工對(duì)相應(yīng)崗位人員賦予相應(yīng)的模型數(shù)據(jù)修改權(quán)限，并根據(jù)一級(jí)授權(quán)人員的指令對(duì)整個(gè)項(xiàng)目BIM數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行創(chuàng)建、維護(hù)、管理等工作。三級(jí)權(quán)限的人員在擁有本崗位相關(guān)操作權(quán)限。比如，技術(shù)管理人員可以錄入設(shè)備材料的需求到貨日期，提交模型修改申請(qǐng)；采購(gòu)管理人員可以錄入設(shè)備材料的招投標(biāo)狀態(tài)及采購(gòu)合同信息；倉(cāng)庫(kù)管理人員可以錄入設(shè)備材料的倉(cāng)儲(chǔ)信息，隨貨資料信息等；現(xiàn)場(chǎng)管理人員可以錄入設(shè)備材料的安裝、調(diào)試、驗(yàn)收信息等。

授權(quán)管理按照使用類型分，又可分為兩類，一級(jí)權(quán)限及三級(jí)權(quán)限人員主要是BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的主要使用者；二級(jí)權(quán)限人員是BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的主要建立者、管理者及維護(hù)者。

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2.2 基于BIM技術(shù)的物資管理所需的工具

BIM技術(shù)是一系列軟件、硬件、技術(shù)、人員整合的一門新興技術(shù)。

硬件方面，需要在常規(guī)的項(xiàng)目自動(dòng)化辦公網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加物資（倉(cāng)庫(kù)）管理工作平臺(tái)（錄入信息，制作二維碼標(biāo)簽，掃描標(biāo)簽）、存儲(chǔ)服務(wù)器（可與辦公計(jì)算機(jī)合并）、圖形工作站（項(xiàng)目BIM工作站使用）等設(shè)備，圖4中是一個(gè)完整的基于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的項(xiàng)目物資管理網(wǎng)絡(luò)。

軟件方面除了需要應(yīng)用到時(shí)下熱門的二維碼技術(shù)對(duì)物資進(jìn)行全過程可追溯管理之外，還要用到少則幾種、多則數(shù)十種軟件，各種軟件都有自己擅長(zhǎng)的細(xì)分專業(yè)方向，對(duì)工程物資管理來說目前，國(guó)內(nèi)主流且應(yīng)用較多的軟件見表1。

2.3 基于BIM技術(shù)的物資管理流程

物資管理工作貫穿于項(xiàng)目施工全過程，使用BIM技術(shù)作為物資管理的核心，提高了物資管理的效率，簡(jiǎn)化物資管理人員的工作，提升了項(xiàng)目整體物資管理的效率與可靠度。

2.3.1 管理的總體流程

基于BIM技術(shù)及二維碼技術(shù)的物資管理的核心思想是：以BIM物資數(shù)據(jù)庫(kù)為統(tǒng)一數(shù)據(jù)來源，以二維碼技術(shù)作為信息傳遞的載體，將物資分劈后的每一批都與唯一的二維碼相關(guān)聯(lián)，并將二維碼附著在批次上，便于各崗位人員讀取確定物資批次，錄入相關(guān)信息。

物資管理全流程如圖5所示。

在物資管理的每個(gè)階段、每個(gè)崗位都有不同的工作內(nèi)容，將工作流程劃分四個(gè)階段，分別為采購(gòu)準(zhǔn)備階段、招標(biāo)采購(gòu)階段、進(jìn)場(chǎng)入庫(kù)階段、出庫(kù)使用階段。

2.3.2 物資采購(gòu)準(zhǔn)備階段

收到項(xiàng)目施工圖紙之后，BIM項(xiàng)目工作站人員將圖紙全部信息轉(zhuǎn)化為BIM模型，每個(gè)構(gòu)件的屬性均被完整錄入，并添加物資管理相關(guān)的參數(shù)以便匯總，從而建立物資材料數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成如圖6所示。使用物資設(shè)備管理規(guī)則將設(shè)備材料分劈為一定的批次，分配唯一的二維碼標(biāo)簽給各個(gè)批次，同時(shí)工程技術(shù)部門人員根據(jù)施工組織計(jì)劃將各批次設(shè)備材料的需求時(shí)間信息錄入數(shù)據(jù)庫(kù)中，準(zhǔn)備階段主要流程如圖7所示。

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2.3.3 物資招標(biāo)采購(gòu)階段

物資采購(gòu)人員根據(jù)準(zhǔn)備階段錄入的物資需求時(shí)間的優(yōu)先順序，結(jié)合設(shè)備材料的生產(chǎn)運(yùn)輸時(shí)間，按急緩程度整理提交物資采購(gòu)申請(qǐng)，經(jīng)項(xiàng)目管理層批準(zhǔn)后進(jìn)入采購(gòu)程序，并將工作的階段進(jìn)展結(jié)果錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，具體操作流程如下：招標(biāo)完成后將所招標(biāo)批次物資的二維碼打印出來，將二維碼貼于招投標(biāo)文件上，掃描二維碼并錄入招投標(biāo)文件數(shù)字版到數(shù)據(jù)庫(kù)中，使之與數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)項(xiàng)目自動(dòng)關(guān)聯(lián)。合同簽訂之后使用相同步驟將合同信息更新到數(shù)據(jù)庫(kù)中。采購(gòu)審批流程如圖8所示。

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2.3.4 物資進(jìn)場(chǎng)入庫(kù)階段

倉(cāng)儲(chǔ)管理人員負(fù)責(zé)將物資的倉(cāng)儲(chǔ)情況及隨貨文件等更新到數(shù)據(jù)庫(kù)中，具體流程如下，物資到貨后，倉(cāng)儲(chǔ)管理人員該批次物資的二維碼打印出來，將二維碼貼掛于設(shè)備材料及隨貨文件上，掃描二維碼并錄入隨貨文件數(shù)字版、到貨照片及倉(cāng)儲(chǔ)位置信息更新到數(shù)據(jù)庫(kù)中，使之與數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)項(xiàng)目自動(dòng)關(guān)聯(lián)。

個(gè)別物資，如電纜等，出庫(kù)之后沒有使用完畢，還需入庫(kù)保存的，由倉(cāng)庫(kù)管理人員按照物資管理規(guī)則重新生成二維碼，粘掛在物資上，掃描并重新錄入。

2.3.5 物資出庫(kù)使用階段

目前，施工管理中的限額領(lǐng)料流程手續(xù)制度雖然健全，但是效果并不理想，原因就在于配發(fā)材料時(shí)，由于時(shí)間有限及參考數(shù)據(jù)查詢困難，審核人員無法準(zhǔn)確判斷報(bào)送的領(lǐng)料單上的每項(xiàng)工作消耗的數(shù)量是否合理，只能憑借主觀經(jīng)驗(yàn)和少量數(shù)據(jù)大概估計(jì)。隨著BIM技術(shù)的成熟，審核人員可以調(diào)用BIM中同類項(xiàng)目的大量詳細(xì)歷史數(shù)據(jù)，利用BIM多維模擬施工計(jì)算，快速準(zhǔn)確地拆分、匯總，并輸出任一細(xì)部工作的消耗量標(biāo)準(zhǔn)，真正實(shí)現(xiàn)限額領(lǐng)料的初衷。

在領(lǐng)料流程中領(lǐng)料人根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃，提交帶有二維碼物資領(lǐng)料申請(qǐng)，物資管理部門根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取的即將施工區(qū)域所需物資清單，并考慮損耗等因素，復(fù)核領(lǐng)料計(jì)劃無誤后，將發(fā)料指令下達(dá)給倉(cāng)庫(kù)管理人員，倉(cāng)庫(kù)管理人員逐一掃描領(lǐng)料單中的二維碼，確認(rèn)物資存放位置。物資出庫(kù)時(shí)，倉(cāng)庫(kù)管理人員及領(lǐng)料人同時(shí)掃描二維碼，并將帶有二維碼物資交接單掃描更新到數(shù)據(jù)庫(kù)中。領(lǐng)料流程如圖9所示。

現(xiàn)場(chǎng)施工結(jié)束后，現(xiàn)場(chǎng)管理人員將二維碼貼掛與成品上，掃描二維碼并拍照，同時(shí)，該批物資信息更新為已安裝完成。調(diào)試及驗(yàn)收后以相同步驟將物資狀態(tài)更新至數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

通過使用基于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的物資管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目物資管理的高協(xié)同、低消耗、嚴(yán)卡控、精管理，為建設(shè)項(xiàng)目直接或間接節(jié)約大量資金。

①通過使用基于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的物資管理系統(tǒng)，能夠精確卡控物資的采購(gòu)時(shí)間，提高資金利用效率。②通過使用基于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的物資管理系統(tǒng)的限額領(lǐng)料流程，能夠極大的減少材料的浪費(fèi)，從而節(jié)約大量材料成本。③通過使用基于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的物資管理系統(tǒng)的協(xié)同工作、文檔管理和共享機(jī)制，降低因打印產(chǎn)生的辦公用品消耗和折舊，明顯減少了打印紙、打印機(jī)的用量，并在提高溝通頻率的同時(shí)大幅度降低有線和無線終端的通訊量，明顯減少傳真、長(zhǎng)途電話等開支。④通過使用基于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的物資管理系統(tǒng)提升了項(xiàng)目人均生產(chǎn)力，從而達(dá)成對(duì)人力資源成本抑制明顯減少人力相關(guān)的開支。據(jù)國(guó)外咨詢機(jī)構(gòu)調(diào)查，根據(jù)使用者的職務(wù)和收入情況，可估算出使用系統(tǒng)后帶來的平均收益，如表2所示。

3.2 社會(huì)效益

通過使用基于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的物資管理系統(tǒng)，積極響應(yīng)國(guó)家建筑產(chǎn)業(yè)信息化號(hào)召，對(duì)提升企業(yè)技術(shù)實(shí)力、精細(xì)化管理程度有明顯的效果。為企業(yè)創(chuàng)造效益，樹立口碑。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)的核心價(jià)值在于，幫我們將工程實(shí)體成功創(chuàng)建成具有多維度結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫(kù)的工程數(shù)字模型，且數(shù)據(jù)對(duì)象粒度可以達(dá)到構(gòu)件級(jí)。實(shí)質(zhì)上BIM就是一個(gè)工程的項(xiàng)目高細(xì)度的數(shù)據(jù)庫(kù)，大幅提升了項(xiàng)目管理的數(shù)據(jù)（計(jì)算）能力，讓我們具備了項(xiàng)目管理一直需要的強(qiáng)大支撐平臺(tái)：一是在數(shù)據(jù)獲取上，我們可以隨時(shí)隨地、快速獲取最新、最準(zhǔn)確、最完整的7D結(jié)構(gòu)化工程數(shù)據(jù)庫(kù)；二是在項(xiàng)目協(xié)同上，有了創(chuàng)建、管理、共享數(shù)據(jù)高效協(xié)同平臺(tái)；三是在數(shù)字樣品上，通過實(shí)現(xiàn)虛擬建造，大大縮小了與制造業(yè)的差距，在施工中的大量問題，在施工前就得到較好解決。

BIM技術(shù)的這些能力和價(jià)值，相對(duì)以往的項(xiàng)目管理手段，都是前所未有的。可以判定，BIM技術(shù)將給施工企業(yè)項(xiàng)目精細(xì)化管理、企業(yè)集約化管理和企業(yè)信息化管理帶來強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支撐，突破了以往傳統(tǒng)的管理技術(shù)手段瓶頸，從而帶來項(xiàng)目管理革命。

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