結(jié)合BIM和GIS技術(shù)的工程建設(shè)項(xiàng)目管理平臺(tái)研究

王浩 中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司

李汝杰 廣州城港旅游發(fā)展有限公司

1.引言

近年來(lái)，隨著“新基建”概念的提出和“數(shù)字經(jīng)濟(jì)”倡議的推動(dòng)，建筑業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐加快，信息化和數(shù)字化的融合發(fā)展進(jìn)程不斷加速。作為工程建設(shè)項(xiàng)目全生命周期中極其重要的一環(huán)，工程施工參與方多、協(xié)調(diào)量大，物資、設(shè)備等資源投入強(qiáng)度高，文檔、照片等數(shù)據(jù)生成量大，施工管理強(qiáng)度高、任務(wù)重、管理難度不斷增大。

信息化數(shù)字化項(xiàng)目管理平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“平臺(tái)”）的引入，可將安全、質(zhì)量、進(jìn)度、計(jì)量、支付、檔案等核心管理要素和環(huán)節(jié)進(jìn)行一定程度的數(shù)字化替代，減輕管理強(qiáng)度、減少協(xié)調(diào)工作，并顯著增強(qiáng)管理過(guò)程的可追溯性。

2.平臺(tái)產(chǎn)品關(guān)注要點(diǎn)

根據(jù)以往的項(xiàng)目管理平臺(tái)產(chǎn)品在施工項(xiàng)目中的推廣和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，關(guān)于項(xiàng)目管理平臺(tái)產(chǎn)品的選型或開發(fā)，需重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)：

（1）工程建設(shè)組織模式和參建方權(quán)責(zé)關(guān)系。工程建設(shè)所采用的組織模式、面向的管理主體以及對(duì)應(yīng)的參建方權(quán)責(zé)關(guān)系，是平臺(tái)產(chǎn)品是否可以在施工階段用得起來(lái)、是否能夠解決生產(chǎn)問(wèn)題和生產(chǎn)痛點(diǎn)的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目，傳統(tǒng)為“五方責(zé)任主體”，即業(yè)主方、勘察方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方。隨著國(guó)內(nèi)工程建設(shè)組織模式改革、“全過(guò)程工程咨詢”和“工程總承包”的政策導(dǎo)向，建設(shè)項(xiàng)目有變?yōu)椤叭截?zé)任主體”的趨勢(shì)，即業(yè)主方、咨詢方、工程總承包方。

市場(chǎng)上平臺(tái)產(chǎn)品，從功能上可大體分為面向業(yè)主方和EPC總承包方的項(xiàng)目管理平臺(tái)，以及面向施工總承包方的項(xiàng)目管理平臺(tái)，其功能界定有較大的不同。

（2）面向的細(xì)分行業(yè)及相應(yīng)的功能側(cè)重。國(guó)內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目分為房建、市政、交通、水利等細(xì)分行業(yè)，雖然同屬建筑業(yè)、具有一定的通用共性，但不同細(xì)分行業(yè)天然具有不同工程特點(diǎn)、由不同的行政部門主管、不同的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，項(xiàng)目管理也具有不同特點(diǎn)。信息化類建設(shè)項(xiàng)目管理平臺(tái)在房建中應(yīng)用較早，也相對(duì)更為成熟。港口工程涉及大量的水上施工，大多含有疏浚吹填工程內(nèi)容。航道和公路工程均為長(zhǎng)大線性帶狀工程，對(duì)GIS技術(shù)的應(yīng)用有較高，且大多涉及大量的陸上或水下土石方工程。市政工程大多位于城市建成區(qū)，受周邊建構(gòu)筑物和基礎(chǔ)設(shè)施影響較大，且常含有征地拆遷工作內(nèi)容。

對(duì)于平臺(tái)選型或者開發(fā)，在通用功能之外，常需要針對(duì)特定建筑業(yè)細(xì)分行業(yè)提供有側(cè)重的功能點(diǎn)。

（3）平臺(tái)產(chǎn)品的發(fā)展背景。市場(chǎng)中項(xiàng)目管理平臺(tái)產(chǎn)品，根據(jù)廠家的不同業(yè)務(wù)背景，產(chǎn)品功能會(huì)有不同側(cè)重。以造價(jià)管理信息化為背景的廠家，計(jì)量支付功能較為強(qiáng)大。以協(xié)同辦公和BPM為背景的廠家強(qiáng)調(diào)組織協(xié)同，擁有基于低代碼開發(fā)的可定制化的強(qiáng)大的流程管理功能，可實(shí)現(xiàn)非常靈活的流程定制。有的廠家以BIM實(shí)施為基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，著重BIM技術(shù)衍生的4D管理 5D管理在項(xiàng)目中的應(yīng)用。國(guó)外廠家則強(qiáng)調(diào)文檔管理的重要性，將文檔版本管理、文檔審批流程管理作為重要功能。有些廠家擁有較強(qiáng)的傳感器和IOT物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā)制造能力，側(cè)重于物聯(lián)網(wǎng)在項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用，服務(wù)于智慧工地。有些廠家以展示見長(zhǎng)，對(duì)于項(xiàng)目管理中可視化引擎的展示效果有較長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)積累。有些產(chǎn)品是城市建設(shè)投資公司或大型工程集團(tuán)的自研平臺(tái)，故更加貼合其自管項(xiàng)目的管理實(shí)踐。

（4）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的編碼和映射規(guī)則。施工管理平臺(tái)中，對(duì)于人員組織架構(gòu)（OBS）、單位分部分項(xiàng)劃分（WBS）、質(zhì)檢信息、工程量清單、設(shè)計(jì)圖紙、BIM模型構(gòu)件等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的編碼和映射規(guī)則，直接影響平臺(tái)的應(yīng)用深度、使用體驗(yàn)和初始配置工作量，應(yīng)加以重點(diǎn)關(guān)注。人員組織架構(gòu)、單位分部分項(xiàng)劃分是平臺(tái)應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，質(zhì)檢信息及編碼是質(zhì)量管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，工程量清單是計(jì)量支付應(yīng)用的前提，設(shè)計(jì)圖紙編碼、BIM模型構(gòu)件編碼是充分發(fā)揮BIM可視化應(yīng)用效果、實(shí)現(xiàn)圖模聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)。平臺(tái)中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的映射，平臺(tái)如不能自動(dòng)完成、或平臺(tái)僅提供手動(dòng)關(guān)聯(lián)的可能，將極大的增加工作量，并影響平臺(tái)的應(yīng)用深度和使用體驗(yàn)。

3.平臺(tái)功能要點(diǎn)

根據(jù)市場(chǎng)平臺(tái)產(chǎn)品調(diào)研和實(shí)際項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，此處總結(jié)提煉建設(shè)項(xiàng)目管理平臺(tái)的功能要點(diǎn)。常見的平臺(tái)功能點(diǎn)可分為四大類型/方向：【數(shù)據(jù)集成展示類】【BIM/GIS應(yīng)用類】【管理業(yè)務(wù)類】【施工監(jiān)測(cè)類】。

3.1 數(shù)據(jù)集成展示類

此板塊的核心價(jià)值是數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)圖表化、數(shù)據(jù)可視化，以供企業(yè)外部人員視察時(shí)進(jìn)行匯報(bào)展示，或?yàn)槠髽I(yè)內(nèi)部管理人員決策提供輔助參考，主要分為【企業(yè)級(jí)指揮大屏】【項(xiàng)目級(jí)指揮大屏】【管理駕駛艙】。

【企業(yè)級(jí)指揮大屏】常規(guī)用于企業(yè)總部指揮大廳的物理大屏展示，主要面向前來(lái)參訪的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和人員，通過(guò)一面大屏集中企業(yè)所管理的所有項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)信息，讓觀看者迅速了解本企業(yè)的總體情況。【項(xiàng)目級(jí)指揮大屏】與企業(yè)級(jí)指揮大屏的應(yīng)用場(chǎng)景一致，只是展示內(nèi)容針對(duì)某個(gè)具體項(xiàng)目。【管理駕駛艙】為針對(duì)單個(gè)項(xiàng)目、面向項(xiàng)目?jī)?nèi)部管理，通過(guò)圖表形式集中展示關(guān)鍵營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)，通常為管理人員通過(guò)計(jì)算機(jī)和手機(jī)查看，為管理層內(nèi)部決策提供數(shù)據(jù)參考。

3.2 BIM/GIS應(yīng)用類

BIM和GIS技術(shù)在工程建設(shè)項(xiàng)目施工中的應(yīng)用方興未艾，此處分為【BIM模型管理】和【GIS模型管理】分別加以概述。

【BIM模型管理】版塊的核心價(jià)值是通過(guò)BIM模型實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息的三位可視化和施工信息的集成檢索。BIM模型具有三維可視化的突出優(yōu)勢(shì)，可對(duì)工程信息進(jìn)行直觀表達(dá)，可為項(xiàng)目建設(shè)各參與方提供直觀清晰的溝通交流平臺(tái)、提高溝通效率。此外，業(yè)務(wù)管理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也可通過(guò)映射關(guān)系與BIM模型構(gòu)件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以BIM模型為入口，可對(duì)模型關(guān)聯(lián)的質(zhì)量、安全、進(jìn)度、計(jì)量支付、電子檔案信息進(jìn)行檢索。實(shí)現(xiàn)以模型構(gòu)件為入口，檢索項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工相關(guān)信息。

【BIM模型管理】則一般用于長(zhǎng)大帶狀線性工程。對(duì)于航道工程、公路工程，其區(qū)別一般房建工程之處在于是大地理尺度范圍的帶狀工程，受周邊地形地貌影響較大。以基于GIS技術(shù)的衛(wèi)星照片、無(wú)人機(jī)正射影像、無(wú)人機(jī)傾斜攝影、工程測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立工程周邊的三位地形地貌、現(xiàn)有建構(gòu)筑物的GIS模型，可將BIM模型和GIS數(shù)據(jù)融合展示，為施工決策和征地拆遷等應(yīng)用場(chǎng)景提供三位可視化工作空間。

3.3 管理業(yè)務(wù)類

此版塊的核心價(jià)值是為施工管理的核心要素——質(zhì)量、安全、進(jìn)度提供信息化管理手段，為施工階段工作量繁重的兩個(gè)行為環(huán)節(jié)——計(jì)量支付、檔案管理提供數(shù)字化和信息化解決方案，以實(shí)現(xiàn)施工管理的提質(zhì)增效和質(zhì)量安全進(jìn)度可追溯。

3.3.1 質(zhì)量管理

【質(zhì)量管理】旨在部分替代傳統(tǒng)基于紙質(zhì)文檔的質(zhì)量管理過(guò)程，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量巡檢、質(zhì)量檢驗(yàn)的信息化，減小工作強(qiáng)度、提升項(xiàng)目質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)質(zhì)量可追溯。

【質(zhì)量巡檢】模塊為質(zhì)量管理人員提供質(zhì)量檢查活動(dòng)管理相關(guān)功能，主要通過(guò)移動(dòng)端對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行質(zhì)量檢查，包括質(zhì)量問(wèn)題登記，下發(fā)整改通知，整改結(jié)果信息上報(bào)，整改結(jié)果復(fù)核等一系列功能?！举|(zhì)量檢驗(yàn)】模塊針對(duì)質(zhì)量檢驗(yàn)這一工程建設(shè)管理過(guò)程中非常重要的環(huán)節(jié)，針對(duì)不同工程類型依據(jù)相應(yīng)的質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（如水運(yùn)工程的《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》、公路工程的《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》等），在業(yè)主單位、監(jiān)理單位和施工單位的共同參與下，以電子表格的形式記錄項(xiàng)目全部質(zhì)量管理內(nèi)容和信息數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)引用，最終實(shí)現(xiàn)鏈條式質(zhì)量可追溯?！倦[蔽工程記錄】功能是通過(guò)手機(jī)APP或電腦端實(shí)現(xiàn)對(duì)完工后無(wú)法檢查的關(guān)鍵工序的管理，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理通過(guò)APP拍照、描述、簽認(rèn)等操作實(shí)現(xiàn)對(duì)隱蔽工程的驗(yàn)收，并對(duì)接檔案管理模塊留存相關(guān)的影像資料，確保未經(jīng)驗(yàn)收或者驗(yàn)收不合格的不得進(jìn)行下一道工序施工。

3.3.2 安全管理

【安全管理】模塊以施工安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和事故隱患排查治理雙重預(yù)防控制體系為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)隱患排查的過(guò)程記錄，實(shí)現(xiàn)隱患治理流程閉合和臺(tái)賬記錄。

【安全風(fēng)險(xiǎn)管理】：建立信息化的施工單位的安全風(fēng)險(xiǎn)源判別清單庫(kù)，并針對(duì)具體項(xiàng)目形成項(xiàng)目部施工安全風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別清單，提供項(xiàng)目識(shí)別清單的審批流程?！倦[患管理】基于行業(yè)主管部門公布的隱患清單和項(xiàng)目部編制的隱患清單，平臺(tái)對(duì)隱患排查活動(dòng)進(jìn)行記錄，建立隱患排查臺(tái)賬。平臺(tái)對(duì)發(fā)現(xiàn)的隱患留存記錄，并通過(guò)流程確保隱患治理閉環(huán)，形成隱患治理臺(tái)賬。

3.3.3 進(jìn)度管理

【進(jìn)度管理】針對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃和實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比和預(yù)警，通過(guò)BIM模型對(duì)項(xiàng)目施工進(jìn)度進(jìn)行可視化展示模擬，為項(xiàng)目決策者提供參考。

【進(jìn)度計(jì)劃和實(shí)際進(jìn)度填報(bào)】包括總體計(jì)劃、年度計(jì)劃、季度計(jì)劃、月度計(jì)劃的上傳，和每日實(shí)際進(jìn)度填報(bào)。【進(jìn)度審核】為監(jiān)理單位提供各進(jìn)度計(jì)劃和每日實(shí)際進(jìn)度填報(bào)的審核功能?！具M(jìn)度模擬】以BIM模型著色的形式展示進(jìn)度計(jì)劃和實(shí)際進(jìn)度，支持展示某單日的計(jì)劃和實(shí)際進(jìn)度情況或通過(guò)動(dòng)畫形式進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示?！具M(jìn)度預(yù)警與督辦】功能基于計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度，對(duì)當(dāng)前進(jìn)度滯后或超前情況進(jìn)行計(jì)算判斷、發(fā)出預(yù)警通知，并支持通過(guò)BIM模型著色的形式展示各分部分項(xiàng)的進(jìn)度情況。

3.3.4 計(jì)量支付

【計(jì)量支付】針對(duì)計(jì)量支付這一工程項(xiàng)目中工作量繁重的環(huán)節(jié)，提供從工程量清單的管理和變更到計(jì)量申請(qǐng)、計(jì)量審批、支付憑證生成的全環(huán)節(jié)信息化解決方案，并通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析對(duì)項(xiàng)目投資進(jìn)度進(jìn)行宏觀數(shù)據(jù)展示。

【工程量清單管理】支持工程量清單的上傳，為平臺(tái)計(jì)量支付活動(dòng)的開展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?！驹O(shè)計(jì)變更管理】主要用于管理工程建設(shè)過(guò)程中涉及到的工程量清單的變更及處理相關(guān)審批流程。【計(jì)量申請(qǐng)】為施工單位提出中間計(jì)量、材料計(jì)量、材料消耗計(jì)量申請(qǐng)的功能模塊?！居?jì)量審批】為監(jiān)理單位進(jìn)行計(jì)量審核的模塊?！竟こ讨Ц丁繛橛?jì)量完成審核之后形成支付證書、付款申請(qǐng)等憑證的模塊。【計(jì)量臺(tái)賬】提供計(jì)量過(guò)程中的各類臺(tái)賬，通過(guò)匯總所錄入的計(jì)量表格自動(dòng)形成。【計(jì)量統(tǒng)計(jì)分析】通過(guò)匯總所錄入的計(jì)量表格數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析以供決策參考。

3.3.5 檔案管理

【檔案管理】針對(duì)工程檔案管理的大量痛點(diǎn)，提供文件歸集、組卷、檢索查詢的全生命周期解決方案，為項(xiàng)目檔案管理和檔案驗(yàn)收提供支持。

【文件歸集】支持平臺(tái)自動(dòng)生成文檔和用戶上傳文檔兩種文檔來(lái)源，平臺(tái)自動(dòng)生成文檔主要為質(zhì)量、安全、進(jìn)度管理模塊運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)產(chǎn)生并歸檔的文檔，用戶上傳文檔為用戶上傳的電子或掃描文檔?！景妇砭幹啤繉?duì)收集形成的電子文檔，通過(guò)立卷歸檔整理成符合長(zhǎng)期保存的電子檔案，支持對(duì)電子檔案進(jìn)行導(dǎo)出、封裝打包等操作。【文件檢索】為檔案查詢、篩選和檢索模塊，支持權(quán)限控制以保護(hù)數(shù)據(jù)和信息安全。

3.4 物聯(lián)監(jiān)測(cè)類

此版塊的核心價(jià)值是通過(guò)各種通用和專用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，將物理世界的數(shù)據(jù)接入數(shù)字平臺(tái)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和閾值預(yù)警，為工程施工現(xiàn)場(chǎng)管理提供輔助手段，有時(shí)也稱為“智慧工地”。由于工程監(jiān)測(cè)種類繁多，此處僅列舉常見監(jiān)測(cè)功能。

【視頻監(jiān)控】主要功能為視頻集成查看，視頻存儲(chǔ)與回看，基于AI的視頻流事件識(shí)別和警告?！经h(huán)境監(jiān)測(cè)】主要監(jiān)控要素為溫度、濕度、風(fēng)速風(fēng)向（風(fēng)力等級(jí)），PM2.5，PM10，噪音，天氣，為施工現(xiàn)場(chǎng)決策、施工環(huán)境保護(hù)提供參考數(shù)據(jù)，保證安全文明施工目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)?！緞趧?wù)實(shí)名和人員安全行為管理】基于各參建單位的人員信息，通過(guò)智能監(jiān)控識(shí)別設(shè)備，將各參建單位的人員進(jìn)場(chǎng)情況實(shí)時(shí)反饋至項(xiàng)目部，形成日常的考勤記錄?；谝曨l監(jiān)控設(shè)備的AI圖像識(shí)別功能，判定違章作業(yè)行為，以實(shí)現(xiàn)平安工地的管理目標(biāo)?！拒囕v進(jìn)出和違規(guī)行為管理】通過(guò)智能監(jiān)控識(shí)別設(shè)備，對(duì)車輛進(jìn)出場(chǎng)情況和車輛在場(chǎng)內(nèi)違停情況進(jìn)行監(jiān)控和記錄。

4.展望

隨著建設(shè)項(xiàng)目施工管理領(lǐng)域信息化數(shù)字化手段的推廣，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進(jìn)程方興未艾，對(duì)施工管理的數(shù)字化展望如下：

（1）對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)期和施工期的數(shù)據(jù)、文檔、模型，可以項(xiàng)目管理平臺(tái)的形式向項(xiàng)目使用方進(jìn)行數(shù)字化交付，為運(yùn)維期的基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字孿生、智慧化運(yùn)維提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。移交的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)尚待進(jìn)一步研究和探索。

（2）管理軟件是組織、權(quán)責(zé)、關(guān)系和管理制度的數(shù)字化表達(dá)，當(dāng)項(xiàng)目管理平臺(tái)在項(xiàng)目上進(jìn)行實(shí)施應(yīng)用的同時(shí)，也應(yīng)配套推行相應(yīng)的管理制度。

（3）現(xiàn)有的項(xiàng)目管理平臺(tái)，由于內(nèi)部數(shù)據(jù)聯(lián)通等方面的問(wèn)題，存在較重的人力填報(bào)負(fù)擔(dān)；進(jìn)一步的，項(xiàng)目管理平臺(tái)應(yīng)在人力填報(bào)與平臺(tái)自動(dòng)抽取信息之間取得平衡，減少人力填報(bào)負(fù)擔(dān)，增強(qiáng)平臺(tái)實(shí)用性。