基于BIM技術(shù)的工程建設(shè)項(xiàng)目輔助審批技術(shù)研究

(廣聯(lián)達(dá)科技股份有限公司，北京 100193)

引言

為貫徹落實(shí)國務(wù)院關(guān)于深化“放管服”改革和優(yōu)化營商環(huán)境的部署要求，推動(dòng)政府職能轉(zhuǎn)向減審批、強(qiáng)監(jiān)管、優(yōu)服務(wù)，促進(jìn)市場公平競爭，以推進(jìn)政府治理體系和治理能力現(xiàn)代化為目標(biāo)，對工程建設(shè)項(xiàng)目審批制度進(jìn)行全流程、全覆蓋改革，努力構(gòu)建科學(xué)、便捷、高效的工程建設(shè)項(xiàng)目審批和管理體系[1]。基于現(xiàn)有的工程審批平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化，開發(fā)建設(shè)BIM輔助工程審批管理系統(tǒng)，在收集到的信息中抽取審批過程中所需數(shù)據(jù)、圖紙、圖像，轉(zhuǎn)化成審批所需表單，形成智能表單并推送至審批平臺(tái)，集合建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對建設(shè)項(xiàng)目全生命周期等各個(gè)階段進(jìn)行信息化管理。

1 項(xiàng)目研究目標(biāo)與BIM技術(shù)結(jié)合

1.1 項(xiàng)目研究目標(biāo)

BIM輔助工程審批管理主要作用在于在建筑信息模型中能夠集成工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維全生命周期中各個(gè)不同階段的工程信息、工作過程和資源，便于工程各參與方參考與使用，項(xiàng)目建設(shè)過程達(dá)到設(shè)計(jì)施工的一體化，各專業(yè)協(xié)同工作[2]。同時(shí)，便于政府管理部門同步對設(shè)計(jì)、施工、竣工等環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管以及物業(yè)單位進(jìn)行后續(xù)的維護(hù)管理。

該管理系統(tǒng)能夠?qū)ㄔO(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)進(jìn)行監(jiān)管，并與各地現(xiàn)有項(xiàng)目審批平臺(tái)銜接，生成項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、材料采購、竣工驗(yàn)收等信息，推送工程項(xiàng)目審批所需數(shù)據(jù)，逐步實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目智能化審查審批，推動(dòng)建設(shè)領(lǐng)域信息化、數(shù)字化、智能化建設(shè)，為智慧城市建設(shè)奠定基礎(chǔ)。項(xiàng)目研究目標(biāo)如下：形成統(tǒng)一的建筑信息模型項(xiàng)目報(bào)建標(biāo)準(zhǔn)； 形成BIM文件格式的數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)； 基于BIM文件的數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，提供一個(gè)全量模型轉(zhuǎn)換成交換格式的客戶端插件工具； 基于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)完成一個(gè)智能化的建設(shè)工程項(xiàng)目指標(biāo)計(jì)算引擎； 建成基于BIM技術(shù)的建設(shè)項(xiàng)目智慧管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)報(bào)建人員在線提交BIM模型，合規(guī)性檢查，指標(biāo)計(jì)算，輔助審批等主要流程。

1.2 BIM技術(shù)支持

隨著BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用的不斷深入和成熟，基于BIM的正向設(shè)計(jì)逐步開展，BIM設(shè)計(jì)的價(jià)值在于，以BIM模型為載體的建設(shè)工程信息在全生命周期不同階段信息的無損傳遞和共享。為了實(shí)現(xiàn)基于建筑信息模型對建設(shè)工程項(xiàng)目進(jìn)行輔助審批和智慧監(jiān)管，該系統(tǒng)以各地項(xiàng)目審批平臺(tái)為入口，以“智能化BIM”數(shù)據(jù)指標(biāo)計(jì)算為核心，以特定類項(xiàng)目(市面主流軟件格式模型為主)為目標(biāo)，逐漸形成一體化的BIM智慧管理系統(tǒng)。

利用BIM三維技術(shù)可進(jìn)行項(xiàng)目在線可視化審批，可以從任意角度查看任意專業(yè)的三維模型[3]，直觀地讀取模型信息，并可生成智能化表格，保證信息的無損傳遞，將因信息理解錯(cuò)誤造成的損失降到最低，能夠極大提高審批工作效率，同時(shí)可在虛擬建筑空間中檢查各項(xiàng)設(shè)計(jì)性能參數(shù)，方便直觀、快速、全面地查找問題。通過互聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)方式，有效的BIM版本化管理，相關(guān)主管部門可以實(shí)時(shí)監(jiān)控并保留BIM模型情況，改變傳統(tǒng)的“事后監(jiān)管”模式為“事中監(jiān)管、全程監(jiān)管”，信息更加公開透明，有利于保障工程項(xiàng)目質(zhì)量。

2 項(xiàng)目業(yè)務(wù)需求分析

2.1 BIM模型報(bào)建標(biāo)準(zhǔn)

BIM模型的報(bào)建標(biāo)準(zhǔn)是針對報(bào)建單位的模型提交準(zhǔn)則，報(bào)建標(biāo)準(zhǔn)的制定是一個(gè)系統(tǒng)性工作，隨著基于BIM的審批工作逐漸推進(jìn)，報(bào)建標(biāo)準(zhǔn)也將不斷完善，最終會(huì)形成一套完整、可靠、全面的BIM標(biāo)準(zhǔn)[4]。同時(shí)由于報(bào)建標(biāo)準(zhǔn)涉及的面很廣，如工程項(xiàng)目的種類較多，每個(gè)工程項(xiàng)目會(huì)歷經(jīng)不同的設(shè)計(jì)階段，另外由于場景不同，設(shè)計(jì)師使用的建模軟件也不盡相同，因此制定符合各類場景的標(biāo)準(zhǔn)需要在對項(xiàng)目進(jìn)行分類情況下，需要長時(shí)間摸索才能得到。

基于BIM模型進(jìn)行指標(biāo)計(jì)算，即從BIM模型中提取重要的工程項(xiàng)目指標(biāo)信息。因此如果能夠基于本場景，對從模型中是否能夠正確提取指標(biāo)信息作為抓手，反向?qū)Ｌ岢鲆?，就能形成模型?bào)建第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)版本。

2.2 BIM模型數(shù)據(jù)格式交換標(biāo)準(zhǔn)

BIM模型包含了構(gòu)件、空間、系統(tǒng)等多方面信息的幾何信息模型[5]，同時(shí)包含了全量的數(shù)據(jù)信息，很多內(nèi)容都是企業(yè)內(nèi)部非常重要的信息，是企業(yè)核心競爭力的所在。如果提交原始的BIM模型，對于報(bào)建單位而言存在一些顧慮。另外，由于BIM建模軟件多種多樣，每種軟件數(shù)據(jù)格式也不同[6]。因此對于BIM報(bào)建而言，最好能通過某種方式，把全量的、原始的BIM模型進(jìn)行事先處理，轉(zhuǎn)換成一種中間格式，利于不同場景下的報(bào)建。

2.3 BIM模型指標(biāo)提取

長期以來，工程項(xiàng)目指標(biāo)數(shù)據(jù)大多數(shù)是報(bào)建單位自行填寫，因此可能要耗費(fèi)時(shí)間去審查指標(biāo)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，從BIM模型中自動(dòng)提取工程建設(shè)項(xiàng)目的指標(biāo)數(shù)據(jù)是該項(xiàng)目研究的關(guān)鍵點(diǎn)，如果技術(shù)可行，即可方便地輔助審批人員利用智能化的指標(biāo)表格進(jìn)行參考，從而提升審批報(bào)建的真實(shí)性和透明度。隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，模型也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，模型變了，指標(biāo)數(shù)據(jù)也會(huì)同時(shí)發(fā)生變化，自動(dòng)提取指標(biāo)還能動(dòng)態(tài)地監(jiān)督工程項(xiàng)目的合規(guī)性。

2.4 BIM模型在線瀏覽

目前行業(yè)內(nèi)市面上BIM建模工具生成的模型文件文件體量都很大，一個(gè)完整項(xiàng)目的模型往往動(dòng)輒上幾個(gè)GB，且打開方式受限于數(shù)據(jù)格式。對于操作人員來說，更多的操作是需要把大模型文件先下載到本地，安裝對應(yīng)專業(yè)軟件才能打開，甚至還會(huì)出現(xiàn)打不開的問題，另外軟件還有不同版本，這個(gè)過程是極其復(fù)雜且無效的[7]。因此，如果能通過輕量化顯示引擎對模型進(jìn)行輕量化，且能夠在不下載模型的情況下直接使用PC端瀏覽器便捷打開，將大大提升工作效率[8]。

2.5 與其他系統(tǒng)進(jìn)行集成

鑒于審批制度改革的核心目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)“一個(gè)系統(tǒng)”的構(gòu)想，項(xiàng)目形成系統(tǒng)將成為現(xiàn)有審批平臺(tái)的支撐系統(tǒng)。報(bào)建人員仍然是以審批平臺(tái)為入口的。登錄審批平臺(tái)以后，在提交相關(guān)報(bào)建資料時(shí)直接跳轉(zhuǎn)到BIM系統(tǒng)界面，以附件的方式提交BIM模型。同時(shí)，在查驗(yàn)資料的時(shí)候，也能夠點(diǎn)擊鏈接和智能指標(biāo)表格跳轉(zhuǎn)到BIM系統(tǒng)界面進(jìn)行查看。

另外，如果還與城市信息模型有數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，還可以與規(guī)劃級CIM系統(tǒng)進(jìn)行對接，BIM數(shù)據(jù)是基于建筑物而言的，而CIM系統(tǒng)則是城市級的，BIM的模型是CIM系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，報(bào)建單位提交的BIM模型要能夠和規(guī)劃的多規(guī)合一系統(tǒng)進(jìn)行融合[9]。在建設(shè)工程規(guī)劃許可階段，BIM系統(tǒng)一方面將提取的智能指標(biāo)輔助規(guī)土部分進(jìn)行在線審批，另一方面要將BIM模型傳導(dǎo)到規(guī)土部門，用于相關(guān)審查； 在竣工驗(yàn)收和不動(dòng)產(chǎn)登記階段，也要將最終的竣工BIM模型傳導(dǎo)給CIM系統(tǒng)，用于城市信息模型數(shù)據(jù)更新[10]。

3 業(yè)務(wù)解決方案

3.1 整體解決方案

全國大多數(shù)地區(qū)的工程建設(shè)項(xiàng)目審批管理系統(tǒng)是跨部門協(xié)同平臺(tái)，結(jié)合審批部門、建設(shè)單位、中介機(jī)構(gòu)等多方使用單位共同應(yīng)用的要求，作為網(wǎng)上辦事大廳的在線受理系統(tǒng)，實(shí)行統(tǒng)一受理、并聯(lián)審批、實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)、跟蹤查詢、信息共享。

在一些改革試點(diǎn)地區(qū)，審批管理系統(tǒng)通過項(xiàng)目代碼對項(xiàng)目辦理過程中的申報(bào)、審批、監(jiān)管等信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)的全流程覆蓋、全業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)、全方位監(jiān)管。為了實(shí)現(xiàn)BIM輔助工程項(xiàng)目審批系統(tǒng)對建設(shè)工程項(xiàng)目進(jìn)行輔助審批，該系統(tǒng)以在線審批平臺(tái)為入口，以BIM系統(tǒng)中智能報(bào)建數(shù)據(jù)表格為核心，逐漸形成一體化的BIM智慧管理系統(tǒng)[11]，如圖1所示。

圖1 報(bào)建項(xiàng)目申報(bào)

3.2 模型指標(biāo)提取功能

3.2.1 模型合規(guī)性檢查

模型合規(guī)性檢查分成兩個(gè)部分，第一部分檢查的是該模型是否符合滿足審批需要的建模標(biāo)準(zhǔn)； 第二部分檢查指的是根據(jù)報(bào)建項(xiàng)目的性質(zhì)和規(guī)范，確定項(xiàng)目各項(xiàng)指標(biāo)的限值。報(bào)建人員使用插件檢測相關(guān)指標(biāo)并上傳到BIM系統(tǒng)，與限值進(jìn)行對比，得到項(xiàng)目各關(guān)鍵指標(biāo)是否符合規(guī)定。針對如基地面積指標(biāo)，額外提供了二三維對照檢查的功能，以避免三維模型投影面積不準(zhǔn)確導(dǎo)致的誤差，如圖2所示。

圖2 合規(guī)性檢查

3.2.2 模型輕量化

報(bào)建人員可以通過PC端插件把圖紙或模型轉(zhuǎn)換成輕量化的數(shù)據(jù)包，并在BIM系統(tǒng)上直接查看模型、屬性及提取的指標(biāo)信息。這種技術(shù)解決方案既能保護(hù)報(bào)建人員建模的勞動(dòng)成果，又在BIM系統(tǒng)上保留了完整的BIM模型的信息。輕量化后能夠?qū)θ珜I(yè)、全樓層集成模型進(jìn)行在線瀏覽，主要包括小地圖定位、旋轉(zhuǎn)、縮放、剖切、漫游、隔離顯示、查看屬性等多項(xiàng)功能。

除了瀏覽模型之外，輕量化數(shù)據(jù)包中也包含了模型中各種屬性信息和指標(biāo)提取信息，輕量化平臺(tái)可以將模型中的屬性信息全部讀取進(jìn)來。在審閱模型選中圖元時(shí)，就可以通過屬性窗口展示此圖元所含的信息，在數(shù)據(jù)層面，具體的輕量化分為轉(zhuǎn)換、顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)三個(gè)部分，如圖3所示。

圖3 模型輕量化

3.2.3 模型指標(biāo)計(jì)算

對于二維圖紙中的指標(biāo)，通過圖紙內(nèi)表格信息的提取和圖元面積的計(jì)算兩種方式來獲取，對于三維模型中的指標(biāo)，通過樓層—單棟—整體的數(shù)據(jù)依次獲取。以總建筑面積為例，先獲取單棟每層的建筑面積，累加得到單棟的建筑面積，再累加每棟的建筑面積得到最終的總建筑面積[12]，如圖4所示。

圖4 模型指標(biāo)計(jì)算

3.2.4 模型提交插件

二維圖紙插件具有一鍵檢查、一鍵導(dǎo)出、一鍵提取三大功能。一鍵檢查是指檢查圖紙是否符合建模標(biāo)準(zhǔn)及關(guān)鍵信息是否超限； 一鍵導(dǎo)出是指把圖紙文件導(dǎo)成BIM平臺(tái)可識(shí)別的輕量化數(shù)據(jù)包； 一鍵提取是指提取圖紙表格中和圖元中的指標(biāo)信息。三維模型插件同樣具有一鍵檢查、一鍵導(dǎo)出、一鍵提取三大功能。一鍵檢查是指檢查模型是否符合建模標(biāo)準(zhǔn)及關(guān)鍵信息是否超限； 一鍵導(dǎo)出是指把模型文件導(dǎo)成BIM平臺(tái)可識(shí)別的輕量化數(shù)據(jù)包； 一鍵提取是指提取模型中的指標(biāo)信息。

3.3 BIM模型標(biāo)準(zhǔn)

3.3.1 總圖建模標(biāo)準(zhǔn)

總圖圖紙中需要繪制用地紅線范圍、總用地范圍、建設(shè)用地范圍、道路用地范圍等線路，且繪制的曲線連續(xù)且閉合?？倛D中非面積信息通過表格的方式呈現(xiàn)，如子項(xiàng)名稱、最大跨度等。按照總圖圖紙說明，把總圖中包含的面積范圍信息與非面積信息均在模型中進(jìn)行對應(yīng)的建模，并且符合要求，能夠?qū)倛D模型數(shù)據(jù)進(jìn)行正常抽取。

3.3.2 單體建模標(biāo)準(zhǔn)

需要說明的是，單棟BIM模型中不能包含鏈接模型，單棟BIM模型中需要標(biāo)識(shí)出每層核增核減區(qū)域的面積及獎(jiǎng)勵(lì)建筑面積，如架空的休閑綠化面積。住宅需要標(biāo)識(shí)出每一層中每一套戶型的面積。停車位的建模需要采用停車位的建模文件。單棟BIM模型中非幾何的信息記錄在項(xiàng)目信息中，如基礎(chǔ)類型、建筑功能、建筑名稱、結(jié)構(gòu)類型、是否為超限高層建筑等，如圖5所示。

圖5 報(bào)建標(biāo)準(zhǔn)模型

4 總結(jié)

從某種角度來看，BIM系統(tǒng)開發(fā)與落地實(shí)施的過程就是企業(yè)變革管理的過程，信息化實(shí)施過程勢必會(huì)涉及到管理流程、崗位職責(zé)以及組織機(jī)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化。組織團(tuán)隊(duì)的重新整合，新技能的有效傳遞，各部門間的分工協(xié)作以及利益相關(guān)方的新的管理要求等都對變革管理提出了需求。此次技術(shù)研究還在前期探索中，到項(xiàng)目實(shí)際落地很需要多環(huán)節(jié)驗(yàn)證，需要各方角色參與，并且配合新流程、新技術(shù)推出相應(yīng)的應(yīng)對措施，目前受行業(yè)內(nèi)的BIM技術(shù)力量、工作流程和環(huán)境因素影響，BIM技術(shù)的落地性還存在一定的困難和挑戰(zhàn)，但隨著國內(nèi)開發(fā)力量不斷增強(qiáng)，開發(fā)手段的不斷更新，相信有關(guān)技術(shù)的問題也會(huì)迎刃而解，BIM技術(shù)在不久的將來將會(huì)迎來更大更快的發(fā)展機(jī)遇。