基于BIM項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)研究

王亦斌 鐘碧蓉

(廣州大學(xué)管理學(xué)院，廣東 廣州 510006)

1 基于BIM項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)的發(fā)展背景

1.1 BIM技術(shù)的應(yīng)用

建筑信息模型(Building Imformation Modeling)簡(jiǎn)稱為BIM，2002年美國(guó)科特公司率先提出，而后Jerry Laiserin把該概念下的Autodesk、奔特力系統(tǒng)軟件公司等提供的相關(guān)技術(shù)向公眾推廣應(yīng)用。BIM技術(shù)是一種多維模型信息集成技術(shù)，通過(guò)對(duì)建筑的數(shù)據(jù)化、信息化模型整合，能夠使項(xiàng)目的所有參建方在項(xiàng)目策劃、執(zhí)行和維護(hù)的全生命周期過(guò)程中能在模型中進(jìn)行信息共享和傳遞，實(shí)現(xiàn)了從業(yè)人員從依靠傳統(tǒng)二維圖紙到三維模型進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理工作方式的轉(zhuǎn)變，對(duì)各種建筑信息可以作出正確理解和高效應(yīng)對(duì)，提高在建設(shè)項(xiàng)目整個(gè)壽命周期內(nèi)的工作效率和質(zhì)量。

BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性的特點(diǎn)，相比于一般建筑設(shè)計(jì)，BIM可提供構(gòu)件大小、位置、材質(zhì)等其他信息形成構(gòu)件的互動(dòng)性和反饋性，并在建造前期對(duì)各專業(yè)的碰撞問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行模擬施工，實(shí)現(xiàn)成本控制與進(jìn)度控制，導(dǎo)出各專業(yè)圖紙及深化圖紙，對(duì)建筑物進(jìn)行可視化展示。有利于溝通協(xié)調(diào)與事前規(guī)劃、減少碰撞沖突與設(shè)計(jì)變更、促進(jìn)各系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工信息的整合、降低生命周期成本、提升施工質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)工程項(xiàng)目各參方者都有巨大效益。

正是由于這些優(yōu)勢(shì)，BIM技術(shù)的應(yīng)用在全世界范圍內(nèi)迅速展開(kāi)，在擁有最大建筑市場(chǎng)的中國(guó)，BIM技術(shù)的應(yīng)用率也不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，從建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工到管理、運(yùn)營(yíng)，甚至到其他行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，成為中國(guó)建筑行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。

1.2 云技術(shù)的應(yīng)用

云技術(shù)是一種基于云計(jì)算商業(yè)應(yīng)用的托管技術(shù)，通過(guò)包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)、信息技術(shù)、整合技術(shù)和管理平臺(tái)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的計(jì)算、處理、儲(chǔ)存和共享?；ヂ?lián)網(wǎng)行業(yè)的高速發(fā)展和應(yīng)用要求技術(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的后臺(tái)服務(wù)需要大量的計(jì)算、存儲(chǔ)資源，如視頻網(wǎng)站、圖片類網(wǎng)站和更多的門戶網(wǎng)站。各類行業(yè)數(shù)據(jù)都需要強(qiáng)大的系統(tǒng)后盾支撐，云計(jì)算可以將大量不同程度級(jí)別的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯處理，組成按需所用、靈活便利的資源池。

云技術(shù)擁有虛擬化、編程方式、海量數(shù)據(jù)管理、分布式海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及云計(jì)算平臺(tái)管理等關(guān)鍵技術(shù)。這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用能夠增加硬件容量，簡(jiǎn)易軟件配置過(guò)程，并且能夠減輕軟件虛擬機(jī)相關(guān)開(kāi)銷，從而支持更廣泛的操作系統(tǒng)；另一方面應(yīng)用云技術(shù)能夠提高分布式數(shù)據(jù)的適用性、可靠性和效益性；同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)服務(wù)器協(xié)同工作，使用智能化和自動(dòng)化技術(shù)部署業(yè)務(wù)和開(kāi)通業(yè)務(wù)，快速發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)系統(tǒng)故障來(lái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運(yùn)營(yíng)。

1.3 基于BIM項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)

雖然BIM技術(shù)發(fā)展迅速，并且具有提供建筑模型信息的強(qiáng)大功能，但在面對(duì)各參與方實(shí)際操作時(shí)，數(shù)據(jù)交換困難的問(wèn)題逐漸顯露，因此BIM技術(shù)的價(jià)值并沒(méi)有充分利用。在項(xiàng)目管理方面，因工程項(xiàng)目的復(fù)雜性與非標(biāo)準(zhǔn)化，團(tuán)隊(duì)管理成員往往通過(guò)書(shū)面、圖紙或者口頭描述協(xié)調(diào)溝通，容易造成效率低下、數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)孤島的問(wèn)題；所以需要建立一個(gè)基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)，充分開(kāi)發(fā)BIM技術(shù)的潛在價(jià)值，協(xié)調(diào)各成員工作，實(shí)現(xiàn)成本效益和協(xié)同高效率高質(zhì)量。

基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)是一個(gè)將含有大量數(shù)據(jù)信息的模型輕量化處理之后上傳至云平臺(tái)線上，各參與方無(wú)需通過(guò)學(xué)習(xí)專業(yè)軟件操作就可以便捷的瀏覽三維模型，通過(guò)瀏覽模型查看模型數(shù)據(jù)信息去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)溝通記錄，進(jìn)行任務(wù)分配，將含有數(shù)據(jù)信息的模型最大化的用于各專業(yè)之間，加強(qiáng)各專業(yè)協(xié)同、緊密的配合。建立基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)，能夠充分發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理工作方式的轉(zhuǎn)變，推動(dòng)建筑行業(yè)朝著信息化方向發(fā)展。

2 基于BIM項(xiàng)目協(xié)同管理研究現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外的BIM技術(shù)無(wú)論是從應(yīng)用、政策還是技術(shù)方面都日趨成熟，但由于不同專業(yè)建立的信息模型格式不同，數(shù)據(jù)交換和信息協(xié)同的問(wèn)題依舊存在。麥格勞·希爾等人探討了目前中國(guó)建筑行業(yè)推廣應(yīng)用BIM技術(shù)存在的問(wèn)題，其中建筑信息模型在構(gòu)建中缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致各參與方信息缺乏共享的問(wèn)題更加突出[1]；Qun Tian則主要探討B(tài)IM技術(shù)應(yīng)用在工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)的信息阻礙問(wèn)題[2]。

IFC標(biāo)準(zhǔn)是用于不同BIM軟件之間信息交換的標(biāo)準(zhǔn)，IFC標(biāo)準(zhǔn)首先由國(guó)際協(xié)同工作聯(lián)盟制定的，目的是建筑、工程和施工軟件應(yīng)用程序之間進(jìn)行交互。在數(shù)據(jù)交換方面，IFC標(biāo)準(zhǔn)的制定和不斷完善表明國(guó)外的項(xiàng)目協(xié)同管理研究更集中于BIM模型交互標(biāo)準(zhǔn)，并取得了大量的成果。如Faraj等[3]以IFC標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一個(gè)信息數(shù)據(jù)集成與交換平臺(tái)，能夠以Web的模式將設(shè)計(jì)信息、進(jìn)度信息以及施工信息等進(jìn)行集成。Nour等[4]則指出基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的BIM模型可以減少工作的復(fù)雜性和提高項(xiàng)目的整體性能。而在協(xié)同管理方面，國(guó)外研究在各個(gè)領(lǐng)域構(gòu)建協(xié)同平臺(tái)已有一定的建樹(shù)，如Singh等[5]對(duì)美國(guó)建筑行業(yè)多專業(yè)間數(shù)據(jù)交換的協(xié)同問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了將BIM服務(wù)器作為項(xiàng)目管理協(xié)同平臺(tái)的理論體系。

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

2003年BIM概念引入我國(guó)，隨著B(niǎo)IM技術(shù)在我國(guó)的不斷應(yīng)用。2012年，國(guó)家建設(shè)部在修訂工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范時(shí)將《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》納入其中[6]，目前BIM技術(shù)在我國(guó)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注，在設(shè)計(jì)階段與施工階段也應(yīng)用得較為普遍。隨著工程項(xiàng)目的復(fù)雜性、規(guī)模性越大，涉及的參與方越多，我國(guó)在數(shù)據(jù)交換的問(wèn)題就逐漸顯露出來(lái)，國(guó)內(nèi)也越來(lái)越關(guān)注BIM項(xiàng)目管理協(xié)同技術(shù)的發(fā)展。馬遠(yuǎn)航等關(guān)注工程造價(jià)方面，利用BIM+云端數(shù)據(jù)技術(shù)建立了一套提高管理效率和信息流轉(zhuǎn)的施工造價(jià)應(yīng)用體系，實(shí)現(xiàn)了過(guò)程數(shù)據(jù)在建設(shè)中的循環(huán)應(yīng)用[7]。馬智亮探討了BIM技術(shù)的信息數(shù)據(jù)應(yīng)用問(wèn)題，認(rèn)為應(yīng)統(tǒng)一BIM模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、增強(qiáng)BIM模型的使用與維護(hù)性能以及完善BIM技術(shù)發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)化[8]。劉維躍等架構(gòu)了一個(gè)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的BIM云平臺(tái)，提出了BIM云平臺(tái)能提高項(xiàng)目建設(shè)效率、業(yè)主滿意度、項(xiàng)目的可控性[9]。上海交通大學(xué)BIM研究中提出了一種基于BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理平臺(tái)，從而可以簡(jiǎn)化不同軟件工具之間的數(shù)據(jù)交換[10]。

3 項(xiàng)目協(xié)同管理技術(shù)研究

3.1 項(xiàng)目協(xié)同管理技術(shù)集成分析

3.1.1工程項(xiàng)目多專業(yè)的集成

工程項(xiàng)目的建設(shè)實(shí)施專業(yè)包括建筑專業(yè)、結(jié)構(gòu)專業(yè)、采暖通風(fēng)專業(yè)、電氣專業(yè)以及給排水專業(yè)。在工程項(xiàng)目建設(shè)全生命周期過(guò)程中，各專業(yè)需要通過(guò)使用專業(yè)相關(guān)的軟件系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目的各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、模擬、顯示等。工程項(xiàng)目通過(guò)各個(gè)專業(yè)相互間的協(xié)作，才能實(shí)現(xiàn)建設(shè)的最終目標(biāo)。

3.1.2工程項(xiàng)目全生命周期集成

在工程項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)工程項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容的不同，一般把項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程分為決策階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段以及運(yùn)營(yíng)階段四個(gè)階段。各個(gè)階段項(xiàng)目直接參與方包括業(yè)主方、承包商、監(jiān)理方、設(shè)計(jì)商、供應(yīng)商和運(yùn)營(yíng)商，和參與方的工程項(xiàng)目信息表如表1所示，各參與方的關(guān)系如圖1所示。

表1 項(xiàng)目各直接參與方工程項(xiàng)目信息表

3.1.3工程項(xiàng)目管理目標(biāo)集成

工程項(xiàng)目管理目標(biāo)是指通過(guò)對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全、風(fēng)險(xiǎn)、合同、環(huán)境等多個(gè)互相影響和相互制約的目標(biāo)進(jìn)行管理，而形成項(xiàng)目的最終目標(biāo)。而工程項(xiàng)目管理多目標(biāo)的集成有利于協(xié)調(diào)各參建方的工作，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中各參建方之間能夠相互溝通和配合，達(dá)到有機(jī)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一的狀態(tài)。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目信息進(jìn)行高效的檢索、采集、存儲(chǔ)、處理和傳輸是實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目管理目標(biāo)集成的重要手段，在掌握大量足夠的信息后能夠有效影響工程項(xiàng)目全生命周期集成的管理效率。

3.2 基于BIM協(xié)同管理平臺(tái)的發(fā)展特點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)的BIM協(xié)同管理的解決方法大都是利用市場(chǎng)上的BIM協(xié)同管理平臺(tái)協(xié)調(diào)多方參與及項(xiàng)目管理，市場(chǎng)上的協(xié)同管理平臺(tái)針對(duì)不同的階段，具體的項(xiàng)目以及不同的參與方研發(fā)的平臺(tái)各有特色。

3.2.1起步晚，發(fā)展迅速，質(zhì)量不一

隨著B(niǎo)IM技術(shù)不斷推廣，于2010年前后逐漸開(kāi)始出現(xiàn)基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)，經(jīng)歷不到10年的發(fā)展，市場(chǎng)上就已經(jīng)出現(xiàn)數(shù)量眾多的BIM協(xié)同管理平臺(tái)，發(fā)展十分迅速。國(guó)內(nèi)平臺(tái)在最近3年的發(fā)展比較明顯，尤其是在2016年—2017年，開(kāi)發(fā)平臺(tái)數(shù)量較多且功能較完善，如目前應(yīng)用廣泛的且功能強(qiáng)大的魯班BIM系統(tǒng)，廣聯(lián)達(dá)協(xié)助平臺(tái)，新點(diǎn)BIM5D協(xié)同平臺(tái)都是在這個(gè)時(shí)期開(kāi)發(fā)出來(lái)的。但是在這期間也出現(xiàn)許多功能單一的項(xiàng)目管理平臺(tái)產(chǎn)品，在實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)用較少。

3.2.2施工管理通用平臺(tái)應(yīng)用廣，業(yè)主總控平臺(tái)多為定制化研發(fā)

在現(xiàn)有的BIM協(xié)同管理平臺(tái)中，相對(duì)于全過(guò)程管理型的通用平臺(tái)，針對(duì)項(xiàng)目管理中施工管理的通用平臺(tái)應(yīng)用較為廣泛。施工過(guò)程涉及的問(wèn)題繁多復(fù)雜、對(duì)于管理水平要求較高，而項(xiàng)目管理協(xié)同平臺(tái)能夠大大提高施工管理的效率，施工方對(duì)平臺(tái)的管理需求越來(lái)越強(qiáng)，也讓側(cè)重施工管理通用平臺(tái)成為市場(chǎng)主流。

而業(yè)主研發(fā)的總控平臺(tái)多屬于對(duì)項(xiàng)目定制化研發(fā)。對(duì)于業(yè)主來(lái)說(shuō)，由于具體業(yè)務(wù)流程不同，企業(yè)的收集、管理各類信息數(shù)據(jù)的需求不同，針對(duì)單一客戶或是單一項(xiàng)目設(shè)計(jì)研發(fā)的通用平臺(tái)滿足不了業(yè)主的需求，所以市場(chǎng)中業(yè)主研發(fā)的總控平臺(tái)則多是根據(jù)不同客戶或是項(xiàng)目的定制化平臺(tái)，在滿足業(yè)主信息管理的需求的同時(shí)也能大大減少項(xiàng)目全生命周期的管理成本。

3.2.3全過(guò)程管理少，功能型管理平臺(tái)多

全過(guò)程管理指的是項(xiàng)目管理體系能夠貫穿整個(gè)項(xiàng)目全周期，包括設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等階段，全過(guò)程管理平臺(tái)是為實(shí)施項(xiàng)目各參建方服務(wù)的；功能型管理則是指針對(duì)全過(guò)程管理幾大階段中的一個(gè)或是幾個(gè)階段的具體管理，則在功能型平臺(tái)中又分為側(cè)重于設(shè)計(jì)、施工、造價(jià)、模型方向的功能型平臺(tái)。

目前市場(chǎng)中魯班BIM系統(tǒng)平臺(tái)做得比較完善，平臺(tái)針對(duì)各參建方的協(xié)同需求提供了不同的軟件，平臺(tái)的BIM子軟件相較較多、分散，但是功能相對(duì)齊全。市場(chǎng)功能型管理中研開(kāi)發(fā)多是以施工階段的管理為主的協(xié)同平臺(tái)，如廣聯(lián)達(dá)BIM5D和魯班BIM系統(tǒng)在施工過(guò)程的質(zhì)量管理、安全管理、文檔管理、進(jìn)度管理的基礎(chǔ)上還增加了成本管理，Our BIM則針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全問(wèn)題應(yīng)用了VR技術(shù)作演示。

3.2.4項(xiàng)目級(jí)與企業(yè)級(jí)平臺(tái)各自開(kāi)發(fā)，對(duì)接少

目前，國(guó)內(nèi)基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理平臺(tái)可分為兩類：一類是企業(yè)級(jí)協(xié)同平臺(tái)，它為整個(gè)企業(yè)公司內(nèi)部提供溝通協(xié)同渠道，進(jìn)行多個(gè)項(xiàng)目信息匯總管理，為企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理提供決策依據(jù)，市場(chǎng)上魯班BIM平臺(tái)，廣聯(lián)達(dá)BIM5D就是這類平臺(tái)。另一類是項(xiàng)目級(jí)協(xié)同管理平臺(tái)，主要是針對(duì)獨(dú)立單個(gè)項(xiàng)目的各個(gè)階段進(jìn)行協(xié)同管理，促進(jìn)該項(xiàng)目各參與方的協(xié)同配合，合理分配項(xiàng)目的各階段任務(wù)。該類型根據(jù)其側(cè)重功能細(xì)分為項(xiàng)目多方協(xié)同平臺(tái)、項(xiàng)目施工管理平臺(tái)與模型信息管理平臺(tái)。國(guó)內(nèi)平臺(tái)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)這兩類平臺(tái)其中一種各自研發(fā)，企業(yè)級(jí)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)企業(yè)內(nèi)部協(xié)同進(jìn)行功能完善，項(xiàng)目級(jí)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)也只針對(duì)項(xiàng)目全過(guò)程管理，兩類平臺(tái)不能實(shí)現(xiàn)互通，對(duì)接較少。

4 結(jié)論與展望

本文通過(guò)對(duì)BIM協(xié)同管理平臺(tái)發(fā)展背景的介紹，詳細(xì)梳理了國(guó)內(nèi)外有關(guān)項(xiàng)目協(xié)同管理技術(shù)的文獻(xiàn)，系統(tǒng)探究了項(xiàng)目協(xié)同管理技術(shù)的集成化信息，在對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上的協(xié)同應(yīng)用平臺(tái)做了發(fā)展特點(diǎn)歸納，為工程建設(shè)企業(yè)更好運(yùn)用BIM來(lái)進(jìn)行項(xiàng)目管理提供參考和借鑒。國(guó)內(nèi)關(guān)于BIM協(xié)同管理的研究還不十分充分，而目前市場(chǎng)上的平臺(tái)發(fā)展特點(diǎn)不一，主要有起步晚，發(fā)展迅速，質(zhì)量不一；施工管理通用平臺(tái)應(yīng)用廣，業(yè)主總控平臺(tái)多為定制化研發(fā)；全過(guò)程管理少，功能型管理平臺(tái)多；項(xiàng)目級(jí)與企業(yè)級(jí)平臺(tái)各自開(kāi)發(fā)，對(duì)接少等特點(diǎn)，在BIM項(xiàng)目協(xié)同管理領(lǐng)域還有很大的研究空間。