BIM技術(shù)助力提升工程項目總承包能力

作為國內(nèi)物流行業(yè)知名系統(tǒng)集成和整體解決方案提供商，昆船物流正加快重大技術(shù)裝備創(chuàng)新力度，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，提升總集成總承包水平；支持設(shè)計、制造、施工等領(lǐng)域骨干企業(yè)整合資源、延伸聯(lián)調(diào)；發(fā)展咨詢設(shè)計、制造采購、施工安裝、系統(tǒng)集成、運維管理等一攬子服務(wù)，提供整體解決方案。然而，要實現(xiàn)由整體解決方案提供商向具有總承包能力的大型綜合性裝備企業(yè)的轉(zhuǎn)型，昆船物流必須具有重大工程項目總承包能力，特別是重要的技術(shù)平臺作為支撐，其中建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱“BIM”）技術(shù)就是提升總承包能力的一項關(guān)鍵技術(shù)。

一、工程項目總承包

圖1 昆明長水機場

“工程項目總承包”是指項目業(yè)主為實現(xiàn)項目目標而采取的一種承發(fā)包方式，即從事工程項目建設(shè)的單位受業(yè)主委托，按照合同約定，對從決策、設(shè)計到試運行的建設(shè)項目實行全過程或若干階段的承包。

工程總承包是國內(nèi)外建設(shè)活動中多有使用的發(fā)承包方式，有利于理清工程建設(shè)中業(yè)主與承包商、勘察設(shè)計與業(yè)主、總包與分包、執(zhí)法機構(gòu)與市場主體之間的各種復(fù)雜關(guān)系。比如，在工程總承包條件下，業(yè)主選定總承包商后，勘察、設(shè)計以及采購、工程分包等環(huán)節(jié)直接由總承包商確定分包，從而業(yè)主不必再實行平行發(fā)包，避免了發(fā)包主體主次不分的混亂狀態(tài)，也避免了執(zhí)法機構(gòu)過去在一個工程中要對多個市場主體實施監(jiān)管的復(fù)雜關(guān)系。

2009年昆船物流雖然在昆明新機場建設(shè)工程中（如圖1）承擔了信息弱電總承包工程，積累了豐富經(jīng)驗，但由于當時BIM應(yīng)用面不廣，總承包中并沒有使用BIM技術(shù)和相關(guān)軟件平臺進行管理。因此，存在管理缺乏有效技術(shù)平臺，在可視性、計劃性、追溯性、協(xié)調(diào)性等方面有所欠缺，并且存在變更難、資料管理難、技術(shù)交底難等問題。

目前BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)，應(yīng)用于工程項目的設(shè)計、施工和運維等階段，從原理和本質(zhì)上講，BIM技術(shù)同樣也適用于物流和其它行業(yè)?？梢酝茢?，在今后的各行業(yè)發(fā)展過程中，BIM技術(shù)將得到廣泛推廣使用。

以下是昆船物流在昆明長水機場信息總包管理的業(yè)主、監(jiān)理、施工以及專業(yè)承包等“四位一體”的總承包管理模型（如圖2）。對信息總承包各子系統(tǒng)進行一對一管理，形成“業(yè)主—監(jiān)理—總包—專業(yè)承包”的“四輪子行駛”的工程建設(shè)模式。

二、BIM技術(shù)及其發(fā)展

1.BIM實現(xiàn)工程設(shè)計領(lǐng)域的“第二次革命”

CAD技術(shù)將建筑師、工程師等從手工繪圖推向計算機輔助制圖，實現(xiàn)了工程設(shè)計領(lǐng)域的第一次信息革命。但是，此信息技術(shù)對產(chǎn)業(yè)鏈的支撐作用是斷點的，各個領(lǐng)域和環(huán)節(jié)之間沒有關(guān)聯(lián)，從整個產(chǎn)業(yè)整體來看，信息化的綜合應(yīng)用明顯不足。BIM是一種技術(shù)、一種方法、一種過程，既包括建筑物全生命周期的信息模型，又包括建筑工程管理行為的模型，并將兩者進行完美結(jié)合來實現(xiàn)集成管理，它的出現(xiàn)將可能引發(fā)整個領(lǐng)域的第二次革命。如圖3。

2.BIM技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字孿生，助推“三元世界共同發(fā)展”

在BIM技術(shù)作為數(shù)字化載體的推動下，數(shù)字世界逐步成為新一級，意識世界、數(shù)字世界、物理世界等三元世界相互交融、相互作用、融合發(fā)展，并產(chǎn)生新的演化。

在三元世界中，人腦是意識世界的核心，電腦是數(shù)字世界的核心。通過BIM技術(shù)進行數(shù)字建模，實現(xiàn)物體的“數(shù)字孿生”，BIM是作為連接建筑物體和數(shù)字虛體之間的技術(shù)紐帶和基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)數(shù)字施工、智慧工地。

3.實現(xiàn)工程項目的數(shù)字化協(xié)同管理

實現(xiàn)工程項目的數(shù)字化管理，要從以下四個方面著手，即物體實體的數(shù)字化、要素對象的數(shù)字化、作業(yè)過程的數(shù)字化、管理決策的數(shù)字化。

圖2 “四位一體”的總承包管理模型

圖3 BIM實現(xiàn)工程設(shè)計領(lǐng)域的“第二次革命”

圖4 BIM技術(shù)可有效解決信息在項目傳遞過程中出現(xiàn)的一系列問題

建筑實體的數(shù)字化是項目數(shù)字化的基礎(chǔ)，核心是多專業(yè)實體的模型化，通過“BIM+”打造項目數(shù)字模型；通過BIM技術(shù)實現(xiàn)人、機、料、閥、環(huán)要素對象的數(shù)字化；通過“PM+”打造作業(yè)過程的數(shù)字化；通過對項目建筑實體、作業(yè)過程、生產(chǎn)要素的數(shù)字化，形成工程項目的數(shù)據(jù)中心，基于數(shù)據(jù)共享、可視化的協(xié)作到來，項目作業(yè)方式和項目管理方式的變革，提升項目參與方的協(xié)同和效率。

4.BIM技術(shù)應(yīng)用呈現(xiàn)出與其它數(shù)字化技術(shù)集成應(yīng)用的趨勢

BIM技術(shù)的起點和核心是BIM模型，該模型也為其他數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。BIM模型不僅提供構(gòu)建的幾何尺寸，而且提供屬性信息。比如所用材料、加工方法、加工精度等。在進行數(shù)字加工時，就可以直接、充分地利用這些信息進行。BIM將與GIS、云計算、3D打印、項目管理、數(shù)字化加工、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)集成應(yīng)用。

5.BIM向總承包、業(yè)主、監(jiān)理和專業(yè)承包商等提供協(xié)同的共同基礎(chǔ)

BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計建造管理的數(shù)據(jù)化工具，通過參數(shù)模型整合各種項目的相關(guān)信息，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應(yīng)對，為設(shè)計團隊以及包括建筑運營單位在內(nèi)的各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。

隨著BIM技術(shù)的出現(xiàn)，有效解決了信息在項目傳遞過程中出現(xiàn)的一系列問題。BIM在設(shè)計、施工、造價、項目管理及運營維護等不同階段，相對于傳統(tǒng)的建筑管理都有不俗表現(xiàn)，可支持建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程在其整個過程中顯著提高效率、大量減少風險，已成為建筑業(yè)管理方式變革、行業(yè)生產(chǎn)力提升的重要手段。因此，加快推廣BIM技術(shù)和基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同應(yīng)用技術(shù)，改進傳統(tǒng)生產(chǎn)與管理模式，提升企業(yè)生產(chǎn)效率和管理水平，是未來的重點任務(wù)，如圖4。..

目前BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)，應(yīng)用于工程項目的設(shè)計、施工和運維等階段，從原理和本質(zhì)上講，BIM技術(shù)同樣也適用于物流和其它行業(yè)?？梢酝茢?，在今后的各行業(yè)發(fā)展過程中，BIM技術(shù)將得到廣泛推廣使用。

二、BIM技術(shù)助力總承包能力的提升

協(xié)調(diào)管理工作是總承包的重點內(nèi)容，無論是施工單位，還是業(yè)主及設(shè)計單位，都在做著協(xié)調(diào)及相配合的工作。一旦項目的實施過程中遇到問題，就要將相關(guān)人士組織起來開協(xié)調(diào)會，找各施工問題發(fā)生的原因和解決辦法，然后出變更，做相應(yīng)補救措施，進而解決問題。

在設(shè)計時，往往由于各專業(yè)設(shè)計師之間的溝通不到位，出現(xiàn)各種專業(yè)之間的碰撞問題，而BIM的協(xié)調(diào)性服務(wù)就可以幫助處理這些問題，也就是說BIM可在建筑物建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進行協(xié)調(diào)，并生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，因此可為總承包提供精細化管理的技術(shù)依據(jù)。

作為一個項目的總承包，管理的最大誤區(qū)在于只是盡力給各個分包提供作業(yè)面，而沒有真正管控他們在施工過程中遇到的技術(shù)問題，以及整個工程相關(guān)的節(jié)點問題。針對一個大型項目而言，很難100%全面考慮到各個專業(yè)穿插、節(jié)點的質(zhì)量與進度。業(yè)主所有專業(yè)穿插、節(jié)點的質(zhì)量與進度的管理，都是交給總承包商，解決這個難點恰恰是BIM最擅長之處。

目前國內(nèi)已有幾家優(yōu)秀的軟件企業(yè)，在開發(fā)工具平臺的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多年積累，形成了總承包管理的協(xié)同支撐平臺，比如廣聯(lián)達BIM5D在以下幾個方面都有軟件管理模塊支撐，形成了數(shù)字建筑服務(wù)平臺提供商，實現(xiàn)BIM5D助力施工精細化升級管理。廣聯(lián)達也成為全球建筑業(yè)信息化領(lǐng)域的世界級企業(yè)。數(shù)字建筑平臺包括：深化設(shè)計及模型集成應(yīng)用、BIM技術(shù)管理應(yīng)用、BIM生產(chǎn)管理應(yīng)用、BIM質(zhì)量管理應(yīng)用、BIM安全管理應(yīng)用、BIM商務(wù)管理應(yīng)用、數(shù)據(jù)集成及竣工交付應(yīng)用、BIM5D數(shù)據(jù)決策平臺等。

以下是BIM在總包設(shè)計、施工和運維等方面的重要支撐，只要具備了這些能力，總承包商就能做到得心應(yīng)手，按質(zhì)按時完成重大工程項目，如圖5。

圖5 廣聯(lián)達BIM5D具有多個軟件管理模塊支撐

1.設(shè)計階段

（1）BIM助力設(shè)計師把主要工作放到方案和設(shè)計階段，實現(xiàn)設(shè)計工作重心前移，統(tǒng)一總包下各專業(yè)分包的標準；實現(xiàn)“一張藍圖繪到底，一張藍圖干到底，一張藍圖管到底”，所見即所得。

（2）在方案設(shè)計時，使用BIM技術(shù)除了能進行造型、體量和空間分析外，還可以同時進行能耗分析和建造成本分析等，使得初期方案決策更具有科學(xué)性。建筑、結(jié)構(gòu)、機電各專業(yè)建立BIM模型，利用模型信息進行能耗、結(jié)構(gòu)、聲學(xué)、熱工、日照等分析，進行各種干涉檢查和規(guī)范檢查，以及進行工程量統(tǒng)計。

（3）容易實現(xiàn)設(shè)計協(xié)同，設(shè)計有十多個甚至幾十個專業(yè)需要協(xié)調(diào)設(shè)計，包括設(shè)計計劃、互提資料、校對審核、版本控制等，各種平面、立面、剖面圖紙和統(tǒng)計報表都從BIM模型中得到。如圖6。

圖6 通過BIM模型使設(shè)計協(xié)同更易實現(xiàn)

2.施工階段

基于BIM的施工管理集成應(yīng)用平臺，旨在利用BIM技術(shù)的可視化、參數(shù)化、集成化、模擬化、可優(yōu)化和可出圖性等技術(shù)特性，開展BIM技術(shù)在建筑和其它施工領(lǐng)域應(yīng)用的研究，形成一系列技術(shù)方法、數(shù)據(jù)標準、技術(shù)規(guī)范。同時，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)手段，建設(shè)一個多方協(xié)同的現(xiàn)場施工管理系統(tǒng)。

（1）實現(xiàn)碰撞檢查，減少返工。利用BIM的三維技術(shù)，在前期進行碰撞檢查，直觀解決空間關(guān)系沖突，優(yōu)化工程設(shè)計，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤和返工，而且優(yōu)化凈空，優(yōu)化管線排布方案。最后，施工人員可以利用碰撞優(yōu)化后的方案，進行施工交底和施工模擬，提高施工質(zhì)量，同時也提高與業(yè)主溝通的能力。

（2）實現(xiàn)模擬施工，有效協(xié)同。三維可視化功能再加上時間維度，可以進行進度模擬施工。隨時隨地直觀快速地將施工計劃與實際進展進行對比，同時進行有效協(xié)同，項目參建方都能對工程項目的各種問題和情況了如指掌，從而減少建筑質(zhì)量問題、安全問題，減少返工和整改。利用BIM技術(shù)進行協(xié)同，可更加高效地進行信息交互，加快反饋和決策后傳達的周轉(zhuǎn)效率。

（3）知識管理，保存信息模擬過程，可以獲取施工中不易被積累的知識和技能，使之變?yōu)槭┕挝婚L期積累的知識庫內(nèi)容。

3.運維階段

（1）設(shè)施管理。主要包括設(shè)施的裝修、空間規(guī)劃和維護操作。BIM技術(shù)的特點是，能夠提供關(guān)于建筑項目的協(xié)調(diào)一致、可計算的信息，該信息非常值得共享和重復(fù)使用，業(yè)主和運營商借此可降低由于缺乏互操作性而導(dǎo)致的成本損失。此外，還可對重要設(shè)備進行遠程控制。

（2）隱蔽工程管理。在建筑設(shè)計階段，會有一些隱蔽的管線信息是不被施工單位所關(guān)注的，或者說這些資料信息可能在某個角落里，只有少數(shù)人知道。特別是隨著建筑物使用年限增加，人員更換頻繁，這些安全隱患日益突出出來，有時直接導(dǎo)致悲劇釀成。基于BIM技術(shù)的運維，可以管理復(fù)雜的地下管網(wǎng)，如污水管、排水管、網(wǎng)線、電線以及相關(guān)管井，并且可以在圖上直接獲得相對位置關(guān)系。當改建或二次裝修的時，可以避開現(xiàn)有管網(wǎng)位置，便于管網(wǎng)維修、更換設(shè)備和定位。內(nèi)部相關(guān)人員可以共享這些電子信息，有變化可隨時調(diào)整，保證信息的完整性和準確性。

（3）應(yīng)急管理。基于BIM技術(shù)的管理不會有任何盲區(qū)。公共建筑、大型建筑和高層建筑等作為人流聚集區(qū)域，突發(fā)事件的響應(yīng)能力非常重要。傳統(tǒng)的突發(fā)事件處理僅僅關(guān)注響應(yīng)和救援，而通過BIM技術(shù)的運維管理對突發(fā)事件管理，則包括預(yù)防、警報和處理。一旦發(fā)生應(yīng)急情況，如果處理不及時，將釀成災(zāi)難性事故，而通過BIM系統(tǒng)，我們可以迅速定位設(shè)施設(shè)備的位置，避免在浩如煙海的圖紙中尋找信息。

（4）節(jié)能減排管理。通過BIM結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使得日常能源管理監(jiān)控變得更加方便。通過安裝具有傳感功能的電表、水表、煤氣表，可以實現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的實時采集、傳輸、初步分析、定時定點上傳等基本功能，并具有較強的擴展性。系統(tǒng)還可以實現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的遠程監(jiān)測，分析房間內(nèi)的實時溫濕度變化，配合節(jié)能運行管理。在管理系統(tǒng)中可以及時收集所有能源信息，并且通過開發(fā)的能源管理功能模塊，對能源消耗情況進行自動統(tǒng)計分析，比如各區(qū)域、各戶主的每日用電量，每周用電量等，并對異常能源使用情況進行警告或者標識。