基于BIM信息協(xié)同管理平臺(tái)的研究

楊小高 黃林青 梁 渝 萬(wàn)建秋

(重慶科技學(xué)院，重慶 401331)

引言

在高速發(fā)展的時(shí)代背景之下，現(xiàn)代建筑體量大、施工復(fù)雜、信息交錯(cuò)繁多的特點(diǎn)越來(lái)越明顯。在實(shí)際工程當(dāng)中，不少大型項(xiàng)目都需要進(jìn)行多標(biāo)段分包管理，在施工過(guò)程中，各標(biāo)段各部門業(yè)務(wù)相互交叉，流程繁瑣，管理困難，并且各部門所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)信息模型種類繁多，數(shù)據(jù)量大。這就要求工程在BIM的應(yīng)用上不能再簡(jiǎn)單地局限于可視化的信息模型了，而應(yīng)該達(dá)到數(shù)據(jù)信息的集成化協(xié)同管理。

BIM技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展，已不僅局限于最初的三維建模應(yīng)用，而是逐漸向項(xiàng)目深度應(yīng)用和綜合應(yīng)用發(fā)展[1]，成為現(xiàn)代工程中重要的一環(huán)。目前國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)的應(yīng)用比較分散，其中在施工階段和設(shè)計(jì)階段應(yīng)用較為廣泛。在施工階段，BIM技術(shù)常與物聯(lián)網(wǎng)、RFID、大數(shù)據(jù)和GIS技術(shù)等相結(jié)合[2]，主要應(yīng)用在質(zhì)量控制[3]、進(jìn)度控制[4]、安全管理[5]等方面，也初步建立了質(zhì)量控制體系、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系、進(jìn)度管理體系等施工管理體系。在設(shè)計(jì)階段，BIM通過(guò)對(duì)各專業(yè)之間三維可視化協(xié)調(diào)，減少了系統(tǒng)內(nèi)交叉、碰撞的問(wèn)題，降低設(shè)計(jì)失誤[6]。目前對(duì)于BIM的運(yùn)用，主要還是單方面、階段性的，較少涉及施工組織之間的溝通與協(xié)調(diào)管理，這使得BIM的信息化、集成化和協(xié)同化的作用難以發(fā)揮價(jià)值，同時(shí)也無(wú)法滿足全過(guò)程信息化管理發(fā)展的需求。

本文以實(shí)際需求出發(fā)，對(duì)基于BIM信息協(xié)同管理平臺(tái)進(jìn)行了研究?；贐IM信息協(xié)同管理平臺(tái)能夠推動(dòng)項(xiàng)目的精細(xì)化、集約化管理，關(guān)聯(lián)施工管理的各項(xiàng)管理流程和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各方的信息傳遞，實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理。

1 基于BIM信息協(xié)同管理平臺(tái)框架

協(xié)同平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)包含六個(gè)技術(shù)基礎(chǔ)層，即標(biāo)準(zhǔn)層、感知層、數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)層、應(yīng)用層和用戶層。具體如圖1所示。標(biāo)準(zhǔn)層通過(guò)工程應(yīng)用，探索和完善BIM模型標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，為形成便捷、高效、共享和溝通的BIM平臺(tái)提供開放式的模型標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。感知層、數(shù)據(jù)層和系統(tǒng)層組成協(xié)同工作平臺(tái)的運(yùn)行系統(tǒng)，而數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層組成協(xié)同工作平臺(tái)的信息管理系統(tǒng)。運(yùn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工地實(shí)時(shí)現(xiàn)況的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳遞，信息管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理分析、統(tǒng)計(jì)，形成可供選擇的決策方案，并將這些信息提供給相應(yīng)的參與方。由于平臺(tái)采用B/S架構(gòu)，方便用戶操作，其中用戶層是虛擬的。用戶不需要安裝任何軟件客戶端即可通過(guò)瀏覽器使用本平臺(tái)，并可進(jìn)行相應(yīng)的操作。

圖1 BIM信息協(xié)同管理平臺(tái)邏輯架構(gòu)

2 平臺(tái)功能

平臺(tái)立足于實(shí)際工程需求，功能主要包含三大模塊：模型管理、現(xiàn)場(chǎng)管理、指揮管理，其下轄十個(gè)子類，囊括施工全過(guò)程，用于滿足工程需要。

2.1 模型管理

(1)模型輕量化

平臺(tái)內(nèi)置有模型引擎，支持各類BIM模型上傳，同時(shí)提取上傳的Revit及Navisworks模型的幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系，通過(guò)插件導(dǎo)入BIM平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)模型的輕量化。

圖2 模型輕量化

通過(guò)平臺(tái)模型可以實(shí)現(xiàn)二維圖紙與三維模型的信息聯(lián)動(dòng)，在圖紙上標(biāo)注的構(gòu)件，會(huì)在三維模型上顯示出來(lái)，反之在三維模型上選擇的構(gòu)件，也會(huì)在二維圖紙上顯示； 可在網(wǎng)頁(yè)端進(jìn)行BIM模型的動(dòng)畫編輯工作，實(shí)現(xiàn)大工況穿插、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工、技術(shù)方案的模擬； 可在網(wǎng)頁(yè)端對(duì)多個(gè)模型進(jìn)行模型管理、查看及數(shù)據(jù)加載、切換； 可在輕量化的BIM模型中，進(jìn)行工程量的統(tǒng)計(jì)和查看； 可對(duì)不同時(shí)期的變更模型進(jìn)行比對(duì)，并對(duì)差異部分進(jìn)行高亮顯示。

圖3 模型聯(lián)動(dòng)應(yīng)用

(2)GIS+物聯(lián)網(wǎng)

平臺(tái)加載有GIS模塊，支持BIM+GIS模型的融合展示，可以直接在融合模型上進(jìn)行點(diǎn)位標(biāo)記、數(shù)據(jù)測(cè)量、路線規(guī)劃等一系列操作。同時(shí)平臺(tái)數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)鏈接，可將全景攝像，無(wú)人機(jī)拍攝的影像數(shù)據(jù)上傳至平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)三維模型與場(chǎng)地實(shí)景的相互疊加。

圖4 BIM+GIS模型

2.2 現(xiàn)場(chǎng)管理

(1)進(jìn)度管理

可在線進(jìn)行進(jìn)度計(jì)劃的編輯及修改，支持Excel或Project格式文件的導(dǎo)入，并對(duì)項(xiàng)目的計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)實(shí)際進(jìn)度滯后，則在甘特圖上進(jìn)行標(biāo)記，提醒項(xiàng)目管理人員進(jìn)行糾偏； BIM模型構(gòu)件與甘特圖相應(yīng)的任務(wù)掛接，并可直接點(diǎn)擊播放按鈕播放，查看在網(wǎng)頁(yè)端的4D施工模擬，將不同狀態(tài)的構(gòu)件用不同顏色表示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度的可視化； 通過(guò)算量軟件計(jì)算相應(yīng)模型工程量并導(dǎo)入至平臺(tái)，在4D施工模擬時(shí)加入工程量這一維度的信息進(jìn)行5D的智能化應(yīng)用。

圖5 進(jìn)度管理

(2)質(zhì)量管理

可進(jìn)行集團(tuán)巡檢、公司巡檢、項(xiàng)目自檢三類級(jí)別的質(zhì)檢，通過(guò)“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題——整改問(wèn)題——復(fù)查問(wèn)題——杜絕問(wèn)題”的程序形成閉環(huán)。系統(tǒng)可導(dǎo)出匹配項(xiàng)目部要求的word文件，方便項(xiàng)目部對(duì)文檔的歸檔使用，同時(shí)平臺(tái)支持將報(bào)表導(dǎo)出，并自動(dòng)錄入到第三方平臺(tái)，滿足在第三方平臺(tái)不提供數(shù)據(jù)接口時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的對(duì)接。

圖6 質(zhì)量管理

(3)安全管理

平臺(tái)支持至上而下的安全管理，即集團(tuán)對(duì)項(xiàng)目可以進(jìn)行自由巡檢及任務(wù)巡檢，分公司也可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行自由巡檢和任務(wù)巡檢，并能將問(wèn)題出現(xiàn)的位置在BIM模型上進(jìn)行標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全管控的可視化管理。針對(duì)重大危險(xiǎn)源，在關(guān)鍵部位創(chuàng)建巡查任務(wù)，并生成二維碼部署至施工現(xiàn)場(chǎng)，如未掃描二維碼將無(wú)法新增巡查情況，如未掃描正確二維碼將無(wú)法新增數(shù)據(jù)。平臺(tái)設(shè)有安全日志編寫模塊，支持PC端和移動(dòng)端輸入。

圖7 安全管理

(4)物資管理

物資狀態(tài)在施工中分為三類，分別為入庫(kù)、庫(kù)存管理、出庫(kù)。在入庫(kù)之前，可通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行供應(yīng)商的選擇、供貨合同的管理。在入庫(kù)時(shí)，可直接通過(guò)移動(dòng)端新增入庫(kù)分類，添加入庫(kù)物資。庫(kù)存管理信息實(shí)時(shí)同步在PC端和移動(dòng)端，選擇具體物料類別，即可查看物資的詳細(xì)信息及庫(kù)存流水。出庫(kù)時(shí)通過(guò)移動(dòng)端即可填寫用料申請(qǐng)，按需選擇種類及數(shù)量，提交即可轉(zhuǎn)入審批流程。

圖8 物資管理

2.3 指揮管理

(1)BIM中控臺(tái)

中控臺(tái)是信息匯總中心，以BIM模型和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，將施工過(guò)程中的環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控、塔吊監(jiān)控等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行匯總，實(shí)現(xiàn)施工數(shù)據(jù)的整合分析。環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊可自動(dòng)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，做到提前預(yù)警； 視頻監(jiān)控模塊直接對(duì)接項(xiàng)目中的攝像頭，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控； 塔吊監(jiān)控對(duì)接項(xiàng)目中的塔吊黑匣子數(shù)據(jù)，做到數(shù)據(jù)記錄并實(shí)時(shí)上傳； 人員管理支持工人的信息錄入，并對(duì)接相應(yīng)的門禁、定位系統(tǒng)，做到人員掌控。

圖9 BIM中控臺(tái)

(2)協(xié)同辦公

可以滿足集團(tuán)—公司—項(xiàng)目—項(xiàng)目管理人員之間的相互通知，且接收人可直接在線回復(fù)公文，移動(dòng)端的公文發(fā)布和回復(fù)僅支持上傳照片附件，網(wǎng)頁(yè)端發(fā)布公文和回復(fù)公文支持上傳文件(word、ppt、excel、pdf、照片)； 可以上傳施工方案(質(zhì)量管理方案、安全管理方案)，并選擇人員進(jìn)行審批，項(xiàng)目審批后轉(zhuǎn)公司審批，公司審批后轉(zhuǎn)集團(tuán)進(jìn)行審批，對(duì)施工方案形成集團(tuán)化的審批流程，審批完成后可對(duì)方案進(jìn)行施工交底，形成相應(yīng)的交底記錄，并能通過(guò)移動(dòng)端提醒管理人員。

圖10 協(xié)同辦公

(3)會(huì)議模式

管理人員可在平臺(tái)中啟用線上會(huì)議模式，針對(duì)會(huì)議內(nèi)容，在平臺(tái)內(nèi)搜索關(guān)鍵詞，則可一鍵查詢項(xiàng)目中存在的質(zhì)量、安全、物資等方面的問(wèn)題，用以會(huì)議討論。在會(huì)議開始后，后臺(tái)默認(rèn)啟用錄制功能，保存會(huì)議影像資料，待會(huì)議結(jié)束后，生成會(huì)議紀(jì)要。

(4)決策支持

模塊內(nèi)設(shè)數(shù)據(jù)部分和條例部分，數(shù)據(jù)部分集成平臺(tái)項(xiàng)目所有數(shù)據(jù)，依據(jù)決策者的需要進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，將篩選完成后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析； 條例部分支持word、html等格式的技術(shù)規(guī)范的直接導(dǎo)入，平臺(tái)自動(dòng)將其與BIM模型關(guān)聯(lián)，當(dāng)決策者需要對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行決斷時(shí)，項(xiàng)目數(shù)據(jù)和技術(shù)規(guī)范將輔助決策者進(jìn)行相應(yīng)的決策。

3 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代建筑施工復(fù)雜、體量龐大的背景之下，利用BIM技術(shù)來(lái)輔助施工已經(jīng)成了一種趨勢(shì)?；贐IM信息協(xié)同管理平臺(tái)擁有模型管理、現(xiàn)場(chǎng)管理、指揮管理三大模塊，以BIM模型為信息載體，以工程數(shù)據(jù)為信息庫(kù)，將施工現(xiàn)場(chǎng)三維可視化展現(xiàn)出來(lái)，做到施工的可視化和數(shù)據(jù)化，實(shí)現(xiàn)工程信息的協(xié)同管理。利用BIM信息協(xié)同管理平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)掌握施工進(jìn)度，降低質(zhì)量和安全問(wèn)題，提升溝通和決策效率，節(jié)約時(shí)間和成本，提升項(xiàng)目管理效率，有效地避免施工過(guò)程中的信息煙囪、數(shù)據(jù)孤島等一系列問(wèn)題。