基于幕墻生產(chǎn)核心業(yè)務(wù)流程的信息化應(yīng)用開發(fā)

顧正浩 蘇州蘇明裝飾股份有限公司

1 引言

當(dāng)前，我國幕墻年產(chǎn)能遠遠超過一億平方米，是世界幕墻第一生產(chǎn)大國和使用大國，然而建筑幕墻粗放、低效的設(shè)計施工管理模式并未有明顯改觀。隨著信息化浪潮的不斷涌進，信息技術(shù)已滲透到各個行業(yè)領(lǐng)域，驅(qū)動著工業(yè)社會向信息時代邁進，必將引發(fā)幕墻業(yè)變革的技術(shù)熱點和強大驅(qū)動力。引入信息化技術(shù)既是企業(yè)自身競爭力建設(shè)的需要，也是適應(yīng)市場的必然選擇。然而有待完善的信息化應(yīng)用軟件、缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準等仍是制約幕墻深入應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

幕墻產(chǎn)品先天兼具工業(yè)化基因，從產(chǎn)品設(shè)計、采購、工廠加工到組裝成型，幕墻產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝與離散型制造業(yè)高度類似，幕墻設(shè)計的精細度遠高于建筑業(yè)，而相比于制造業(yè)，不固定的供應(yīng)商、不固定的系統(tǒng)、造型各異的結(jié)構(gòu)等，又導(dǎo)致其具有建筑業(yè)的多樣化、不可復(fù)制性。目前適用幕墻行業(yè)的信息化工具相對缺乏，應(yīng)用匹配性差，國內(nèi)雖然有很多的類似MES、SRM、WMS、ECC之類的制造業(yè)管理軟件，但鮮有一套能適用于幕墻行業(yè)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，均無法完全適應(yīng)幕墻業(yè)務(wù)多樣化、小批量、變化多于計劃的業(yè)務(wù)特點，缺乏適應(yīng)幕墻業(yè)務(wù)特點的彈性。本文著眼于筆者公司基于幕墻生產(chǎn)核心業(yè)務(wù)流程的信息化智能生產(chǎn)軟件平臺系統(tǒng)的開發(fā)，打造“業(yè)務(wù)模型+BIM技術(shù)”的信息化智能應(yīng)用平臺管理，將對整個行業(yè)向數(shù)字化邁進具有很大的推動作用。

2 幕墻企業(yè)核心業(yè)務(wù)模型分析

業(yè)務(wù)模型是企業(yè)組織各類生產(chǎn)資源，通過一系列轉(zhuǎn)化過程以滿足客戶需求，實現(xiàn)企業(yè)價值增值為目標(biāo)的系列活動和過程的抽象。業(yè)務(wù)模型可分為業(yè)務(wù)功能、業(yè)務(wù)過程、業(yè)務(wù)活動三個要素。幕墻業(yè)務(wù)有著高度離散性與復(fù)雜性的特點，體現(xiàn)在幕墻設(shè)計上具有較強的專業(yè)性，需要幕墻企業(yè)二次深化，設(shè)計與施工的結(jié)合度高，具有集成優(yōu)勢；設(shè)計工作既繁瑣又繁重，傳統(tǒng)工具效率低下，難以適應(yīng)幕墻的日益復(fù)雜性。在生產(chǎn)加工上場內(nèi)作業(yè)比重大，與制造業(yè)高度類似；產(chǎn)品種類多、規(guī)格多，工藝文件復(fù)用率低，編制工作繁重且易出錯，過程管理數(shù)據(jù)海量；采購、生產(chǎn)管理難度大。在施工管理上現(xiàn)場作業(yè)干擾因素多；材料采購加工周期長，必須提前預(yù)控及時掌握動態(tài)信息；大量離散的工程信息，導(dǎo)致溝通交流困難。傳統(tǒng)的信息創(chuàng)建、溝通、傳遞方式在一定程度影響了工作效率和質(zhì)量的提高。

信息交流需求描述是對流程信息內(nèi)容的細化，也是幕墻業(yè)務(wù)流程信息需求在BIM模型中的映射，強調(diào)模型信息的創(chuàng)建與業(yè)務(wù)目標(biāo)的精簡匹配及協(xié)調(diào)，防止信息冗余、過載或信息缺失、不匹配。幕墻業(yè)務(wù)的實施流程主要分為方案設(shè)計、施工圖設(shè)計、投標(biāo)、施工準備、施工、竣工及維保七個階段。通過確定信息關(guān)鍵部門及關(guān)鍵信息，篩選Excle類結(jié)構(gòu)化信息及CAD類矢量信息為分析對象；通過BIM模型實現(xiàn)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)活動及創(chuàng)建效用較高的業(yè)務(wù)活動進行BIM業(yè)務(wù)活動識別；明確信息需求的實現(xiàn)方式以及信息模型與各類信息需求的相互關(guān)系；通過建立U/C矩陣（圖1，公司相關(guān)數(shù)據(jù)顆粒分析）驗證系統(tǒng)中信息的正確性，實現(xiàn)BIM應(yīng)用模型的劃分；最后依據(jù)IDM過程標(biāo)準要求，進一步明確在幕墻業(yè)務(wù)流程中的具體應(yīng)用節(jié)點、開展順序及對應(yīng)的信息交換需求，實現(xiàn)信息資源的有效管理。

圖1

由于過程標(biāo)準與企業(yè)業(yè)務(wù)流程息息相關(guān)，必須結(jié)合企業(yè)實際情況才能科學(xué)制定。以門窗幕墻的正常流程來講，幕墻業(yè)務(wù)的主要流程包括：粗下料→采購→現(xiàn)場返尺→精下料、出加工圖→派單→生產(chǎn)→出庫→安裝。這是一條包括設(shè)計、采購、倉儲、加工以及物流管理的標(biāo)準工業(yè)制造化流程。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用點分析

BIM與幕墻全過程業(yè)務(wù)缺乏深度融合，多集中應(yīng)用于大型復(fù)雜的異形幕墻項目，多著眼于解決某些特定的技術(shù)難題，缺乏管理視角的研究，缺少將BIM技術(shù)與企業(yè)管理流程有機融合的過程方法。以往幕墻BIM主要是通過建立三維模型進行異形幕墻的曲面優(yōu)化設(shè)計等，在幕墻的方案投標(biāo)階段及施工圖設(shè)計階段應(yīng)用較為廣泛。以常用的Revit軟件為例，軟件系統(tǒng)內(nèi)部精度為mm級，而幕墻加工生產(chǎn)所需要的精度等級為0.1mm級。這就導(dǎo)致在進行繪制加工圖的過程中會出現(xiàn)很多問題，譬如型材的倒角、筋、肋等因尺寸精度不足無法準備表達，因此很難達到我們的實際需求，也無法準確獲取型材的實際加工數(shù)據(jù)、截面形狀等參數(shù)信息，最后數(shù)據(jù)無法有效地傳遞給采購、生產(chǎn)加工等幕墻后端業(yè)務(wù)的需求。

當(dāng)然若采用Inventor、Catia等工業(yè)化設(shè)計軟件，可以解決零部件加工、組裝出圖、BOM明細統(tǒng)計等加工設(shè)計要求，但同時也帶來了其他一系列問題，如不同軟件系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)接口匹配問題，一個項目模型數(shù)據(jù)量高達幾十G的龐大性導(dǎo)致普通計算機的運算能力不足等。

另外在使用三維軟件建模時，在相比傳統(tǒng)二維圖紙的工作方式下，精細化的建模要求導(dǎo)致幕墻摘料實際工作量成倍增加，并且要求相關(guān)技術(shù)人員在熟悉幕墻加工工藝與下料規(guī)則的同時，需要能夠熟練掌握Inventor等三維設(shè)計軟件的操作。因此這種工作模式不僅僅是增加了任務(wù)工作量，對人員的技能還有更高的要求，勢必將讓企業(yè)增加更多的成本投入，可以說是一種毫無效益可言的管理模式，不具備投入實施的意義。

因此，想要先進的BIM數(shù)字化技術(shù)在我們的平臺系統(tǒng)開發(fā)中能夠得以實現(xiàn)應(yīng)用，必須解決模型的輕量化計算問題。通過對BIM建模數(shù)據(jù)量的比對，我們發(fā)現(xiàn)可以采用Revit軟件內(nèi)置的體量及自適應(yīng)嵌板等軟件系統(tǒng)功能，根據(jù)二維幕墻施工圖紙創(chuàng)建三維線框模型，然后根據(jù)板塊系統(tǒng)、位置、大小等參數(shù)信息，再利用公司自行開發(fā)的軟件二次插件系統(tǒng)，進行板塊的一鍵編號及數(shù)據(jù)信息的一鍵提取。這不僅能夠大大加快建模速度，而且有效地降低了BIM模型的數(shù)據(jù)量，與幕墻業(yè)務(wù)的信息數(shù)據(jù)結(jié)合應(yīng)用成為可能。

4 管理平臺開發(fā)框架

通過信息數(shù)字化實現(xiàn)幕墻生產(chǎn)管理的智能化，同時對公司的業(yè)務(wù)模式、組織架構(gòu)、技術(shù)平臺提出了更高的要求。我們主要圍繞設(shè)計、采購、加工、倉儲、設(shè)備五個方面對公司幕墻業(yè)務(wù)流程的現(xiàn)狀開展分析。

4.1 管理制度的流程化

工作管理流程的標(biāo)準化是IT系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)與前提，門窗幕墻產(chǎn)品的多樣性使得生產(chǎn)運營過程數(shù)據(jù)極為復(fù)雜多變，系統(tǒng)的開發(fā)過程也將是一個逆向標(biāo)準化的過程。我們針對公司現(xiàn)有的幕墻生產(chǎn)管理制度，包括文字描述、表單單據(jù)等數(shù)據(jù)的梳理，歸納整理了幕墻從項目立項開始，圍繞計劃下單、加工生產(chǎn)、倉儲庫存三個主要流程管控節(jié)點，最終發(fā)現(xiàn)實際工作流程中存在不少管理信息的斷層，上下游無法直接有效傳遞工作任務(wù)目標(biāo)（圖2，圖中虛線所示）。

圖2

4.2 目標(biāo)數(shù)據(jù)信息的溯源

進一步對現(xiàn)有幕墻生產(chǎn)管理制度中的有效數(shù)據(jù)進行剖析，我們采用了思維導(dǎo)圖的方式（圖3，局部摘錄），試圖把整個幕墻生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)信息能夠理全、理順。根據(jù)現(xiàn)有實際數(shù)據(jù)的類型，簡單歸納為設(shè)計管理、物資管理、生產(chǎn)管理、半成品管理、設(shè)備管理及核算管理等幾個方面，通過數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性層層深入分析、細化，找出末端原始目標(biāo)數(shù)據(jù)的來源，最后我們發(fā)現(xiàn)存在以下的一系列問題：

圖3

a)信息不共享：設(shè)計、采購、生產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)相對獨立，單流程管理缺乏關(guān)聯(lián)風(fēng)控手段。

b)重復(fù)操作多：預(yù)算單、采購單、生產(chǎn)單、入庫單等業(yè)務(wù)單據(jù)，存在同一項數(shù)據(jù)多次重復(fù)填報的情況，數(shù)據(jù)容易發(fā)生差錯。

c)數(shù)據(jù)不清晰：大量單據(jù)通過人工手動填報錄入，存在命名不規(guī)范、數(shù)據(jù)標(biāo)準不統(tǒng)一等情況，數(shù)據(jù)溯源困難。

4.3 管理平臺開發(fā)框架的確立

通過以上對現(xiàn)有基礎(chǔ)管理、業(yè)務(wù)流程、數(shù)據(jù)源等的信息層層梳理分析，充分研究了相關(guān)數(shù)據(jù)信息在整個幕墻生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程中的有效傳遞，以門窗幕墻的設(shè)計、下單、采購、入庫、領(lǐng)料、加工、發(fā)貨為主線，嵌入設(shè)計、采購、倉儲、生產(chǎn)、設(shè)備管理等主要功能模塊，通過梳理物料信息數(shù)據(jù)，重塑業(yè)務(wù)規(guī)范流程，以幕墻項目實施的完整生命周期開展業(yè)務(wù)，建立了以物料為對象、基于幕墻生產(chǎn)核心業(yè)務(wù)流程的信息化系統(tǒng)管理平臺的開發(fā)實施框架（圖4）。

圖4

5 系統(tǒng)主要功能實現(xiàn)

軟件系統(tǒng)平臺主要采用PHP、HTML、JavaScript等編程語言開發(fā)，通過桌面瀏覽器chrome 59+，F(xiàn)irefox54+，Safari0.1+，IE10+等的軟件環(huán)境即可運行，不需要預(yù)裝額外的客戶端程序，便于操作使用。通過普通電腦的Web端，可視化系統(tǒng)大屏（圖5）及手機微信小程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息的多維采集與自由交互，并將所涉及的所有線下數(shù)據(jù)納入線上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的可創(chuàng)建、可分析、可追蹤。通過數(shù)據(jù)源的一處創(chuàng)建、多處引用方式，實現(xiàn)了跨部門間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的邏輯串聯(lián)，消除管理人員的無效勞動，優(yōu)化了運營效率。

圖5

通過線上設(shè)計、BIM產(chǎn)品單元交互、生產(chǎn)任務(wù)下單、型材在線優(yōu)化、采購任務(wù)下單、庫存管理、生產(chǎn)任務(wù)排產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)檢、設(shè)備點檢等功能，實現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)流的幕墻生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理；通過EXCEL數(shù)據(jù)交互格式與系統(tǒng)軟件環(huán)境無縫對接，實現(xiàn)多種組合下的幕墻生產(chǎn)管理。

5.1 多種角色下的精細化管理

通過系統(tǒng)管理權(quán)限的逐層逐級分配，能夠?qū)崿F(xiàn)多種角色下的不同視角定位的精細化管理（圖6）；整個軟件系統(tǒng)管理平臺分為企業(yè)視圖及項目視圖兩個視圖模式（圖7）。

圖6

圖7

企業(yè)視圖主要應(yīng)用于項目的立項，工藝模板創(chuàng)建、流程的審批等企業(yè)級職能以及采購、加工等后端應(yīng)用。項目視圖主要針對于設(shè)計職能下的深化加工設(shè)計、材料優(yōu)化、用料統(tǒng)計、采購下單及生產(chǎn)下單等環(huán)節(jié)。另外系統(tǒng)緊緊貼合幕墻業(yè)務(wù)流程，設(shè)置了物料庫存、設(shè)備保養(yǎng)周期的智能化預(yù)警模塊，并可根據(jù)業(yè)務(wù)需求形成實時信息推送，協(xié)助提升管理效率。

5.2 BIM數(shù)據(jù)的有效交互

基于BIM模型進行物料的項目級管控，我們可以按照現(xiàn)有的工作習(xí)慣和借助Revit線框模型直接讀取板塊種類、數(shù)量、位置、編號等參數(shù)信息，形成EXCEL數(shù)據(jù)交互格式與開發(fā)的軟件平臺進行數(shù)據(jù)交互，能夠在系統(tǒng)內(nèi)形成幕墻項目的BIM產(chǎn)品清單（圖8，局部系統(tǒng)節(jié)選）。隨后在系統(tǒng)內(nèi)進行工藝配置，同時根據(jù)現(xiàn)場返尺，進行批量化的實際參數(shù)調(diào)整。系統(tǒng)會根據(jù)調(diào)整的參數(shù)自動重新計算實際的下料數(shù)據(jù)，完成摘料統(tǒng)計及創(chuàng)建生產(chǎn)加工任務(wù)，提高工作效率，降低人為錯誤，并清晰的掌握項目物料數(shù)據(jù)情況。

圖8

5.3 提升設(shè)計管理

幕墻行業(yè)的標(biāo)準化產(chǎn)品少，項目工期要求緊，導(dǎo)致業(yè)務(wù)偏向于定制化加工，前端設(shè)計工作量極大，往往在技術(shù)層面不僅需要負責(zé)前端加工設(shè)計工作，還要負責(zé)項目材料梳理、采購，加工生產(chǎn)派單。因此技術(shù)上需要負責(zé)大量數(shù)據(jù)的梳理工作，譬如從摘料單中梳理采購數(shù)據(jù)、加工數(shù)據(jù)，整合加工圖信息等等。

設(shè)計管理是整個幕墻業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)流的核心。以設(shè)計為數(shù)據(jù)信息流核心，主導(dǎo)物料的管理，通過參數(shù)化輕量模型，標(biāo)準型材庫的創(chuàng)建等，依托數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準化、數(shù)據(jù)處理自動化、軟件整合自動化的途徑，形成幕墻產(chǎn)品工藝庫及產(chǎn)品單元清單數(shù)據(jù)等（圖9）。

圖9

軟件系統(tǒng)平臺中的產(chǎn)品工藝庫（圖10）分為企業(yè)和項目兩級管理。企業(yè)級可進行工藝的創(chuàng)建、提審、審批以及刪除等；項目級從企業(yè)庫中摘錄對應(yīng)工藝入項目庫，只能進行工藝的摘錄、移除及查看，除參數(shù)值外的內(nèi)容均不可修改，不可進行工藝的編輯及修改，從而降低人工下料出錯的概率，對于物料的梳理、管控起到了不小的作用。

圖10

另外，設(shè)計優(yōu)化是設(shè)計師下料過程中必不可少的環(huán)節(jié)。在形成料單加工數(shù)據(jù)后，需要進行線材的套料優(yōu)化設(shè)計，能夠提供原材料采購的最優(yōu)解，最大程度降低我們的采購成本。我們通常采用的是第三方優(yōu)化軟件，需要通過數(shù)據(jù)的多次導(dǎo)入導(dǎo)出進行重復(fù)的操作，讓整個效率顯得異常緩慢。我們在系統(tǒng)開發(fā)時內(nèi)嵌了套料優(yōu)化環(huán)節(jié)，所有原始數(shù)據(jù)直接從系統(tǒng)中調(diào)用，保證數(shù)據(jù)的唯一準確性，同時大大提升效率。另外也避免了使用第三方軟件的版權(quán)問題和減少費用的投入。

5.4 物料分類采購管理

我們將幕墻制作過程中涉及的主要原材料分為：鋁材類、鋼材類、面板類、膠水類、膠條類、五金類、緊固件類、輔助鐵件類、輔料類、車間耗材類、勞保用品類共十一大類。材料采購主要數(shù)據(jù)流來自于生產(chǎn)任務(wù)派單所計算、優(yōu)化的原材料數(shù)據(jù)，因此可實現(xiàn)精細化采購管控，超量采購變得可控，整個業(yè)務(wù)流程更加明朗（圖11）。

圖11

系統(tǒng)能夠根據(jù)采購數(shù)據(jù)自動分類、自動提取，并匹配材料供應(yīng)商信息。所有采購單據(jù)實現(xiàn)線上發(fā)單，狀態(tài)實時查詢，實現(xiàn)預(yù)算量與實際情況的核算對比，發(fā)生超量采購時系統(tǒng)將自動發(fā)出報警提醒。同時關(guān)聯(lián)采購數(shù)據(jù)實現(xiàn)在線物料入庫，基于用料計劃的線上領(lǐng)料管理、基于加工產(chǎn)品的線上發(fā)貨出單管理，實現(xiàn)對物料、產(chǎn)品的精細化管理。能夠提供庫存查詢及不同項目間物料的臨時調(diào)用管理。另外在整個系統(tǒng)開發(fā)時預(yù)留了通過智能倉儲系統(tǒng)聯(lián)系虛擬和物理倉儲空間擴展功能（圖12），通過信息化系統(tǒng)倉儲模塊及智能倉儲系統(tǒng)，自動形成倉庫庫存臺賬，設(shè)有呆料提醒，可優(yōu)先使用庫存量材料。通過智能倉儲的虛擬庫存，實時定位物料位置及庫存信息，實現(xiàn)物料在倉儲及車間的高效流轉(zhuǎn)。

圖12生產(chǎn)管理

幕墻產(chǎn)品加工任務(wù)的線上派單管理，通過勾選需要派單的幕墻產(chǎn)品，自動進行物料信息的統(tǒng)計，利用在線排產(chǎn)、在線領(lǐng)料、生產(chǎn)任務(wù)記錄、質(zhì)檢記錄、出庫記錄等數(shù)據(jù)信息管理，實現(xiàn)智能化進度管理，生產(chǎn)進度可查詢。項目一線施工管理人員可及時查詢到幕墻加工制作的進度情況，適時安排調(diào)整現(xiàn)場的施工進度要求，保證項目的順利實施（圖13）。

圖13

依靠BIM信息化手段與項目部緊密貼合，通過智能化系統(tǒng)與BIM進行交互，與項目級產(chǎn)品進行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)單個產(chǎn)品進度的實時跟蹤?；谥悄芑到y(tǒng)的管理，可以實現(xiàn)采購、加工等后端數(shù)據(jù)與前端設(shè)計所計算得到的物料計劃數(shù)據(jù)緊密相扣，通過前端設(shè)計，約束采購量以及加工量，實現(xiàn)物料的精細化管理。我們通過近兩年時間的系統(tǒng)分析、開發(fā)、測試、調(diào)整，最初期望的系統(tǒng)平臺功能基本得以實現(xiàn)，已在公司內(nèi)部上線應(yīng)用并結(jié)合使用反饋情況對系統(tǒng)進行不斷的完善升級。整個平臺系統(tǒng)的開發(fā)模塊，獲得了多項國家計算書軟件著作權(quán)。

6 結(jié)語

我們傳統(tǒng)的建筑產(chǎn)業(yè)在邁向信息化的道路上，未來一定是平臺化、分散化、積木化、數(shù)據(jù)化和網(wǎng)絡(luò)化的。信息化的工作是一個持續(xù)優(yōu)化的過程，通過IT工具重塑業(yè)務(wù)流程，有利于各管理要求落實至日常業(yè)務(wù)，規(guī)范行為、提升整體運營效率。整個系統(tǒng)的開發(fā)基于公司幕墻業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，詳細地研究了幕墻生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)情況及業(yè)務(wù)流程，對部分管理細節(jié)做了調(diào)整，通過彈性的管理模式及數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)，解決了幕墻業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)前后端脫節(jié)的情況，創(chuàng)造性的開發(fā)了一套適用于我司現(xiàn)狀的幕墻生產(chǎn)管理軟件，通過BIM技術(shù)與數(shù)字化管理系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)管理的標(biāo)準化，進一步提高了我司幕墻生產(chǎn)管理的水平。在信息化之路上我們需要根據(jù)實際的業(yè)務(wù)類型，通過系統(tǒng)的模塊化，部品部件的標(biāo)準化，管理的流程化，生產(chǎn)的智能化的逐步推進，我們的產(chǎn)品將從以人工干預(yù)為主的非標(biāo)定制化，走向充分利用IT工具參與的標(biāo)準定制化，通過大量數(shù)據(jù)的不斷積累，最終實現(xiàn)個性化定制產(chǎn)品，在節(jié)約成本的同時，能夠為企業(yè)帶來巨大收益。