基于BIM的建设工程项目管理教育集成平台设计研究

刘洪磊 张思业

[摘 要]建设工程项目管理（CEPM）理论知识教育的重要性是众所周知的。建设工程管理的实用知识却很难在课堂上学到。不管它如何被重视，教育并没有训练出足够的、能处理真实世界中复杂问题的人。BIM（Building Information Modeling）被视为建筑行业最重要的技术理念和革新技术。本文对基于BIM的集成教育平台进行研究，以使知识在CEPM教育信息技术系统之间无缝交换。该平台同时使BIM作为建设信息管理的共享源，为项目提供全寿命周期的信息服务和实时的项目绩效评估，为企业和项目决策提供可靠基础，从而利用实际项目的数据，源源不断地为建筑工程教学和科研提供新的、系统性的真实工程案例和教研工具，改进建设工程相关学科的教学方法和教学效果。

[关键词]建筑信息模型；集成；知识；教育平台

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.06.041

[中图分类号]TU17 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）06-00-02

建设工程与项目管理（CEPM）教育的重要性不言而喻；在美国有超过300个CEPM高等教育课程，在中国则有超过255所高校开展CEPM教育。然而学者们普遍认为，建设工程管理的实用知识却很难在课堂上学到，不管它如何被重视，教育并没有训练出足够的、能处理真实世界中复杂问题的人，甚至有很多人批评建设工程管理的教学是无效的。其主要原因是传统的CEPM教育所提供的是结構良好的、与真实世界不相符的教学实体和课堂活动，这样培养出来的学生在实际工程中应用所学的理论和方法时会遇到很大的困难，并且CEPM教育在为学生提供实际项目情境学习机会方面常常受到时间和资源的限制。当今ICT技术快速发展，这些限制得以缓解。然而，如果CEPM教育旨在培养拥有全生命周期理念，并能够深层次理解可持续建筑与公司竞争力之间相互关系的专业人才和管理人员，那么CEPM教育所运用的ICT工具必须包含公司经营层面的信息管理。这样的整合平台将能为CEPM教育提供其一直欠缺的、基于实践并反映现实的教学内容。基于相关研究和文献，本文对基于BIM的建设工程管理教育集成平台进行了研究并设计了框架。一个集成的BIMIEP（BIM Integrated Education Platform）迫切需要解决不同ICT工具之间的互操作性，建立支持CEPM教育的包含项目和公司的数据共享模型的数据库，从而源源不断地为教学与科研提供分布于不同国家和地区的实际项目案例，在案例中增加系统性的项目实施过程记录和实施绩效数据，并提供该类课程设计和教学所需的数据处理工具，让教师们设计出丰富多彩的真实项目的仿真课程，并能通过真实的项目实施过程记录和实施绩效数据校验课程中仿真情境的合理性，揭示管理行为与绩效之间的复杂关系，最终解决CEPM教育无法反映实际、有效训练工程项目管理人才的问题，提供强大虚拟实际项目的教学工具。

1 国内外BIM用于建设工程管理（CEPM）教学相关研究

教育工作者早就开始了用计算机技术进行项目管理相关知识的教学。较早实现的是将仿真技术用于项目进度计划的教学，同一时期将3D模型用于建筑设计和质量分析的教学也取得很大的成绩，随着4D技术的发展以及4D软件在项目实践中的应用，Peterson等人尝试用BIM软件和实际项目案例模型帮助学生学习应对真实项目环境中问题的能力：他们在实际案例模型的基础上，设计出不同的项目实施环境及实施过程中的突发事件，让学生选择所学的管理技能及其组合来完成教师所设计仿真项目中的管理任务，并分别在2个校园内进行教学试验，得到了令人鼓舞的结果：在有限的教学时间内，这种方法的确使得这些学生应对实际项目管理问题的能力得到了提高。鉴于以上研究，如果能连续提供真实的项目模型与教学目的的综合过程信息和性能数据，就能使教育工作者设计丰富的模拟课程，提供更好的教育。互动教育为教育工作者和建筑专业学生和劳动力提供真实世界模型和数据进行模拟课程。这些课程将提高学生的学习经验，并为他们提供必要的技能，为他们处理在现实世界中的动态挑战。

2 BIMIEP平台框架设计

研究CEPM教育数据需求及关键技术，基于研究基础设计CPMIIC的功能、软件框架、数据库及访问策略，编码、测试、并基于Internet部署的全部功能模块。CPMIIC由5个基本模块、3个支持模块和2个应用模块构成，如图1所示。

图1 BIMIEP的模块化构成

2.1 基础模块

基础模块完成从BIM数据抽取、加工、存储、提供给PMIS或ERP应用的完整过程，包括以下几个子模块。①BIM模型数据抽取模块：从BIM建模软件中抽取工程管理所需的模型数据构成PBIM（精简模型）。该模块将分别开发两款主流BIM建模软件内部模型数据抽取功能和IFC数据抽取功能，以支持针对IFC数据转换正确性等方面的持续研究。②工程管理信息生成模块：按照不同国家或地区的工程量与造价计算规则计算或更新构件的工程量和相应的造价数据，以PBIM中的元件为基础关联进度、实施绩效等管理相关数据，基于本项目的技术研究成果，形成建设信息的集成化模型（CIIM）。③CIIM数据库访问管理模块：为应用软件提供CIIM数据库访问与管理功能，包括版本管理、安全管理、权限认证管理等功能。④可视化工具模块：将基于高性能游戏引擎开发该模块，为项目管理用户提供高性能的可视化工具。⑤基于Web的交互操作模块：面向操作者的交互操作模块，提供项目创建与管理、工作账户管理、协同工作环境管理等功能。

2.2 支持模块

支持模块是为应用模块及协同工作环境搭建提供应用程序接口（API）、数据交换标准和文档支持的功能模块，包括以下几个子模块。①拓展开发支持模块：基于基础模块，提供用于模块改进、功能拓展开发的应用程序接口（API）。该模块支持科学研究、教学以及行业应用领域按各自的需求，自行改进、添加相应的应用模块，以满足不同领域的差异化要求。②工程管理数据交换规格：是标准化的工程管理数据规格说明文档，将详细描述CPMIIC所提供的公开化的数据成分与格式，用于BIM、ERP、BIM&M等软件基于CPMIIC的数据共享和协同工作，该规格将随其他模块同时公布。③其他支持文档：包括CPMIIC连接应用手册、版本升级说明等文档。

2.3 应用模块

应用模块则是面向具体应用的终端功能模块，包括以下几个子模块。①交互教学模块：基于系统所收集的案例数据，按照教师的教学课程设计意图组织、生成相关数据和教学流程，在教学过程中以多维可视化方式展示案例，支持学生的课堂互动，如图2所示。②BIM流程管理模块：是一个BIM实施规划与实施过程管理模块，包括BIM应用设定、数据交换要求、工程流程设定、任务分配、实施控制等功能。③项目绩效评估模块：在模型工厂概念的基础上，该模块对项目全寿命绩效进行及时评估，包括项目实施阶段（例如生产率，造价和工期）和最终商业目标，设计有效性的评估体系，如图2所示。

图2 基于BIM的开放式项目管理信息集成网络基础设施

该平台为BIM提供基础数据支撑，从而极大地推动BIM的广泛运用，同时使BIM作为建设信息管理的共享源，为项目提供全寿命周期的信息服务和实时地项目绩效评估，为企业和项目决策提供可靠基础，同时，实时收集工程项目数据。这些工程项目数据的收集将为更进一步的项目管理研究（包括最佳实践和建筑行业绩效）提供可靠的平台，解决CEPM教育无法反映实际、有效训练工程项目管理人才的问题，提供强大虚拟实际项目的教学工具。

3 结 语

本文研究基于BIM的项目管理工具可以帮助教育者开发更实际的课程与项目，以支持学生学习如何运用项目管理的方法去解决实际项目管理中存在问题的必要性。研究并设计了BIMIEP框架，并细分为三层：基础模块、辅助模块和应用模块。它将帮助CEPM的教育ICT工具的信息无缝交换并且支持教育者将项目模型和实际知识来丰富到自己的课程中。最后，基于BIM的教育平台可以帮助学生形成自己的生命周期思维，并能够提供CEPM教育长期缺乏的实际项目的教育素材。

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