基于BIM技術(shù)的數(shù)字工程項目管理研究

【摘要】本文以數(shù)字工程項目管理為研究對象，探討結(jié)合BIM與大數(shù)據(jù)技術(shù)進行工程數(shù)據(jù)分析，將模型以數(shù)據(jù)可視化的方式應用在工程的質(zhì)量、進度、成本等項目的管理，并提出基于BIM技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)集成應用于工程項目管理的保障措施。

【關鍵詞】BIM技術(shù)；大數(shù)據(jù)；項目管理；數(shù)字工程

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.01.047

Research on Digital Engineering Project Management Based on BIM Technology

HUANG Yue-heng

（Nuclear Industry Southwest Survey，Design and Research Institute Co.，Ltd.，Chengdu 610000，China）

Abstract：This paper takes the digital engineering project management as the research object，discusses the engineering data analysis combined with Bim and big data technology，applies the model in the management of engineering quality，progress，cost and other projects in the way of data visualization，and puts forward the safeguard measures based on the integration of BIM Technology and big data technology for engineering project management.

Key words：BIM technology；big data；project management；digital engineering

1數(shù)字工程概念

隨著數(shù)字化改革理念的不斷深化，數(shù)字工程成為建筑行業(yè)中各大企業(yè)重點攻克的對象。數(shù)字工程是利用信息技術(shù)，如BIM、大數(shù)據(jù)、人工智能等，引導各大建筑企業(yè)進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，最終實現(xiàn)建筑建造過程從立項、設計、施工、驗收到運營等全方位的數(shù)字化管理的工程[1]。數(shù)字工程的首要工作是對工程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行采集與傳輸，利用以BIM為代表的數(shù)字集成技術(shù)，采集工程建設過程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)[2]。簡而言之，數(shù)字工程就是在工程項目中充分利用大數(shù)據(jù)分析對項目產(chǎn)生數(shù)據(jù)進行管理與決策的工程。

2建筑業(yè)數(shù)據(jù)特點

建筑業(yè)數(shù)據(jù)被認為是一類典型的行業(yè)大數(shù)據(jù)，因為建筑業(yè)數(shù)據(jù)同樣具有以下3項大數(shù)據(jù)特征。

2.1數(shù)據(jù)量巨大

建筑業(yè)是國家經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，與多行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)均有深厚聯(lián)系。大量數(shù)據(jù)由此產(chǎn)生，海量的建筑數(shù)據(jù)會在項目全壽命管理周期的各個階段產(chǎn)生。建筑業(yè)數(shù)據(jù)也是一種重要的信息資產(chǎn)需要永久存儲。這些都導致了項目進程越步入尾聲，項目累加的數(shù)據(jù)量越多。

2.2數(shù)據(jù)多樣性

建筑行業(yè)數(shù)據(jù)種類繁多，項目各參與方，如承包方、發(fā)包方、監(jiān)理方等，都為建筑行業(yè)提供了不同側(cè)重方向的專業(yè)數(shù)據(jù)。建筑業(yè)數(shù)據(jù)種類也不同，包括能夠利用軟件進行量化管理的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；也包括以合同文本、項目圖像等為主的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

2.3數(shù)據(jù)時效性

建筑工程項目必須嚴格按照施工工藝流程進行建造，項目在各階段會時刻迭代產(chǎn)生海量的項目管理數(shù)據(jù)。超過了數(shù)據(jù)時效，對數(shù)據(jù)的分析將不再具有價值，做出的決策可靠性也會下降，風險也會增加。

3基于BIM技術(shù)在數(shù)字工程項目管理的方案

3.1數(shù)據(jù)采集準備工作

3.1.1企業(yè)組織架構(gòu)建立數(shù)據(jù)部

項目組織應在傳統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)中創(chuàng)新性地增加一個用于采集大數(shù)據(jù)的部門，優(yōu)化組織架構(gòu)。以大數(shù)據(jù)采集為核心，數(shù)據(jù)部將作為項目的核心管理部門，協(xié)調(diào)、收集、統(tǒng)計、挖掘、篩選數(shù)據(jù)，同時負責對公司各部門的信息和數(shù)據(jù)進行深入分析和預測，并將分析結(jié)果透明地傳遞給平臺，支持項目管理和其他組織部門的業(yè)務創(chuàng)新；同時，數(shù)據(jù)部門應主動加強與項目各部門的合作，盡可能多地獲取數(shù)據(jù)和信息，打破組織結(jié)構(gòu)之間的信息壁壘。實現(xiàn)了項目參與方、項目組織、組織生態(tài)等不同層次數(shù)據(jù)處理的銜接。

3.1.2構(gòu)建共享數(shù)據(jù)平臺

構(gòu)建共享數(shù)據(jù)采集平臺，并輔助傳統(tǒng)的項目管理方法收集數(shù)據(jù)用于決策與分析。項目數(shù)據(jù)部需要建立一個實時的通用項目數(shù)據(jù)平臺。該平臺主要支持現(xiàn)場監(jiān)控、實時記錄、動態(tài)更新等方面的數(shù)據(jù)收集工作。給項目各參與方提供一個能夠查閱通用數(shù)據(jù)的項目管理平臺，實時更新項目數(shù)據(jù)。

基于平臺的信息采集手段主要以現(xiàn)場自動監(jiān)控為主，人工更新手段為輔?，F(xiàn)場監(jiān)控利用GPS定位實時確定工程項目所在坐標。利用監(jiān)控設備視頻監(jiān)控控制節(jié)點坐標，對于在監(jiān)控設備盲區(qū)的項目位置可增加臨時控制點，三維激光掃描等設備采集項目的實時數(shù)據(jù)，使進度管理人員不用到現(xiàn)場也能實時掌握現(xiàn)場進度，并且自動將采集的數(shù)據(jù)反饋回平臺分類匯總。必要時可采用無人機等先進遙感技術(shù)對項目數(shù)據(jù)進行實時采集。

3.1.3建立項目數(shù)據(jù)庫

建立平臺后應通過不斷拓展數(shù)據(jù)的采集廣度及收集深度，逐漸形成配套完善的相關項目數(shù)據(jù)庫。項目數(shù)據(jù)庫主要用于儲存工程項目多參與方共同在平臺上傳的海量信息，采用SQL關系型數(shù)據(jù)庫對項目中的數(shù)據(jù)，如BIM模型、雙代號網(wǎng)絡圖等結(jié)構(gòu)化文件進行儲存。從根源上提高項目管理平臺的利用率，實現(xiàn)對工程項目數(shù)據(jù)的協(xié)同管理。

項目基本數(shù)據(jù)完成入庫后，可進一步整合城鎮(zhèn)區(qū)域大數(shù)據(jù)庫、企業(yè)知識庫，兩者可以為項目管理數(shù)據(jù)庫提供潛在數(shù)據(jù)，擴大數(shù)字工程項目管理數(shù)據(jù)分析基數(shù)。海量的城市級大數(shù)據(jù)可為建筑項目的開展提供數(shù)據(jù)支持，完成多樣性數(shù)據(jù)閉環(huán)。

3.2數(shù)據(jù)采集注意事項

建立好以數(shù)據(jù)部負責為核心的項目平臺采集數(shù)據(jù)庫后，在數(shù)據(jù)采集過程中要注意以下3點：

1）建立以數(shù)據(jù)為核心的責任管理制度。每個上傳數(shù)據(jù)的用戶ID與監(jiān)測設備都會被顯示在相對數(shù)據(jù)平臺的附錄中，方便數(shù)據(jù)部管理人員對數(shù)據(jù)進行定期的檢查，同時在源頭處保障數(shù)據(jù)傳遞的可靠性與有效性。為后續(xù)項目管理者利用數(shù)據(jù)進行決策打下堅實基礎。

2）在項目數(shù)據(jù)庫利用測算軟件測量并上傳項目數(shù)據(jù)時，平臺需要比對上傳數(shù)據(jù)是否與多參與方上傳數(shù)據(jù)相互映照。如果提交方上傳數(shù)據(jù)經(jīng)平臺技術(shù)比對后準確無誤或偏差較小的，數(shù)據(jù)可以直接通過審核成功錄入。

3）經(jīng)比對后若上傳數(shù)據(jù)方與其他項目參與方已經(jīng)上傳的數(shù)據(jù)存在重大偏差。就需要提醒數(shù)據(jù)上傳方重新實際勘測、檢查軟件是否存在操作失誤后再上傳數(shù)據(jù)。同時檢查出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差的原因，及時修理設備，從而降低偏差幅度。

3.3數(shù)據(jù)分析

在進行數(shù)字工程項目管理時，數(shù)字工程項目管理的三大影響因素為：進度、成本、質(zhì)量。因此不僅要利用BIM與大數(shù)據(jù)集成技術(shù)對數(shù)據(jù)進行實時的監(jiān)測處理，更要及時對數(shù)據(jù)進行對比分析，保證項目工期目標最大化實現(xiàn)。

3.3.1香蕉曲線模型

香蕉曲線模型是建立以時間為橫坐標，累計工程量為縱坐標的二維坐標體系。以工程項目在進度計劃編制階段預測繪制而成的雙代號網(wǎng)絡圖等計劃文件為基礎，繪制三條大數(shù)據(jù)進度曲線，分別是：以最早開始時間為計算依據(jù)的計劃最早完成大數(shù)據(jù)進度曲線（ES曲線），以最晚開始時間為計算依據(jù)的計劃最晚完成大數(shù)據(jù)進度曲線（LS曲線），以及實際進度大數(shù)據(jù)完成曲線。繪制完成后的三條大數(shù)據(jù)曲線稱之為香蕉曲線模型，利用BIM軟件對三條大數(shù)據(jù)曲線進行對比分析。如圖1所示。

在BIM軟件構(gòu)建香蕉曲線模型進度控制的流程為：

1）在項目平臺數(shù)據(jù)庫中檢索已經(jīng)入庫的工程項目各工序計劃完成時間，導出進度大數(shù)據(jù)雙代號網(wǎng)絡計劃圖，利用BIM技術(shù)計算圖中包含每項施工工藝流程的ES、EF、LS、LF、FF、TF等數(shù)據(jù)時間參數(shù)。

2）以進度大數(shù)據(jù)雙代號網(wǎng)絡計劃圖為基準，在BIM軟件中建立以時間為橫坐標，累計工程量為縱坐標的二維坐標軸，在BIM軟件中繪制計劃最早完成大數(shù)據(jù)進度曲線（ES曲線）和以最晚開始時間為計算依據(jù)的計劃最晚完成大數(shù)據(jù)進度曲線（LS曲線）。

3）在項目平臺數(shù)據(jù)庫中檢索已反饋的工程項目各工序完成情況與實際工期數(shù)據(jù)并與經(jīng)手數(shù)據(jù)的施工現(xiàn)場相應的過程監(jiān)控人員、施工人員進行三重確認。確保數(shù)據(jù)準確無誤后，在計劃實施過程中，定期檢查工程的實際完成工程量數(shù)據(jù)，以當下監(jiān)測時刻為截止日期，選定全部已完成施工工藝流程的大數(shù)據(jù)，在BIM軟件中導入相關大數(shù)據(jù)，自動繪制出在同一坐標內(nèi)實際工程項目大數(shù)據(jù)進度的累計曲線。

4）建模完成后，通過BIM軟件的模擬功能，對比分析三條大數(shù)據(jù)進度曲線，自動生成結(jié)論報告。

①如果以監(jiān)測時刻為基準點，實際大數(shù)據(jù)進度點與計劃最早完成大數(shù)據(jù)進度曲線相比靠上，說明數(shù)據(jù)表明實際施工進度超前最早完成大數(shù)據(jù)進度計劃。

②如果以監(jiān)測時刻為基準點，實際大數(shù)據(jù)進度點與計劃最晚完成大數(shù)據(jù)進度曲線相比靠下，說明數(shù)據(jù)表明實際施工進度落后于最晚完成大數(shù)據(jù)進度計劃，進度計劃過慢，項目進度管理處于嚴重落后狀態(tài)，必須立即采取相應措施進行進度優(yōu)化。

③如果以監(jiān)測時刻為基準點，實際大數(shù)據(jù)進度點在計劃最早完成大數(shù)據(jù)進度曲線和計劃最早完成大數(shù)據(jù)進度曲線之間，處于兩條曲線封閉形成的閉合空間內(nèi)，說明數(shù)據(jù)表明實際進度適中，進度偏差在合理的范圍內(nèi)，維持正常項目管理節(jié)奏即可。

3.4成本管理

依據(jù)掙值模型對成本進行決策優(yōu)化方案如表1。

4基于BIM技術(shù)數(shù)字工程項目管理方案保障措施

影響B(tài)IM技術(shù)在數(shù)字工程項目管理實施的主要因素如下：政策、資金、人才、觀念、技術(shù)。國家出臺了相應行業(yè)政策保障了行業(yè)環(huán)境，是項目管理成功實施的基礎。企業(yè)充足的資金預算支持數(shù)字化升級改革，是項目管理順利實施的前提。項目采用恰當?shù)腂IM軟件和協(xié)同平臺分析數(shù)據(jù)，是項目管理成功實施的保障。人員轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的項目管理觀念，是項目管理成功實施的關鍵?，F(xiàn)階段建筑企業(yè)在觀念轉(zhuǎn)變、復合高精尖人才儲備、政府政策推廣等方面仍需大力發(fā)展。以建筑業(yè)目前行業(yè)現(xiàn)狀為前提，本文基于上文構(gòu)建的應用方案提出以下保障措施。

4.1政府推廣扶持數(shù)字化改革的政策

從社會需求和行業(yè)前景的角度來看，BIM技術(shù)在數(shù)字工程項目管理的推廣，不僅是未來建筑業(yè)實行高效率管理的必然選擇，同時也是側(cè)面提高國民經(jīng)濟發(fā)展的重要手段。建筑企業(yè)推進BIM與大數(shù)據(jù)結(jié)合應用技術(shù)，促進中國工程建設行業(yè)的數(shù)字化水平提升，推動行業(yè)科技變革創(chuàng)新。政府在新興技術(shù)發(fā)展初期強制推廣執(zhí)行是最為有效的，市場經(jīng)濟自由發(fā)展無法快速穩(wěn)健地將大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應用到數(shù)字工程項目管理中去。

4.2高校進行教學改革

全國高等教育院校工程管理專業(yè)應適應社會需求、緊跟行業(yè)風向，在行業(yè)熱點發(fā)展體系化之前完成對校園復合專業(yè)人才的培養(yǎng)。在人才培養(yǎng)模式上進行積極的教學改革探索，以培養(yǎng)跟進行業(yè)前沿熱點、符合專業(yè)需求的人才為培養(yǎng)目標。培養(yǎng)契合行業(yè)需求、理論與實踐能力相結(jié)合的數(shù)字化管理高水平復合人才。從多維角度提高學生的BIM技術(shù)應用能力、邏輯性數(shù)學分析思維及扎實的數(shù)字工程項目管理理論知識。保障學生從校園畢業(yè)進入企業(yè)從事項目管理工作時，具有能快速建立BIM模型、創(chuàng)新研發(fā)數(shù)字化技術(shù)的能力，能夠有效接替項目管理經(jīng)驗從業(yè)人員，給項目管理行業(yè)注入新鮮血液。

4.3人員轉(zhuǎn)變數(shù)字化管理觀念

數(shù)字工程項目管理核心是將大數(shù)據(jù)技術(shù)與人的主觀經(jīng)驗管理相結(jié)合后形成的集成管理方法。在項目管理中強調(diào)三分技術(shù)，七分管理。

因此推進BIM與大數(shù)據(jù)技術(shù)集成應用于數(shù)字工程項目管理時，最核心的管理問題還是要轉(zhuǎn)變觀念。計算機技術(shù)先進，企業(yè)管理者觀念陳舊，這樣的企業(yè)即使投入再多研發(fā)資金，最終改革效果也是大打折扣的。

企業(yè)決策者應努力宣傳與數(shù)字化項目管理創(chuàng)新相匹配的企業(yè)文化，將以往基于管理者的個人意圖或?qū)＜医?jīng)驗的主觀決策轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)據(jù)驅(qū)動為決策依據(jù)的管理方法。數(shù)據(jù)分析的結(jié)果被用作決策和評估的基礎。

5結(jié)論

國內(nèi)關于BIM與大數(shù)據(jù)結(jié)合的研究還處于起步狀態(tài)，在 BIM技術(shù)應用于數(shù)字工程項目管理還有很大的研究空間?？梢酝ㄟ^BIM—ERP系統(tǒng)結(jié)合完成對人的管理、利用運籌學等數(shù)學模型完成對數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，通過對人和物的雙向管理實現(xiàn)主觀與客觀并行的高效動態(tài)項目管理?？梢钥朔椖吭谌芷陔A段因信息不暢而導致的資金浪費情況，增強企業(yè)在各階段建筑信息控制能力。對于建筑企業(yè)來說最后不僅縮短了項目開發(fā)周期，保證了項目在開發(fā)中施工質(zhì)量，還提高了項目資金周轉(zhuǎn)率，節(jié)約了成本，并為后續(xù)項目提前儲備了實力。

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【作者簡介】

黃悅恒，男，1995年出生，助理工程師，研究生，研究方向為工程管理。

（編輯：謝飛燕）