基于BIM的施工企業(yè)物資管理系統(tǒng)的研發(fā)

(北京礦建建設(shè)集團有限公司，北京 102300)

引言

北京礦建建設(shè)集團有限公司是一家具有六十多年歷史的國有大型一級資質(zhì)施工企業(yè)。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，企業(yè)在住建部《建筑業(yè)十項新技術(shù)》和《2011～2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》指引下，分別進行了企業(yè)管理信息系統(tǒng)的建設(shè)和建筑信息模型(BIM)技術(shù)的應(yīng)用。隨著應(yīng)用的深入，企業(yè)將管理信息系統(tǒng)與BIM技術(shù)相結(jié)合，對施工項目現(xiàn)場物資進行精細化管理。本文即對基于BIM的物資管理平臺的研發(fā)進行介紹，希望能對其他企業(yè)有一定的啟發(fā)性。

1 物資現(xiàn)場管理(系統(tǒng))研究現(xiàn)狀

在建筑工程施工的成本結(jié)構(gòu)中，物資成本占總成本的60%以上[1， 2]，由此凸顯物資管理在項目管理中的重要性，這也引發(fā)了對物資管理的研究和實踐。

許北娥對施工企業(yè)的物資管理現(xiàn)狀進行了研究，指出目前在施工企業(yè)存在著材料核算表提報不及時、物資采購信息不完整、沒有集中采購導(dǎo)致物資成本增加等現(xiàn)象[2]。

北京礦建集團在物資管理方面，采用單機版工具軟件對項目物資需求進行管理，但是由于是單機版軟件，不能與企業(yè)管理信息系統(tǒng)整合，在應(yīng)用方面有了一定的限制。

國內(nèi)對BIM技術(shù)的應(yīng)用，主要在三維建模、4D施工模擬、碰撞檢查和管線優(yōu)化等方面，而在成本、質(zhì)量、安全等方面的應(yīng)用程度較低[3]。王君等提出了基于BIM技術(shù)的物資全過程管理[4]，對以BIM模型為技術(shù)如何進行物資管理進行了介紹。魯有月等提出了基于BIM的項目總控管理平臺[5]，對項目的質(zhì)量、安全等進行管控。

隨著信息系統(tǒng)在企業(yè)的應(yīng)用日益普及和深入，采用信息系統(tǒng)對物資管理成為企業(yè)的管理方向。在此基礎(chǔ)上，企業(yè)結(jié)合BIM技術(shù)，將二者的數(shù)據(jù)進行整合，實現(xiàn)項目物資的精細化管理。

2 基于BIM的物資管理模型

建立基于BIM的物資管理系統(tǒng)，不僅僅是對物資需求和消耗等信息進行記錄，而是在施工過程中和竣工后能對數(shù)據(jù)進行二次利用，為其他項目提供有價值的參考，為企業(yè)的管理服務(wù)。從這個目標(biāo)出發(fā)，結(jié)合企業(yè)的物資管理制度、施工各階段的物資管理流程等，對物資管理流程進行了梳理和優(yōu)化，并將該過程固化到系統(tǒng)中，保證物資管理流程在系統(tǒng)中優(yōu)質(zhì)高效地運轉(zhuǎn)。梳理的物資管理模型如圖1所示。

2.1 BIM建模與算量

每個項目在開工前建立BIM模型，根據(jù)模型進行工程算量，得到該項目的物資總需求計劃。在施工過程中，結(jié)合進度計劃，對指定部位進行工程算量，獲得每個階段或者指定施工部位的物資需求計劃。

2.2 需求計劃管理

各項目部在BIM算量的基礎(chǔ)上，將需求計劃錄入系統(tǒng)并通過流程進行上報審批，公司業(yè)務(wù)部門完成審批，并據(jù)此對項目部分階段的需求和采購計劃進行控制。

2.3 采購計劃管理

項目部在各自的需求計劃控制下，制定采購計劃并上報，公司業(yè)務(wù)部門在流程審批后，進行匯總形成公司整體采購計劃，按照采購流程進行集中采購。

2.4 物資進場驗收

在采購?fù)瓿珊?，公司業(yè)務(wù)部門按照審批的各項目部的需求計劃，將采購物資分配至各項目。項目部根據(jù)質(zhì)量要求對物資進行驗收，驗收合格的辦理入庫手續(xù)，否則辦理退場手續(xù)。

圖1 基于BIM的物資管理模型

2.5 入庫管理

驗收合格的物資，由項目部辦理入庫手續(xù)，進入現(xiàn)場倉庫，為以后施工中的領(lǐng)料和退料做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備。

2.6 領(lǐng)料管理

施工班組或者分包單位根據(jù)需求量辦理現(xiàn)場領(lǐng)料手續(xù)，項目部根據(jù)BIM算量的結(jié)果對領(lǐng)料進行控制，辦理限額領(lǐng)料，登記有關(guān)領(lǐng)料數(shù)量。

2.7 退料管理

施工完成后各班組將剩余物資退回倉庫，項目部辦理退料手續(xù)。

2.8 臺賬管理

物資管理過程中，每個步驟在錄入數(shù)據(jù)后，均要形成臺賬，供查詢和其他業(yè)務(wù)管理使用。結(jié)合BIM算量，進行計劃用量與實際用量的對比。

2.9 結(jié)算與成本管理

物資管理的每一步數(shù)據(jù)均進入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中保存，并按照企業(yè)需要形成各種臺賬，同時在結(jié)算與成本管理時可以調(diào)用，辦理相應(yīng)的業(yè)務(wù)。

3 基于BIM的物資管理系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)功能設(shè)計

在基于BIM的物資管理模型的基礎(chǔ)上，規(guī)劃系統(tǒng)的基本功能。主要功能包括基礎(chǔ)設(shè)置、需求計劃管理、采購計劃管理、現(xiàn)場收料管理、現(xiàn)場發(fā)料管理等主要功能。系統(tǒng)模型見圖2。

(1)基礎(chǔ)設(shè)置

系統(tǒng)使用前進行初始化，錄入物資基本信息，形成企業(yè)資源庫，供日后從其中選擇物資材料； 登記合同基本信息，便于物資采購結(jié)算和其他專業(yè)分包結(jié)算。

(2)建模與算量

根據(jù)施工圖紙，使用不同的建模軟件建立各專業(yè)模型，采用工程算量插件，計算相應(yīng)的工程量，結(jié)算結(jié)果可以在構(gòu)件上顯示，也可以以excel等格式統(tǒng)一在數(shù)據(jù)庫中保存。圖3所示為鋼筋算量結(jié)果。

圖2 系統(tǒng)模型圖

圖3 鋼筋算量結(jié)果

(3)物資需求計劃

項目部手工錄入或者導(dǎo)入計算所得的工程量，通過系統(tǒng)內(nèi)嵌的審批流程，進行審批，最終在公司采購部門形成物資需求計劃。該需求計劃在系統(tǒng)保存，形成物資需求計劃庫。圖4為物資需求計劃錄入頁面。

圖4 物資需求計劃頁面

(4)物資采購計劃

項目部根據(jù)施工進度計劃，對指定施工周期內(nèi)的施工部位進行工程算量，錄入系統(tǒng)，形成采購計劃并報批。業(yè)務(wù)部門通過需求計劃進行總控，符合要求的，形成企業(yè)采購計劃，根據(jù)采購制度和流程完成采購業(yè)務(wù)。同步形成采購計劃臺賬和采購合同臺賬。

(5)物資驗收管理

公司集中采購的物資，按照各個項目部的需求計劃，統(tǒng)一送至項目現(xiàn)場倉庫。項目部根據(jù)需求計劃對進場材料進行驗收，驗收合格的，建立驗收單，不合格的，辦理退場手續(xù)。驗收合格的物資可以直接從前期形成的采購合同、企業(yè)資源庫、采購計劃和需求計劃中直接選擇。

(6)物資入庫管理

項目部在驗收合格的基礎(chǔ)上，辦理材料入庫手續(xù)。此時，選擇驗收單的單號，則該驗收單的材料信息全部導(dǎo)入到入庫單中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫集成，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和工作的便利性。圖5所示為材料入庫單的錄入頁面。

圖5 材料入庫單頁面

建立材料入庫單后，新增加的材料及時補充到系統(tǒng)的庫存材料數(shù)據(jù)庫中，供以后領(lǐng)料時選擇材料信息。

(7)現(xiàn)場領(lǐng)料管理

施工班組或者分包單位根據(jù)進度計劃和模型，計算相應(yīng)施工部位的材料需求量，項目部進行核實，隨后辦理限額領(lǐng)料，填寫領(lǐng)料單，如圖6所示。領(lǐng)料單中的材料信息可以從項目現(xiàn)場的庫存材料中選擇，方便了信息錄入，也保證了材料品種規(guī)格等基本信息的準(zhǔn)確度。

(8)現(xiàn)場退料管理

班組或者分包單位在施工后，將剩余的材料退還，項目部辦理相應(yīng)的手續(xù)，登記退料單。退料選擇時，從已領(lǐng)材料中選擇更加便捷。

在各個環(huán)節(jié)中，系統(tǒng)均能根據(jù)錄入的各項數(shù)據(jù)自動生成臺賬，供匯總和查詢。圖7顯示了物資收發(fā)流水臺賬，從臺賬中的每一條記錄中都可以進行反向查找，方便了項目部和管理人員對物資的管理工作。

圖6 領(lǐng)料單

圖7 材料收發(fā)流水臺賬

系統(tǒng)匯總了從需求到退料的各種詳細數(shù)據(jù)，匯總形成計劃用量與實際用量的對比，方便進行成本管控。如圖8所示。

同時，通過系統(tǒng)可以實時了解各項目部的物資使用情況，便于企業(yè)對項目物資進行統(tǒng)一調(diào)配。臺賬中的各項數(shù)據(jù)為結(jié)算和成本管理提供了實施動態(tài)的數(shù)據(jù)，可以方便及時地根據(jù)這些臺賬，辦理結(jié)算業(yè)務(wù)和成本管理業(yè)務(wù)。

圖8 材料計劃與實際用量對比

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

針對施工企業(yè)的物資管理特點和業(yè)務(wù)分部特點，系統(tǒng)采用B/S和C/S相結(jié)合的業(yè)務(wù)形式，同時，系統(tǒng)采用了用戶服務(wù)層、業(yè)務(wù)服務(wù)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層和數(shù)據(jù)采集層四層分布式結(jié)構(gòu)，如圖9所示。

圖9 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計圖

用戶服務(wù)層主要面向系統(tǒng)登錄用戶，使得用戶可以通過瀏覽器方便地訪問所需要的資源，對系統(tǒng)中的個別功能，采用C/S模式進行操作，保證用戶界面的一致性和完整性。

業(yè)務(wù)服務(wù)層介于數(shù)據(jù)服務(wù)層與用戶服務(wù)層之間，是上述兩者的橋梁。在該層中，通過組件的形式來定制相應(yīng)的業(yè)務(wù)規(guī)則，以處理相應(yīng)用戶層發(fā)來的請求； 同時與數(shù)據(jù)服務(wù)層進行交互，并將所需數(shù)據(jù)反饋給用戶。

數(shù)據(jù)服務(wù)層提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)，包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫、BIM數(shù)據(jù)庫、文件庫、數(shù)據(jù)定義、維護和更新，以及管理相應(yīng)業(yè)務(wù)服務(wù)層發(fā)來的數(shù)據(jù)請求。

數(shù)據(jù)采集層采用PC端錄入數(shù)據(jù)，也可以采用手機等移動端錄入數(shù)據(jù)。根據(jù)業(yè)務(wù)需要，還可以擴展使用視頻監(jiān)控、掃描設(shè)備等進行數(shù)據(jù)的采集與錄入。

4 結(jié)語

基于BIM的物資管理系統(tǒng)在企業(yè)內(nèi)的試點項目進行了試用，實現(xiàn)了從建模算量、需求計劃管理、采購計劃管理、施工現(xiàn)場的物資入庫、材料領(lǐng)用和退料的全過程管理。

試用結(jié)果表明，將管理信息系統(tǒng)與BIM技術(shù)相結(jié)合，能充分發(fā)揮BIM算量的功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，在集中采購、庫存管理方面，能為企業(yè)的各級管理者提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，便于各級管理者采取必要的管理措施。同時，為項目部的精細化物資管理提供了有力的幫助，使得項目部內(nèi)完成需求、收料、發(fā)料和退料的全過程管理，還實現(xiàn)了項目部之間多余物資的整體調(diào)配，為企業(yè)節(jié)省不菲的采購費用。

參考文獻

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