基于BIM集成管理平臺的房地產(chǎn)項(xiàng)目協(xié)同建設(shè)研究

曹少衛(wèi)1 王 偉2 楊志強(qiáng) 尚 軍

(1.中鐵建工集團(tuán)有限公司，北京 100070； 2.中國建筑業(yè)協(xié)會研究發(fā)展部,北京 100011；3. 中鐵諾德地產(chǎn)公司，北京 100070)

1 前言

隨著BIM技術(shù)在建筑工程的廣泛應(yīng)用，利用BIM技術(shù)提升項(xiàng)目管理水平已經(jīng)成為行業(yè)共識，國內(nèi)大型建筑企業(yè)集團(tuán)的管理半徑基本要覆蓋從項(xiàng)目立項(xiàng)到竣工的全過程；如何探索出基于BIM技術(shù)的房地產(chǎn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工一體化的協(xié)同建設(shè)管理模式，實(shí)現(xiàn)地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期的管理，是建筑企業(yè)集團(tuán)面臨的重大挑戰(zhàn)[1-4]。

本論文基于目前房地產(chǎn)管理中所存在的設(shè)計(jì)、施工BIM模型無法流轉(zhuǎn)應(yīng)用、建設(shè)工程協(xié)同管理差、成本管理爭議多引發(fā)社會問題等管理現(xiàn)狀，采用資料收集、項(xiàng)目試點(diǎn)應(yīng)用、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的研究方法，以成都諾德一號地產(chǎn)項(xiàng)目為依托，深入研究基于BIM集成管理平臺的房地產(chǎn)項(xiàng)目協(xié)同建設(shè)管理新模式，以BIM集成管理平臺為管理工具，實(shí)現(xiàn)管理模式創(chuàng)新，為房地產(chǎn)項(xiàng)目協(xié)同建設(shè)提供新的思路和方案[5]。

2 應(yīng)用策劃

中鐵諾德壹號項(xiàng)目位于成都市天府新區(qū)科學(xué)城興隆湖南側(cè)，總建筑面積為78萬。作為BIM技術(shù)應(yīng)用的研發(fā)中心總建筑面積為14萬(圖1-圖2)。項(xiàng)目建設(shè)總投資30億元，由中鐵建工諾德地產(chǎn)公司開發(fā)，中鐵建工設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)，中鐵建工西南公司、安裝公司、鋼結(jié)構(gòu)公司負(fù)責(zé)施工任務(wù)，中鐵物業(yè)進(jìn)行后期運(yùn)維管理。

圖1 中鐵諾德一號總體規(guī)劃圖

圖2 中鐵諾德一號研發(fā)中心模型圖

為保證BIM技術(shù)應(yīng)用的順利推進(jìn)，集團(tuán)公司組織編制了中鐵建工集團(tuán)企業(yè)BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)(房地產(chǎn))中的《BIM技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》和《BIM實(shí)施管理辦法》。同時(shí)總結(jié)集團(tuán)公司以往BIM技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，匯總編制了中鐵建工集團(tuán)企業(yè)《BIM應(yīng)用管理流程》和《BIM管理平臺操作手冊》、《中鐵建工集團(tuán)企業(yè)BIM編碼體系》等資料，指導(dǎo)項(xiàng)目的BIM技術(shù)應(yīng)用。

3 BIM集成管理平臺

為保證項(xiàng)目的順利實(shí)施，集團(tuán)基于BIM、互聯(lián)網(wǎng)及云技術(shù)開發(fā)了BIM集成管理平臺，能夠?qū)IM模型在平臺中整合，從集成平臺可跳轉(zhuǎn)至成本管理平臺、安質(zhì)管理平臺、物資管理平臺及進(jìn)度管理平臺，通過制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)雙向接口，能實(shí)時(shí)同步各模塊修改的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)BIM模型和各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成顯示在同一界面(圖3-圖5)。

房地產(chǎn)建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工單位項(xiàng)目人員按照各自權(quán)限，能通過統(tǒng)一的入口切換到各子平臺，做到了統(tǒng)一的用戶、項(xiàng)目信息、文檔及模型管理；集成管理平臺方便項(xiàng)目人員隨時(shí)、隨地的通過移動端進(jìn)行信息查詢、數(shù)據(jù)采集和二維碼等操作。通過集成管理平臺的應(yīng)用，可以將建筑本身及內(nèi)部設(shè)備的能源、空間、資產(chǎn)、維護(hù)、安全及環(huán)境等的管理由二維模式拓展到三維模式，是基于BIM與互聯(lián)網(wǎng)+云技術(shù)結(jié)合的基礎(chǔ)上對房地產(chǎn)項(xiàng)目管理的創(chuàng)新[6]。

4 應(yīng)用內(nèi)容

4.1 基于BIM技術(shù)的三維協(xié)同設(shè)計(jì)

基于BIM技術(shù)的三維正向設(shè)計(jì)是指采用基于BIM平臺的全專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)，各專業(yè)隨時(shí)參照集成模型、完善設(shè)計(jì)，互為條件，信息對稱，精準(zhǔn)吻合，最終建筑、結(jié)構(gòu)、水、電、暖通及裝修達(dá)到協(xié)調(diào)一致，各專業(yè)利用各自BIM模型自動生成所需要的圖檔，如圖6-7所示。

通過BIM協(xié)同設(shè)計(jì)平臺，各專業(yè)在平臺上協(xié)同工作，能及時(shí)準(zhǔn)確地了解其它專業(yè)的設(shè)計(jì)進(jìn)度及意圖，保證專業(yè)間的設(shè)計(jì)無沖突。同時(shí)建設(shè)單位也能通過該平臺了解設(shè)計(jì)進(jìn)度及質(zhì)量、對設(shè)計(jì)進(jìn)行管理。

圖3 中鐵建工BIM集成管理平臺登錄界面

圖5 中鐵建工BIM集成管理平臺GIS界面

圖6 基于BIM的三維協(xié)同設(shè)計(jì)

圖7 中鐵建工成都“諾德一號”項(xiàng)目正向協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)模型拆分與協(xié)同

設(shè)計(jì)BIM模型完成后，經(jīng)審核無誤后，移交施工總承包單位進(jìn)行設(shè)計(jì)模型的深化，并在集成管理平臺中將土建模型、鋼結(jié)構(gòu)模型、機(jī)電模型、外裝模型進(jìn)行集成，如圖8-10所示。

圖8 諾德一號研發(fā)中心鋼結(jié)構(gòu)模型

圖9 諾德一號研發(fā)中心地下室機(jī)電模型

圖10 導(dǎo)入集成管理平臺中的諾德一號研發(fā)中心集成模型

4.2 基于BIM集成管理平臺的物資管理

基于BIM集成管理平臺的物資管理主要是通過建立一整套符合項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用的機(jī)電編碼體系，在實(shí)施快速算量的同時(shí)，給BIM模型構(gòu)件賦予相應(yīng)編碼，構(gòu)件編碼為物資管理、數(shù)字化加工生產(chǎn)及現(xiàn)場裝配的核心，使得各種設(shè)備材料具有唯一的標(biāo)識碼，通過打通模型與設(shè)備數(shù)據(jù)鏈傳遞，實(shí)施機(jī)電設(shè)備構(gòu)件數(shù)字化加工，使得機(jī)電構(gòu)件可以在加工基地快速、準(zhǔn)確生產(chǎn)，在物資提料、入庫、出庫、安裝、驗(yàn)收等一系列流程中實(shí)施手持終端掃碼，快速錄入相關(guān)信息，做到設(shè)備構(gòu)件安裝可追溯，施工全裝配，大大提高了施工效率，如圖11-12所示[7]。

圖11 BIM集成管理平臺的物資管理模塊界面

圖12 物資編碼分類

通過創(chuàng)建數(shù)字化加工基地，將大部分人工加工工作轉(zhuǎn)移至數(shù)字化加工基地進(jìn)行自動化生產(chǎn)；將數(shù)字化加工基地生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件通過平臺進(jìn)行自動編碼，可以將構(gòu)件快速準(zhǔn)確運(yùn)輸至相應(yīng)的安裝區(qū)域；最終將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸至施工現(xiàn)場進(jìn)行全裝配施工，如圖13所示。

圖13 機(jī)電管理數(shù)字化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程

具體實(shí)施過程為：根據(jù)數(shù)字化加工設(shè)備確定與之匹配的共享預(yù)制加工數(shù)據(jù)庫，利用Revit軟件將機(jī)電模型中的風(fēng)管、橋架、水管等機(jī)電模型轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫中的預(yù)制加工模型，進(jìn)行BIM出圖、報(bào)審，審批通過后對預(yù)制加工模型進(jìn)行自動分段，根據(jù)實(shí)際預(yù)制加工情況對其進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)置支吊架，模型精度達(dá)到LOD400，如圖14所示。

圖14 機(jī)電BIM模型數(shù)據(jù)庫

生成預(yù)制加工數(shù)據(jù)、材料清單(包含編碼及二維碼信息)、三維安裝示意圖、支吊架放樣點(diǎn)、成本等相關(guān)信息，將預(yù)制加工數(shù)據(jù)及材料清單發(fā)送至數(shù)字化加工基地，導(dǎo)入數(shù)字化加工設(shè)備，如圖15所示，進(jìn)行預(yù)制加工和自動化生產(chǎn)，對生產(chǎn)的預(yù)制加工構(gòu)件進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收、張貼二維碼；將預(yù)制加工構(gòu)件及材料清單運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，進(jìn)行掃碼驗(yàn)收，并錄入BIM集成管理平臺；采用自動放樣機(jī)器人根據(jù)放樣點(diǎn)信息進(jìn)行放樣，利用射釘槍進(jìn)行支吊架高效安裝，根據(jù)三維安裝示意圖及對應(yīng)的材料清單對預(yù)制加工構(gòu)件進(jìn)行裝配和少量加工即可；工程竣工驗(yàn)收后，BIM竣工模型精度達(dá)到LOD500，可直接用于項(xiàng)目運(yùn)維管理，如圖16-17所示。

圖15 機(jī)電管線自動化加工設(shè)備

圖16 機(jī)電BIM竣工模型

圖17 基于BIM模型的維修檢查

4.3 基于BIM管理平臺的安全質(zhì)量管理

基于BIM平臺的安全質(zhì)量管理是通過集成管理平臺的安質(zhì)管理模塊，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目安全質(zhì)量管理。第一步利用移動客戶端(APP)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集(巡檢)、處理(整改、驗(yàn)證)。第二步利用數(shù)據(jù)管理整合平臺(Web)完成系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)初始錄入、采集數(shù)據(jù)分析處理、成果數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)、多條件篩查、預(yù)警數(shù)據(jù)生成與發(fā)送及二維碼信息生成與讀取等。第三步利用三維BIM模型顯示端(Naviswork)輸出成果信息，并對既有信息進(jìn)行對比分析，最終提出安全質(zhì)量問題及隱患的解決方案，如圖18-20所示[8-9]。

圖18 BIM集成管理平臺的安全管理界面

圖19 BIM集成管理平臺的質(zhì)量管理界面

圖20 三端一云系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

4.3.1 移動端應(yīng)用

項(xiàng)目安全巡檢員登錄管理系統(tǒng)，采取視圖模式，選定在預(yù)先在Web平臺已載入的施工圖紙，核對施工內(nèi)容是否滿足要求，如存在安全質(zhì)量問題，對問題點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，根據(jù)問題類型確定相應(yīng)管理分類，對需記錄問題進(jìn)行定位，簡要描述，同時(shí)可以通過文字、拍照、錄制語音方式對相關(guān)問題進(jìn)行記錄。記錄完成后可采用實(shí)時(shí)上傳與離線存儲、后臺上傳(不受施工跟現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)限制)兩種方式將記錄問題存儲在Web平臺、以便后續(xù)數(shù)據(jù)調(diào)用編輯與分析處理，如圖21所示。

圖21 APP端數(shù)據(jù)采集操作流程

項(xiàng)目施工負(fù)責(zé)人在收到巡檢員已上傳的安全質(zhì)量問題，通過查看問題描述及說明，可準(zhǔn)確定位問題點(diǎn)，通過記錄單形式將問題下發(fā)給作業(yè)班組，同時(shí)確定整改采取相應(yīng)措施及辦法；施工負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)落實(shí)問題整改情況，直至問題整改完成，將整改問題完成說明(含簽字)掃描件上傳至管理平臺，如圖22所示。

圖22 手機(jī)App端整改操作流程

項(xiàng)目安全質(zhì)量專職管理人員負(fù)責(zé)對施工負(fù)責(zé)人安全質(zhì)量問題整改落實(shí)情況進(jìn)行復(fù)核，確定該項(xiàng)問題整改完成，逐一銷項(xiàng)，如圖23所示。

圖23 手機(jī)App端驗(yàn)證操作流程

通過對數(shù)據(jù)采集、整改、驗(yàn)證流程管理，項(xiàng)目安全質(zhì)量管理記錄隨之形成有效管理文件，其作為項(xiàng)目安全質(zhì)量管理追溯性的重要依據(jù)，為后續(xù)施工安全質(zhì)量問題統(tǒng)計(jì)、分析及持續(xù)改進(jìn)提供了重要的指導(dǎo)依據(jù)。

為更好地應(yīng)用于現(xiàn)場施工管理，項(xiàng)目工程技術(shù)及安全質(zhì)量管理人員在施工前將涉及施工中的施工圖紙、施工方案、施工交底及相關(guān)施工信息等施工資料上傳至管理平臺，同時(shí)通過二維活碼隨施工進(jìn)展動態(tài)錄入更新信息。在施工管理過程中，施工人員即可隨時(shí)通過掃描二維碼實(shí)現(xiàn)施工信息的隨時(shí)調(diào)用，達(dá)到施工過程數(shù)據(jù)動態(tài)實(shí)時(shí)的有效管控，如圖24-26所示。

圖24 手機(jī)App端二維碼掃描操作流程

圖25 工程資料及儀器設(shè)備信息管理

圖26 實(shí)體質(zhì)量與物資管理

4.3.2 Web端應(yīng)用

Web平臺安全質(zhì)量管理流程同App端管理流程相同，均可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，同時(shí)Web平臺可以對App端問題進(jìn)行編輯及優(yōu)化處理。通過巡檢員、施工負(fù)責(zé)人及驗(yàn)證人三個(gè)角色實(shí)現(xiàn)安全質(zhì)量的全過程盯控，如圖27-36所示。

圖27 巡檢員創(chuàng)建新問題

圖28 生成問題整改單

圖29 系統(tǒng)發(fā)出整改通知單

圖30 打印整改通知單

圖31 整改負(fù)責(zé)人回復(fù)整改

圖32 整改完成

圖33 驗(yàn)證人登錄

圖34 驗(yàn)證人驗(yàn)證通過

圖35 驗(yàn)證人上傳存檔

圖36 審批查閱

4.3.3 模型端應(yīng)用

利用集成管理平臺的Navisworks模型端可根據(jù)整改問題情況與原始模型設(shè)置進(jìn)行對比，提取模型數(shù)字化信息，為安全質(zhì)量問題及隱患排查、整改提供數(shù)據(jù)支持。通過BIM模型中顯示的不同顏色的問題及隱患點(diǎn)，可直觀分析問題點(diǎn)分布頻率高發(fā)區(qū)域等信息，對項(xiàng)目重點(diǎn)管控提供了數(shù)據(jù)依據(jù)，為提高項(xiàng)目整體安全質(zhì)量管控具有積極意義，如圖37所示。

圖37 模型端查看質(zhì)量、安全問題記錄

基于BIM管理平臺的安質(zhì)管理的技術(shù)亮點(diǎn)在于可以對項(xiàng)目近期(日、周、月)發(fā)生的安全事故隱患進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，自動篩選出最大危險(xiǎn)源、頻發(fā)問題、一般問題，并將相關(guān)安全質(zhì)量問題數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行預(yù)警，提醒項(xiàng)目管理人員有針對性地進(jìn)行管理。

4.4 基于BIM平臺的成本管理

基于BIM平臺的成本管理實(shí)現(xiàn)了房地產(chǎn)企業(yè)、施工企業(yè)按照BIM模型進(jìn)行工程結(jié)算:雙方按照BIM模型進(jìn)行計(jì)量，施工損耗按照企業(yè)定額進(jìn)行估算(諾德一號項(xiàng)目量損耗確定為3%，即在模型量上增加3%作為結(jié)算工程量)；具體措施為：將集成管理平臺中的成本管理模型與廣聯(lián)達(dá)BIM平臺對接，將設(shè)計(jì)BIM模型(建筑、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電、幕墻)進(jìn)行集成，形成集成成本模型；將工程量清單導(dǎo)入5DBIM平臺，按照施工分區(qū)與BIM模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)成本信息可視化查詢。

施工過程中，雙方按照深化后的BIM成本模型進(jìn)行工程量計(jì)算，并上傳至管理平臺，實(shí)現(xiàn)成本管理數(shù)據(jù)的自動更新，如圖38-40所示；變更管理以“誰發(fā)起，誰負(fù)責(zé)”的原則進(jìn)行變更與算量，并將變更后的成本數(shù)據(jù)上傳到管理平臺進(jìn)行登記[6,9]。

圖38 BIM成本管理模型

圖39 BIM成本模型與工程量清單相關(guān)聯(lián)

圖40 BIM成本模型與工程量清單相關(guān)聯(lián)

將施工分區(qū)的實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行錄入，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度與成本信息與模型關(guān)聯(lián)；完成現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)度錄入后，BIM管理平臺可自動生成用于驗(yàn)工的分部分項(xiàng)措施項(xiàng)目計(jì)價(jià)表；最后依照管理平臺進(jìn)行月度驗(yàn)工計(jì)價(jià)，并自動生成驗(yàn)工計(jì)價(jià)表進(jìn)行書面確認(rèn)，如圖41所示。

圖41 進(jìn)度信息與成本模型相關(guān)聯(lián)(按施工分區(qū))

通過BIM平臺實(shí)現(xiàn)模型與成本數(shù)據(jù)動態(tài)關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)會根據(jù)錄入的施工進(jìn)度計(jì)劃自動得到資金流曲線，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目成本的動態(tài)管理。根據(jù)錄入的實(shí)際完成情況，系統(tǒng)自動計(jì)算出本月的已完成的工程量、自動與計(jì)劃工程量進(jìn)行對比、生成實(shí)際月計(jì)價(jià)清單。清單關(guān)聯(lián)簡單、快速、不需要二次及多次人為分解清單，提高了成本管理的效率，如圖42-43所示。

圖42 計(jì)價(jià)清單與BIM成本模型相關(guān)聯(lián)(按施工分區(qū))

圖43 利用BIM模型進(jìn)行驗(yàn)工計(jì)價(jià)管理

4.5 基于BIM管理平臺的進(jìn)度管理

基于BIM平臺的施工進(jìn)度管理是采用集成平臺的進(jìn)度管理模塊，以BIM模型和Project項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合輕量化的BIM模型進(jìn)行形象的展示，如圖44所示；通過建立進(jìn)度審批制度，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)度管理的網(wǎng)上快速審批，自動識別滯后工序，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警[10-12]。

編制項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃：隨著月度實(shí)際進(jìn)度的上傳，項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)度與總進(jìn)度計(jì)劃形成的對比情況將以甘特圖的方式展示到這里。藍(lán)色條代表任務(wù)實(shí)際進(jìn)度，黃色、橙色、紅色依次代表不同級別的任務(wù)超期，如圖45所示。

圖44 BIM集成管理平臺的進(jìn)度管理界面

圖45 進(jìn)度計(jì)劃導(dǎo)入管理平臺

施工單位上傳進(jìn)度計(jì)劃，諾德地產(chǎn)進(jìn)行審批。在查詢結(jié)果中可了解計(jì)劃的類型、時(shí)間、提交人、審批人、審批狀態(tài)等，如圖46所示。

圖46 進(jìn)度計(jì)劃審批

進(jìn)度計(jì)劃對比包含總進(jìn)度對比和月度進(jìn)度對比。勾選“預(yù)警篩選”可在甘特圖中篩選出超期的任務(wù)，點(diǎn)擊“刷新”可將超期任務(wù)相關(guān)的構(gòu)件在模型中用紅色標(biāo)注出來，如圖47所示。

圖47 進(jìn)度延遲預(yù)警

可在管理平臺中選中預(yù)警任務(wù)，如“樁基施工”，點(diǎn)擊“生成預(yù)警報(bào)告”，彈出報(bào)告表單，根據(jù)實(shí)際情況填寫表單，點(diǎn)擊“生成”，文件也會保存至系統(tǒng)，如圖48所示。

圖48 進(jìn)度預(yù)警報(bào)告

施工單位簽收預(yù)警通知后，組織對相應(yīng)項(xiàng)目進(jìn)行檢查落實(shí)，并組織對延遲的分項(xiàng)工程進(jìn)行搶工，如圖49所示。

圖49 進(jìn)度預(yù)警通知的處理

當(dāng)施工單位對進(jìn)度預(yù)警的任務(wù)進(jìn)行處理，達(dá)到諾德地產(chǎn)公司要求后，申請消除預(yù)警任務(wù)，如圖50所示。

圖50 進(jìn)度預(yù)警的消警處理

諾德地產(chǎn)對項(xiàng)目申請的消警進(jìn)行檢查審核，當(dāng)滿足進(jìn)度要求后，進(jìn)行任務(wù)消除，如圖51所示[13-14]。

圖51 進(jìn)度預(yù)警的檢查復(fù)核

5 總結(jié)

(1)項(xiàng)目管理以BIM管理平臺作為管理工具，在BIM集成管理平臺上集成“設(shè)計(jì)管理”、“成本管理”、“進(jìn)度管理”、“安質(zhì)管理”、“物資管理”等內(nèi)容；建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工方、監(jiān)理方可以在管理平臺上基于模型進(jìn)行協(xié)同管理；實(shí)現(xiàn)了信息共享，極大提高了管理效率；

(2)采用BIM模型進(jìn)行項(xiàng)目的成本管理，對驗(yàn)工計(jì)價(jià)、變更管理起到了很好的管理效果，需要繼續(xù)深入研討應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，形成制度性管理要求，提升項(xiàng)目成本的信息化管理能力[15-16]。