從BIM走向CIM的智慧型工程項(xiàng)目管理模式探索

倪小真，黎光軍

（1.廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2.中建四局第六建設(shè)有限公司）

1 引言

對建筑工程項(xiàng)目實(shí)行智慧化管理，通過新興信息技術(shù)，推動建筑業(yè)向數(shù)字化、信息化、智能化方向發(fā)展是大勢所趨。文章以某利用信息技術(shù)助力工程建設(shè)的創(chuàng)新管理示范性項(xiàng)目為研究對象，探索從BIM走向CIM的智慧型工程項(xiàng)目管理模式，為新興信息技術(shù)在工程項(xiàng)目管理中的推廣和應(yīng)用提供參考。

2 項(xiàng)目概況

文章研究的項(xiàng)目是廣州市的大型商業(yè)綜合體，總建筑面積約12萬㎡，地下3層，地上為超高層塔樓，總投資約4.5億元人民幣。項(xiàng)目結(jié)構(gòu)類型為框架—核心筒和勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

該項(xiàng)目由中建四局第六建設(shè)有限公司施工總承包。工程采用逆作法施工地下室，主體結(jié)構(gòu)內(nèi)含大型鋼斜柱與墻內(nèi)鋼斜撐，技術(shù)含量高，施工難度大。同時，該項(xiàng)目也是廣州市利用新興信息技術(shù)助力工程建設(shè)，促進(jìn)建設(shè)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的創(chuàng)新管理示范性項(xiàng)目。

3 BIM技術(shù)在項(xiàng)目中的應(yīng)用

目前，BIM技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工程項(xiàng)目建設(shè)的各個階段，在推動工程項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)程、攻克施工重點(diǎn)和難點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)上發(fā)揮著越來越大的作用。

3.1 BIM碰撞檢查

施工總承包單位對項(xiàng)目土建和機(jī)電綜合管線分別建模。通過BIM建模和碰撞檢查的方式，及早發(fā)現(xiàn)各專業(yè)施工圖紙存在的矛盾和問題，主動就圖紙問題與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行溝通確認(rèn)，把圖紙存在的問題盡可能在施工前期妥善解決，為項(xiàng)目施工全面推進(jìn)打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)。比如，在機(jī)電綜合管線建模過程中，發(fā)現(xiàn)圖紙標(biāo)注的地下室給水管道距地標(biāo)高與結(jié)構(gòu)柱帽會發(fā)生碰撞。發(fā)現(xiàn)問題后，及時與設(shè)計(jì)單位給排水專業(yè)設(shè)計(jì)師進(jìn)行溝通，取得設(shè)計(jì)變更方案。通過建模方式，將圖紙中存在的技術(shù)問題及早發(fā)現(xiàn)及早解決，為項(xiàng)目進(jìn)度和質(zhì)量管理贏得了寶貴的時間。

3.2 BIM4D施工過程模擬

BIM4D施工過程模擬是通過在三維模型上添加時間軸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)時間流程管理的仿真模型。它主要由組件模型、程序模型和數(shù)據(jù)庫三部分組成。組件模型就是用BIM技術(shù)建立起來的虛擬項(xiàng)目構(gòu)件；程序模型就是通過程序建立虛擬項(xiàng)目構(gòu)件與項(xiàng)目時間流程的邏輯關(guān)系，呈現(xiàn)整個施工過程；數(shù)據(jù)庫主要是分析和統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)，生成報(bào)表，為項(xiàng)目管理提供決策信息。它把虛擬的模型和進(jìn)度計(jì)劃關(guān)聯(lián)起來，按計(jì)劃模擬施工的進(jìn)程，檢查施工流程、材料供應(yīng)及進(jìn)度計(jì)劃的合理性，使項(xiàng)目人力、材料、機(jī)械設(shè)備、資金和技術(shù)等生產(chǎn)要素的管理更加精細(xì)化和具體化。同時，該技術(shù)讓各參建方在工程施工的前期準(zhǔn)備階段就能了解到項(xiàng)目的建設(shè)全貌和建設(shè)的全過程，更直觀地把握項(xiàng)目建設(shè)過程的關(guān)鍵時間節(jié)點(diǎn)。

3.3 項(xiàng)目重點(diǎn)難點(diǎn)的施工模擬

地下室逆作法施工和鋼斜柱吊裝是本項(xiàng)目施工和項(xiàng)目管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。施工總承包單位決定采用BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬，優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，有效控制重點(diǎn)難點(diǎn)的施工進(jìn)度和質(zhì)量等管理問題，共享數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)各方達(dá)成一致目標(biāo)。

在超高層建筑中利用主體地下結(jié)構(gòu)的全部或部分作為地下室施工期間的支護(hù)結(jié)構(gòu)，自上而下施工地下結(jié)構(gòu)，并與土方開挖交替實(shí)施的逆作法施工，能夠大幅縮短工期，取得較高經(jīng)濟(jì)效益。

具體的施工工藝流程是：地下室連續(xù)墻和樁基礎(chǔ)施工→地下室結(jié)構(gòu)柱施工，采用一柱一樁結(jié)構(gòu)形式→土方明挖至首層地下室底板→首層梁板結(jié)構(gòu)施工→逆作地下結(jié)構(gòu)、與地上主體結(jié)構(gòu)同時施工。

本項(xiàng)目對上述施工工藝流程進(jìn)行全過程模擬，對關(guān)鍵工序的模擬精度力求接近項(xiàng)目實(shí)際工況，對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)大樣實(shí)現(xiàn)三維可視化交底，為逆作法施工奠定基礎(chǔ)。

該項(xiàng)目另一個施工難點(diǎn)是鋼斜柱吊裝。該項(xiàng)目地上主體結(jié)構(gòu)采用大型懸挑偏心受壓鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，施工難度大。同時該項(xiàng)目因現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境的諸多限制，無法采用常規(guī)的搭設(shè)落地胎架的方式進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安裝。如何在偏心受力和復(fù)雜環(huán)境雙重不利施工條件下確保鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度，成為項(xiàng)目管理必須解決的難題。對此，項(xiàng)目總承包單位采用BIM技術(shù)對安裝過程進(jìn)行施工過程模擬，確定最不利的施工工況，尋找解決方案，優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，最終使得吊裝作業(yè)得以順利實(shí)施。

施工總承包單位通過施工模擬方式傳遞有效信息，使項(xiàng)目參建方對項(xiàng)目施工重點(diǎn)、難點(diǎn)的進(jìn)度和質(zhì)量控制目標(biāo)達(dá)成一致，高效實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)和控制等項(xiàng)目管理工作，在管理上形成協(xié)作和合力。

4 從BIM走向CIM的智慧型工程項(xiàng)目管理模式

4.1 智慧建設(shè)理論推動BIM技術(shù)向CIM平臺發(fā)展

智慧建設(shè)理論是集成BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)的信息技術(shù)，以滿足工程項(xiàng)目的功能性需求和不同參與方的個性化需求為目的，構(gòu)建工程項(xiàng)目建造運(yùn)行的智慧環(huán)境，推動基于BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目智慧建造逐步向基于CIM平臺的數(shù)字化智慧城市建設(shè)方向發(fā)展和融合的新理論。其中，CIM是城市信息模型[1]的簡稱，其數(shù)據(jù)主要由大場景、宏觀的地理信息系統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)和著眼于建筑單體、微觀的BIM數(shù)據(jù)構(gòu)成[2]，為實(shí)現(xiàn)城市的精細(xì)化和動態(tài)管理，提升和完善城市綜合服務(wù)水平和能力提供信息支持。BIM與CIM是微觀與宏觀、局部與整體的關(guān)系。

智慧建設(shè)理論為構(gòu)建全新的工程項(xiàng)目管理提供了理論基礎(chǔ)，通過技術(shù)和管理創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)對工程項(xiàng)目全生命周期的管理。在智慧建設(shè)理論的指導(dǎo)下，工程項(xiàng)目智慧管理模式將尋求突破，推動局部向整體發(fā)展，與宏觀的數(shù)字化智慧城市建設(shè)融合。

4.2 基于CIM平臺的工程項(xiàng)目管理模式

本項(xiàng)目著重探索CIM平臺在建設(shè)階段，通過數(shù)據(jù)融合和可視化等方式，為傳統(tǒng)工程項(xiàng)目管理模式帶來新的內(nèi)涵。

基于CIM的智慧化管理的關(guān)鍵基礎(chǔ)在于信息的智能獲取。它有別于傳統(tǒng)的人力采集信息的方式，其基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)源自攝像頭及智能捕捉、傳感器及數(shù)據(jù)分析、電子芯片感應(yīng)、傾斜攝影成像、三維掃描建?；蚱渌畔⑵脚_關(guān)聯(lián)導(dǎo)入等，然后通過數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)管理業(yè)務(wù)的各類數(shù)據(jù)匯總，集成在CIM平臺各功能板塊上。此外，與傳統(tǒng)的二維平面或表格統(tǒng)計(jì)的呈現(xiàn)方式不同，CIM平臺以BIM模型或三維模型為數(shù)據(jù)載體，以三維可視化的表現(xiàn)形式，數(shù)據(jù)均與工程模型相關(guān)聯(lián)。從BIM到CIM，項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量、安全與環(huán)境保護(hù)三大目標(biāo)的管理有了創(chuàng)新的方式。

1）項(xiàng)目進(jìn)度管理

基于CIM平臺，建筑的建造過程被納入城市建設(shè)實(shí)時管控中，進(jìn)行全局和局部的整體協(xié)調(diào)。本項(xiàng)目采用全景和全過程實(shí)時監(jiān)控，無人機(jī)和監(jiān)控采集數(shù)據(jù)后上傳至CIM平臺，建造的實(shí)時進(jìn)度即可呈現(xiàn)在城市的動態(tài)面貌中。對于政府職能部門和項(xiàng)目投資者來說，能從平臺上及時了解到項(xiàng)目的進(jìn)度。通過與BIM4D施工模擬的數(shù)據(jù)進(jìn)行比照后，對項(xiàng)目進(jìn)度的總體控制更加直觀。對項(xiàng)目總承包單位而言，能從平臺上掌握到項(xiàng)目所處周邊環(huán)境的情況，為項(xiàng)目實(shí)施尋找最佳時機(jī)。

2）項(xiàng)目質(zhì)量管理

工程質(zhì)量監(jiān)督管理常規(guī)的管理方式是事前監(jiān)督程序到位、事中監(jiān)理和事后實(shí)體抽查。在CIM平臺上通過數(shù)據(jù)提取和融合后，可以實(shí)時可視化、立體化監(jiān)督，質(zhì)量監(jiān)督不再停留于紙面化和會議化。

3）基于CIM平臺的項(xiàng)目安全與環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的管理應(yīng)用廣泛

在安全方面，比如工地管理人員和勞務(wù)人員信息可視化監(jiān)控；安全教育和培訓(xùn)中結(jié)合ⅤR和AR技術(shù)，使人員在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中達(dá)到教育目的；通過人工智能方式對工地安全帽佩戴、高空作業(yè)安全帶配置的情況進(jìn)行識別和報(bào)警；深基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)的同步共享和預(yù)警；塔吊、施工電梯等主要機(jī)械設(shè)備的智能監(jiān)控的應(yīng)用等。揚(yáng)塵和噪聲監(jiān)控則是環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用。

通過CIM平臺獲取的信息是智能且可視化的。它通過先進(jìn)的信息化手段，賦予項(xiàng)目管理更加廣闊的思維和視角；同時，通過CIM平臺，項(xiàng)目參建單位為信息化賦能城市治理貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)，讓城市治理更加科學(xué)化、精細(xì)化和智能化。

5 從BIM到CIM探索中的思考

5.1 實(shí)現(xiàn)從BIM到CIM的思考

BIM與CIM局部與整體的關(guān)系決定了二者對信息詳細(xì)程度的要求不一樣。在BIM應(yīng)用過程中，對模型本身有較高信息精度要求。在CIM平臺中，更注重各項(xiàng)信息的自動獲取、智能分析、高效處理。

5.2 數(shù)據(jù)雙向服務(wù)的思考

BIM定位于服務(wù)項(xiàng)目，CIM定位于服務(wù)城市管理，二者定位不同、受眾不同。當(dāng)前CIM試點(diǎn)平臺著力于職能部門對建設(shè)項(xiàng)目的智能監(jiān)管，強(qiáng)化了監(jiān)督管理，對項(xiàng)目本身的管理提出了更高的要求，但從項(xiàng)目參建方的角度看，卻增加了人力物力投入。思考以政府為主導(dǎo)的CIM平臺能否在滿足職能監(jiān)管功能的同時，研發(fā)并開放相關(guān)平臺端口、功能模塊用于項(xiàng)目自身管理服務(wù)，為項(xiàng)目各參建方提供便利，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源自項(xiàng)目、服務(wù)于項(xiàng)目。

6 結(jié)語

從BIM技術(shù)走向CIM平臺，從傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理走向智慧型工程項(xiàng)目管理是建筑行業(yè)主動融入數(shù)字化智慧城市的創(chuàng)新和建設(shè)，取得高質(zhì)量發(fā)展的未來方向。