基于BIM技術(shù)的數(shù)字工程項(xiàng)目管理分析

尹 明

(中國(guó)五冶集團(tuán)有限公司,四川成都 610000)

0 引言

以數(shù)字為關(guān)鍵要素的“數(shù)字經(jīng)濟(jì)”伴隨著數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步而飛速發(fā)展,由此開(kāi)啟了數(shù)字化時(shí)代,并不斷推進(jìn)我國(guó)智慧城市的建造。其數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)速度顯著加快是進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代的主要特征,對(duì)于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析構(gòu)成了數(shù)字化社會(huì)發(fā)展的基本條件。因此,大數(shù)據(jù)技術(shù)被廣泛運(yùn)用于我國(guó)的各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域,大數(shù)據(jù)這一詞匯廣為所知,通過(guò)對(duì)復(fù)雜繁多的行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和分析,很容易得出數(shù)據(jù)的利用價(jià)值,對(duì)價(jià)值的進(jìn)一步分析可認(rèn)識(shí)到大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵功能就是決策。所以各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都在分析如何利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行決策,來(lái)促進(jìn)行業(yè)內(nèi)的數(shù)字化改革[1-3]。

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),居民消費(fèi)水平的升級(jí),以及數(shù)字化時(shí)代的發(fā)展,越來(lái)越多的城市以智慧城市為建造方向,建筑品質(zhì)的追求和需求等級(jí)隨之提升,為緊跟時(shí)代的發(fā)展, 建筑行業(yè)必須不斷加快數(shù)字化改革的進(jìn)程。建筑行業(yè)的數(shù)字化發(fā)展是在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目管理,這是目前系統(tǒng)工程整體思想下的最優(yōu)變革方向,也是目前數(shù)字化工程、智能建筑和物聯(lián)網(wǎng)等新興發(fā)展行業(yè)理念對(duì)建筑業(yè)和工程項(xiàng)目管理的共同選擇[4]。數(shù)字化工程項(xiàng)目管理需要通過(guò)BIM軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)大數(shù)據(jù)高效分析的目標(biāo),使項(xiàng)目管理人員可以在第一時(shí)間作出正確的決策,達(dá)到預(yù)期的效益。這個(gè)課題是目前行業(yè)內(nèi)非常值得研究的前沿?zé)狳c(diǎn)課題。

1 相關(guān)理念基礎(chǔ)及概念界定

1.1 BIM技術(shù)

BIM主要是基于國(guó)際智慧建造聯(lián)盟提出的理念,其定義有3種:建筑信息模型、建筑信息模型應(yīng)用、建筑信息管理。BIM的工具是軟件,BIM的核心是信息。它作為一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),是項(xiàng)目信息化管理的工具,也是一種行業(yè)前沿的項(xiàng)目管理思維,其核心的實(shí)用價(jià)值是信息可視化的數(shù)據(jù)集成[5-6]。它能夠利用三維建模完成對(duì)建筑基本特征的數(shù)字化描述,在虛擬環(huán)境中數(shù)字化地模擬真實(shí)建筑項(xiàng)目管理實(shí)況。

在項(xiàng)目工程管理過(guò)程中,BIM可以實(shí)現(xiàn)讓建筑上下游產(chǎn)業(yè)的各參與方進(jìn)行協(xié)同信息交流,使得相關(guān)數(shù)據(jù)信息能夠在第一時(shí)間共享。項(xiàng)目管理人員也可以對(duì)所需要的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行實(shí)時(shí)查閱,這很大程度上優(yōu)化了協(xié)同工作的水平以及決策的效率,發(fā)揮BIM的關(guān)鍵功能。因此,BIM技術(shù)可以應(yīng)用在項(xiàng)目工程的全過(guò)程管理階段,對(duì)項(xiàng)目的各個(gè)實(shí)施階段進(jìn)行監(jiān)督和優(yōu)化,提升建筑質(zhì)量。比如工程設(shè)計(jì)階段,可以讓設(shè)計(jì)人員對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改,降低圖紙出錯(cuò)概率,優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙。在施工階段,利用BIM技術(shù)能夠?qū)κ┕し桨高M(jìn)行碰撞檢驗(yàn)和方案模擬,從而降低施工風(fēng)險(xiǎn),提升建筑質(zhì)量,也提升建筑團(tuán)隊(duì)的溝通效率。因此,BIM技術(shù)能夠?yàn)楣こ添?xiàng)目管理提供十分有力的信息化技術(shù)保障。

1.2 數(shù)字化工程

1.2.1 數(shù)字化工程概念

數(shù)字化工程是利用逐漸發(fā)展興起的信息技術(shù),如BIM、大數(shù)據(jù)、人工智能等,引導(dǎo)各大建筑企業(yè)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型,最終實(shí)現(xiàn)建筑建造過(guò)程從立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收到運(yùn)營(yíng)等全方位的數(shù)字化管理的工程[7]。隨著數(shù)字化改革理念在建筑行業(yè)內(nèi)的不斷深化,數(shù)字化工程也成為了各個(gè)建筑企業(yè)重點(diǎn)攻克的對(duì)象。

數(shù)字化工程的首要工作是對(duì)項(xiàng)目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和傳輸,利用以BIM為代表的數(shù)字集成技術(shù)收集項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù),以可視化形式表達(dá)并應(yīng)用于不同的施工階段。方便不同專(zhuān)業(yè)方向的項(xiàng)目人員了解項(xiàng)目的全部數(shù)據(jù),有利于工程部門(mén)之間的信息傳遞,打破信息壁壘,優(yōu)化協(xié)同工作的效率?？傊?數(shù)字化工程就是在工程項(xiàng)目中充分利用大數(shù)據(jù)分析對(duì)項(xiàng)目產(chǎn)生數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠的管理與決策的工程。

2 基于BIM技術(shù)在數(shù)字化工程項(xiàng)目管理的方案

2.1 數(shù)據(jù)采集

2.1.1 數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)備工作

2.1.1.1 企業(yè)組織架構(gòu)建立數(shù)據(jù)部

在數(shù)據(jù)采集階段,企業(yè)組織架構(gòu)中應(yīng)該創(chuàng)新性地增加一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于采集數(shù)據(jù)的部門(mén),并將采集大數(shù)據(jù)的部門(mén)作為項(xiàng)目工程的核心管理部門(mén),其主要工作負(fù)責(zé)收集、統(tǒng)計(jì)、挖掘和篩選數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)協(xié)同傳遞給其他部門(mén),協(xié)調(diào)各部門(mén)工作,并且還要負(fù)責(zé)將公司其他部門(mén)的信息和數(shù)據(jù)同步收集起來(lái),進(jìn)行深入分析和預(yù)測(cè),再將分析結(jié)果傳遞出來(lái)支持項(xiàng)目管理和其他組織部門(mén)的業(yè)務(wù)創(chuàng)新。因此,數(shù)據(jù)部門(mén)應(yīng)該主動(dòng)與工程項(xiàng)目地其他部門(mén)進(jìn)行合作,要盡可能地獲得更多的數(shù)據(jù)和信息,優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)之間的信息交流。實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目參與方、項(xiàng)目組織、組織生態(tài)等不同層次數(shù)據(jù)處理的銜接。

2.1.1.2 構(gòu)建共享數(shù)據(jù)平臺(tái)

共享數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的建立,用于決策與分析的數(shù)據(jù)可以由該平臺(tái)輔助傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理方法收集得到。項(xiàng)目數(shù)據(jù)部門(mén)需要建立實(shí)時(shí)通用項(xiàng)目數(shù)據(jù)平臺(tái),該平臺(tái)主要支持現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)記錄、動(dòng)態(tài)更新等數(shù)據(jù)采集,為所有項(xiàng)目參與者提供一個(gè)項(xiàng)目管理平臺(tái),以查看一般數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)更新項(xiàng)目數(shù)據(jù)。利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的通用平臺(tái)的可行性具有集成異構(gòu)信息源數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能。加強(qiáng)工程項(xiàng)目的開(kāi)發(fā),從分散的單一管理到集成的協(xié)同管理,以滿足數(shù)字化工程集成項(xiàng)目管理的需要[8]。

在項(xiàng)目建設(shè)之前,應(yīng)建立一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)交互和溝通的項(xiàng)目信息收集平臺(tái)。該平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、實(shí)時(shí)記錄、動(dòng)態(tài)更新實(shí)際進(jìn)度等各項(xiàng)信息采集的內(nèi)容;當(dāng)項(xiàng)目實(shí)施時(shí),施工單位、監(jiān)理單位等各參建方的進(jìn)度管理人員以及現(xiàn)場(chǎng)施工人員能夠利用多種方法采集更新現(xiàn)場(chǎng)的信息,進(jìn)而建立更新BIM模型,最后將數(shù)據(jù)錄入信息平臺(tái)。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)具有集成異構(gòu)數(shù)據(jù)源,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)據(jù)交換的功能,可以實(shí)現(xiàn)通用平臺(tái)支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的可行性。

2.1.1.3 建立項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)

隨著共享數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的建立,不斷拓展數(shù)據(jù)的采集廣度及收集深度,逐步建立完善的相關(guān)項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)[9]。該數(shù)據(jù)庫(kù)的目的在于儲(chǔ)存工程項(xiàng)目多參與方共同在平臺(tái)上傳的海量信息,利用SQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存,其中數(shù)據(jù)包括BIM模型、雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖等結(jié)構(gòu)化文件。建立項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)能夠從根本上提高項(xiàng)目管理平臺(tái)的利用率,協(xié)同管理工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)。

2.1.2 數(shù)據(jù)采集注意事項(xiàng)

完成以數(shù)據(jù)部負(fù)責(zé)為核心的項(xiàng)目平臺(tái)采集數(shù)據(jù)庫(kù)的建立之后,在進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集時(shí)應(yīng)注意幾點(diǎn):

(1)完善以數(shù)據(jù)為核心的責(zé)任管理制度。用戶(hù)在上傳數(shù)據(jù)時(shí),ID與監(jiān)測(cè)設(shè)備都會(huì)在數(shù)據(jù)平臺(tái)的附錄中記錄顯示,這就使得數(shù)據(jù)部管理人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定期的檢查工作得以順利進(jìn)行,與此同時(shí)還可以在源頭處使數(shù)據(jù)傳遞的可靠性與有效性有保障,同時(shí)為后續(xù)項(xiàng)目管理者利用數(shù)據(jù)進(jìn)行決策奠定基礎(chǔ)。

(2)在項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)利用測(cè)算軟件測(cè)量并上傳項(xiàng)目數(shù)據(jù)的過(guò)程中,共享數(shù)據(jù)采集平臺(tái)會(huì)把上傳數(shù)據(jù)是否與多參與方上傳數(shù)據(jù)相互映照進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比。當(dāng)提交方上傳數(shù)據(jù)經(jīng)平臺(tái)技術(shù)比對(duì)后準(zhǔn)確無(wú)誤或偏差較小時(shí),數(shù)據(jù)可以直接通過(guò)審核成功錄入。

(3)在對(duì)比數(shù)據(jù)存在重大偏差時(shí),該平臺(tái)便提醒數(shù)據(jù)上傳方重新實(shí)際勘測(cè)、檢查軟件是否存在操作失誤后再上傳數(shù)據(jù),在此過(guò)程中會(huì)自動(dòng)檢查分析數(shù)據(jù)偏差出現(xiàn)的原因,并提醒工作人員及時(shí)維修設(shè)備,進(jìn)而降低偏差的幅度。

2.2 數(shù)字化工程項(xiàng)目管理

2.2.1 進(jìn)度管理

BIM技術(shù)能夠?qū)?shù)字化工程的施工進(jìn)度進(jìn)行大數(shù)據(jù)檢測(cè)和管理,這項(xiàng)技術(shù)會(huì)把采集到數(shù)據(jù)收集到BIM軟件中,根據(jù)數(shù)據(jù)構(gòu)建S形曲線模型和香蕉曲線模型并在此基礎(chǔ)上完成算法分析,最后得到項(xiàng)目進(jìn)度的各種狀態(tài)。

S形曲線模型。以時(shí)間為橫坐標(biāo),累計(jì)完成百分比為縱坐標(biāo)建立的二維坐標(biāo)體系即為S形曲線模型[10]。在這個(gè)模型中輸入項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃編制階段已經(jīng)繪制完成的計(jì)劃工程項(xiàng)目進(jìn)度曲線,把數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)作為截止時(shí)間,通過(guò)計(jì)算機(jī)累加計(jì)算傳輸至項(xiàng)目平臺(tái)的已完成的工作量數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上繪制一條以實(shí)際為基礎(chǔ)的工程項(xiàng)目進(jìn)度曲線,最后分析比較實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度。

2.2.2 成本管理

在利用BIM技術(shù)對(duì)數(shù)字化工程施工階段進(jìn)行大數(shù)據(jù)成本檢測(cè)管理時(shí),將采集到的項(xiàng)目數(shù)據(jù)輸入到BIM軟件中建立掙值模型,在此基礎(chǔ)上利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行算法分析,從而得出項(xiàng)目成本狀態(tài)。

2.2.3 質(zhì)量管理

BIM技術(shù)能夠?qū)?shù)字化工程的施工進(jìn)度進(jìn)行大數(shù)據(jù)檢測(cè)和管理,這項(xiàng)技術(shù)會(huì)把采集到數(shù)據(jù)收集到BIM軟件中,根據(jù)數(shù)據(jù)構(gòu)建S形曲線模型和香蕉曲線模型并在此基礎(chǔ)上完成算法分析,最后得到項(xiàng)目進(jìn)度的各種狀態(tài)。

2.2.4 數(shù)據(jù)決策

利用BIM 技術(shù)對(duì)分析模型的數(shù)據(jù)處理完成之后,根據(jù)程序計(jì)算得到的數(shù)據(jù)報(bào)告,同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行分析。當(dāng)項(xiàng)目管理偏差過(guò)大時(shí),項(xiàng)目管理者則需要通過(guò)數(shù)字化管理措施結(jié)合軟件與大數(shù)據(jù)算法對(duì)進(jìn)行項(xiàng)目管理方案優(yōu)化[11]。

2.2.5 進(jìn)度管理

BIM技術(shù)利用S曲線模型、香蕉曲線模型分析計(jì)算大數(shù)據(jù)之后,根據(jù)計(jì)算得到的可視化數(shù)字文件可以獲得項(xiàng)目進(jìn)度管理情況。一般情況下,對(duì)于進(jìn)度計(jì)劃的優(yōu)化主要是針對(duì)仍未完成的工作,利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)度優(yōu)化的思路通常為2類(lèi):一是增加資源配置,減少關(guān)鍵線路工序的施工時(shí)間;二是利用平行施工方法改變工序之間的邏輯方式來(lái)縮短工作時(shí)間。

2.2.6 質(zhì)量管理

在BIM軟件中利用模型對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行算法分析后,根據(jù)計(jì)算得到的可視化數(shù)字文件可以獲得項(xiàng)目進(jìn)度管理情況。依據(jù)不同情況采取的糾正措施:

(1)當(dāng)以監(jiān)測(cè)時(shí)刻為基準(zhǔn)時(shí)間時(shí),通過(guò)工序進(jìn)行大數(shù)據(jù)相關(guān)性分析,若質(zhì)量偏差報(bào)告與工程項(xiàng)目行業(yè)質(zhì)量指標(biāo)體系差距較小,則不在里程碑類(lèi)質(zhì)量重點(diǎn)監(jiān)督對(duì)象范圍內(nèi),如果對(duì)整體工程影響較小,則可以利用修繕等方法對(duì)主體工程進(jìn)行二次加固。

(2)當(dāng)以監(jiān)測(cè)時(shí)刻為基準(zhǔn)時(shí)間時(shí),通過(guò)工序進(jìn)行大數(shù)據(jù)相關(guān)性分析,若質(zhì)量偏差報(bào)告與工程項(xiàng)目行業(yè)質(zhì)量指標(biāo)體系差距較大,無(wú)論是否屬于里程碑類(lèi)質(zhì)量管理重點(diǎn)監(jiān)測(cè)工序,都應(yīng)該需要對(duì)工序進(jìn)行重新施工。

2.2.7 數(shù)據(jù)總結(jié)

以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)項(xiàng)目管理進(jìn)行決策管理是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程。在項(xiàng)目的準(zhǔn)備階段,通過(guò)調(diào)研項(xiàng)目相關(guān)數(shù)據(jù),借鑒項(xiàng)目管路經(jīng)驗(yàn);在項(xiàng)目的中期階段,數(shù)據(jù)持續(xù)迭代形成,能夠幫助管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目管理的可控范圍;在項(xiàng)目的后期階段,對(duì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)有助于項(xiàng)目管理人員豐富自身從業(yè)經(jīng)驗(yàn),為今后的項(xiàng)目管理工作提供強(qiáng)有力的保障措施。多次的項(xiàng)目積累的大數(shù)據(jù)庫(kù)和在大數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)字化文件是數(shù)字工程項(xiàng)目管理最核心的寶藏。

3 基于BIM技術(shù)數(shù)字化工程項(xiàng)目管理方案的保障措施

在社會(huì)需求和行業(yè)前景方面,BIM 技術(shù)在數(shù)字化工程項(xiàng)目管理的推廣在建筑業(yè)實(shí)行高效率管理方向應(yīng)用廣泛,同時(shí)也可以極大地提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。BIM與大數(shù)據(jù)結(jié)合應(yīng)用技術(shù)能夠促進(jìn)提高中國(guó)工程建設(shè)行業(yè)的數(shù)字化水平,推進(jìn)行業(yè)科技變革創(chuàng)新。政府在新興技術(shù)發(fā)展初期強(qiáng)制推廣執(zhí)行時(shí)有效的渠道之一,而任由市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)自由發(fā)展無(wú)法快速穩(wěn)健地應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)[12]。

3.1 行業(yè)指導(dǎo)政策

政府應(yīng)該主動(dòng)出臺(tái)相關(guān)完善的行業(yè)指導(dǎo)政策,從宏觀的的角度扶持鼓勵(lì)建筑企業(yè)進(jìn)行數(shù)字化推廣,利用國(guó)家政策紅利來(lái)吸引建筑企業(yè)完善數(shù)字化改革與創(chuàng)新,利用政策帶動(dòng)企業(yè)主動(dòng)研發(fā)行業(yè)前沿?zé)狳c(diǎn)技術(shù),在有限的時(shí)間里盡快追高超越西方歐美國(guó)家。

3.2 幫扶政策

國(guó)家在制定相關(guān)政策時(shí),也應(yīng)該把幫扶政策一起制定出臺(tái),鼓勵(lì)先富帶后富,鼓勵(lì)富起來(lái)的高度發(fā)達(dá)地區(qū)帶動(dòng)仍處于發(fā)展落戶(hù)階段的鄉(xiāng)村地區(qū)發(fā)展。同時(shí)號(hào)召利用BIM技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化項(xiàng)目管理應(yīng)用的行業(yè)龍頭大型企業(yè)幫扶仍處于初級(jí)BIM技術(shù)水平階段甚至剛普及BIM數(shù)字化概念的多數(shù)中小型企業(yè),以此達(dá)到共同發(fā)展進(jìn)步的目的。

4 結(jié)論

本文系統(tǒng)介紹了BIM技術(shù)在數(shù)字化工程項(xiàng)目管理應(yīng)用，提出BIM與大數(shù)據(jù)結(jié)合應(yīng)用于數(shù)字化工程項(xiàng)目管理進(jìn)度、質(zhì)量、成本、方面的方案與保障措施，協(xié)助工程建設(shè)企業(yè)更好運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析從而快速作出決策，為項(xiàng)目管理數(shù)字化改革提供參考和借鑒。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于BIM大數(shù)據(jù)結(jié)合的研究仍處于起步階段，BIM技術(shù)在數(shù)字化工程項(xiàng)目管理的應(yīng)用還有很大的發(fā)展空間。利用BIM—ERP系統(tǒng)結(jié)合完成對(duì)人的管理、利用運(yùn)籌學(xué)等數(shù)學(xué)模型完成對(duì)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，通過(guò)對(duì)人和物的雙向管理實(shí)現(xiàn)主觀與客觀并行的高效動(dòng)態(tài)項(xiàng)目管理。在全生命周期階段，由于信息不暢而導(dǎo)致的資金浪費(fèi)情況得以解決，同時(shí)還可以提高企業(yè)在各階段建筑信息控制能力。對(duì)建筑企業(yè)而言，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期大大的縮短，項(xiàng)目在開(kāi)發(fā)中施工質(zhì)量可以得到有效的保障，資金周轉(zhuǎn)率得以提高，提高了經(jīng)濟(jì)效益，并為后續(xù)項(xiàng)目奠定了基礎(chǔ)。