工程管理信息化与BIM技术应用

2017-06-26曹效义

城市道桥与防洪 2017年6期

关键词：信息管理信息化工程

曹效义

（兰州市地下综合管廊有限公司，甘肃兰州730030）

工程管理信息化与BIM技术应用

曹效义

（兰州市地下综合管廊有限公司，甘肃兰州730030）

中国目前正在进行大规模的建设，全社会固定资产投资数目巨大，且呈两位数增长。近年来，20%的城镇新建建筑达到绿色建筑标准要求。如何使这么巨大的投资管理科学化、合理化，是中国建设管理领域亟待解决的问题。随着BI M技术在市政行业的广泛和深入，简要阐述将BI M技术融入到现有的工程实践中必要性，对实际工程进行全程上线管理，节约工程周期和工程造价。

工程管理；BI M技术；信息化

0 引言

工程管理是指为实现预期目标，有效地利用资源，对工程所进行的决策、计划、组织、指挥、协调与控制，具有系统性、综合性和复杂性[1]。

工程管理信息化贯穿于论证、设计、施工、运行直至报废的工程全生命周期中，其内涵与所起的作用可以归结为4个方面：运营管理、伙伴协作、公众服务与集成创新。涉及工程全生命周期各个阶段、各参与方的业务流程、管理模式及组织架构等各个方面的调整和优化，是多个组织信息系统能力与需求相匹配的过程，是跨组织信息共享的实现过程，是各利益相关团体有效协作与资源充分共享的过程。

1 工程管理信息化的特征分析

工程管理信息化不同于企业信息化，其区别主要体现在：在规划和实施的过程中，企业信息化以考虑组织自身资源的充分应用为主要特征；工程管理信息化的规划过程则呈现出跨组织信息系统规划的特征，见图1。虽然两种信息化过程在方法上是相通的，但二者看待资源的角度则有所不同；前者强调组织内部的沟通与控制，后者则更强调跨组织的协调与匹配[1]。

工程管理信息化过程也不仅限于单纯的项目信息系统规划：（1）信息化以工程全生命周期的效益最优为原则，而不是阶段最优，尤其不是建设阶段最优；（2）要对工程的利益相关者进行充分分析，一方面是深入了解各方的需求，另一方面也是对各类可用资源进行调查，基于可利用资源进行信息化规划，而不是仅基于自身资源进行规划；（3）工程管理信息系统规划属于跨组织规划，应充分考虑工程不同阶段、不同地域、不同组织、不同部门之间的协作和沟通。

现代工程管理的实现离不开信息技术的支持，技术的日新月异也对工程信息系统的更新换代起到了强有力的推动作用。但从纯技术的角度而言，工程管理信息化并没有其特定的专有技术，所有用到的技术都是现有的成熟与通用的技术。信息化不仅是单纯的技术进步，也是对组织的业务流程进行优化，对现有资源进行合理配置的过程。在规划过程中应通过充分明晰、寻找和挖掘可被利用的组织内部及外部的各种有效资源，使得组织获得最大竞争优势。

2 BIM技术

BI M（B u i l din g Inf o r m a t i o n M o d el in g）技术是近十年来在C A D技术基础上发展起来的一种多维（三维、四维、五维、n维）模型信息集成技术，可以使项目建设的所有参与方都能够在数字虚拟的真实建筑物模型中操作信息和在信息中操作模型，从而实现在建筑全生命周期内提高工作效率和质量，以及减少错误和风险的目标。BI M具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点。BI M技术应用贯穿于项目决策、设计、施工、运营全过程[2]，具体见图2。

图2 基于BIM的市政业信息化

BI M技术经过21世纪的近10年在全球工程建设行业的实际应用和研究，已经被证明是未来提升建筑业和市政行业技术及管理升级的核心技术。美国2009年制定了一套结构化的BI M项目执行实施程序，现已运用到既有建筑的维修和改造上。近几年，美国71%的项目、74%的承包商和70%的建筑师应用了BI M[3]。

美国的一项研究显示[4]，因BI M应用提高了成本核算的准确性而使业主保留了比传统建设模式下更低的不可预见费，见图3。在山景城医院综合办公楼项目上，BI M的应用使得整个项目的返工只有0.2%，各系统之间达到零冲突，现场因信息不明确而发出的问询单（R e q u e s t f o r Inf o r m a t i o n）只有2份，BI M已被认为是大幅提高市政行业生产效率最有效的工具之一。

图3 BIM的应用使项目保留了更低的不可预见费用比例

英国机场管理局利用BI M削减希思罗5号航站楼10%的建造费用。恒基北京世界金融中心通过BI M应用在施工图纸中发现了7 753个冲突，估算这些冲突如果在施工时才发现，会给项目除了造成超过1 000万元人民币及3个月的浪费外，更会大大影响项目质量和发展商品牌。《中国工程建设BI M应用研究报告2011》调查问卷也显示BI M技术的巨大应用价值。

我国工程建设行业从2003年开始BI M技术在实际工程项目中的应用实施及研究工作。据A u to d e sk公司统计，三维可视化可提高企业竞争力66%，减少50%～70%的信息请求，缩短5%～10%的施工周期，减少20%～25%的各专业协调时间。

BI M的价值取决于BI M信息被使用的价值，BI M的成功应用将会为市政业信息化的成功实施提供强大的技术和流程支持。

3 基于BIM技术的工程项目信息管理模式

传统的信息管理模式中，信息浪费和冗余，信息不断流失，信息交换效率低下，无法从全局的角度进行优化，并严重影响了信息的有效性[2]。基于BI M技术的信息管理模式，将建设全生命期、全方位信息连续打通和无缝连接，整合了离散的信息流程，避免了信息的歧义和不一致，减少了信息总量，信息共享和协同工作，为目标式的信息管理模式，具体见图4。

基于BI M技术的信息管理模式极大地打破现有工程项目管理中的屏障[5]，集成工程项目各阶段、各关键指标、各组织、各专业、各项目的信息融合，形成更加广泛的集成，协调工程项目系统目标、外部资源、内部资源的信息流网络，见图5。

图4 基于BIM技术的信息管理模式与传统信息管理模式比较

图5 基于BIM技术的工程项目信息管理模式

BI M通过计算机n维模型形成的信息数据库，是建筑生命周期中大量、重要的信息数据。基于BI M技术的工程项目信息管理模式在信息集成模型中的作用体现在如下几个方面：

（1）BI M中央数据库是信息流的枢纽，是沟通平台和存储中心。BI M中央数据库连接不同工程对象数据、过程和资源，是一个包含丰富数据、面向对象的、具有智能化和参数化特点的建筑设施的数字化表示，支持项目生命期中动态的信息创建、共享、更新和管理，保持信息的清晰度、一致性。

（2）通过网络交互平台，各阶段、各关键指标、各组织、各专业、各项目当前的供应信息共享不再局限于相邻成员之间，任何成员在共享信息范围内都可以和其他节点进行信息访问与共享需求。

信息的使用性可表现为一对一电子提交、小规模封闭群体之间数据交换和多对多集成和高水平协同作业，保持信息的及时性、交互性。

（3）随着工程项目的深入和进展，BI M信息模型逐步深化、逐步细化，不断更新、修正和补充，使得项目全生命期的信息得到有效的组织和追踪。信息不仅要管理好当时的用途服务，还要管理好其在整个项目生命周期内重复利用的用途，保持信息的完整性。

当今，BI M技术深刻渗透和改变了建设行业的生产管理方式，被誉为工程建设行业实现可持续发展的标杆。对于日益复杂的工程项目及紧缩的预算和工期对工程项目环境提出更高的要求，更高效的沟通方式及工作流程管理已势在必行。

4 BIM技术的推广应用

4.1 BIM技术在推广应用中存在的问题

（1）软件开发费用高

建立和维护BI M模型所使用的软件，目前基本被美国大型软件开发商垄断，承载这些工具的软件都是国外产品，本地化程度不高。国内关于BI M的一些标准、规范尚在制定之中，各个软件公司对BI M的理解乃至表达的形式都有一定的差异，因此制约了BI M在国内的开发和应用。另一重要方面是在世界范围内建筑业信息化投入比例一直偏低，这在很大程度上造成了建筑行业的生产效率低下。据斯坦福大学的研究成果表明:在过去40年当中，美国建筑行业生产效率指数下降20%左右，而同期的其他非农业的生产效率指数却提高100%以上。我国更是如此，据商务部研究院信息咨询中心研究数据显示，建筑业信息化投入的比例仅有制造业的10%，所以投入不足影响了BI M软件的开发[6]。

（2）技术人员缺乏

由于BI M技术的推广应用尚处于初级阶段，应用BI M的项目较少，这就使得业务量比较多的技术人员不愿花费太多精力去学习BI M技术，成为BI M专家。而业务量少的技术人员由于BI M软件售价过高而无法学习，也不能成为BI M专家。另外，由于BI M专家比较少，聘请费用很高，使得更多项目参与方也不愿意使用BI M技术。

（3）软件兼容性差

现有的很多建筑软件需要在不同的操作系统平台上重新编译才可运行，有些软件需要重新开发或是改动较大才能在不同的操作系统平台上运行，对于两层体系和多层体系结构的软件，还要考虑前端和后端操作系统的可选择性。这使用户在利用软件进行操作时产生很大不便。

4.2 BIM技术的推广动力

基于目前的BI M技术和软件工具发展水平，使用BI M技术的项目和掌握BI M技术的专家都很少，二者之间还不能形成良性互动，这需要增加外力来推动BI M技术的推广。

（1）规划设计单位

规划设计单位可以作为BI M技术的主要使用者，单独使用BI M可以带来可观的效益，设计师有很高的专业技术水平，只要学习本专业的BI M就可以适应BI M时代的要求。但设计单位不可以作为BI M技术推广的推手，因为设计方参与项目生命周期时间太短，设计结束后，设计方除设计变更时参与外，基本退出后续建设。

（2）业主

就项目的生命周期来看，业主是项目的主导者，参与项目设计、建设、使用的全过程。业主可以说是BI M技术的最大受益者，但业主也不可以作为BI M技术的主要推手，因为大部分业主既不懂工程建设技术，也不懂BI M。并且大部分业主的项目建设也是阶段性的、不连续的，如医院要建一座住院楼，学校建一座教学楼等，以后可能很长时间不再搞建设。除非业主是房地产公司或者项目管理公司，业务才可能是连续的，让所有业主都建一个BI M

团队，从投入产出的角度讲也是不划算的。现代专业分工越来越细，业主应该更专注于自己的主业。

（3）施工单位

施工阶段占有项目投资的份额非常大，但由于招投标阶段已经确定了中标价，施工单位使用BI M可以收到很好的效益，但和设计单位一样，施工单位也是阶段性参与项目生命周期，施工单位也不可能作为BI M技术推广的重要推手，而只可能是主要使用者。

（4）物业管理单位

物业管理单位虽然管理项目的时间最长，但物业管理单位是在设施移交使用以后才介入的，这时BI M的模型及大量信息已经无法获得。

4.3 BIM技术具体推广方法

（1）成立BI M技术服务公司；

（2）建设监理公司扩展BI M咨询业务；

（3）BI M咨询服务公司扩展建设监理业务。

BI M的本质是项目信息和项目模型的集成，项目的同一信息只需由某个参与方输入一次，其他参与方便可以共享BI M模型中的所有信息，而不用再从分散的图纸、报表、明细中由人工去收集集成很多使用BI M技术的项目已经证明，使用BI M技术可以带来好的收益，但如何使用BI M技术可以带来最大收益则带有不确定性，项目的每一个阶段和工作都使用BI M投资回报率不一定最高，项目所有参与方都使用BI M投资回报率也不一定最高，企业和项目不同的实际情况(项目投资、复杂程度、工期、项目团队构成等)才是决定BI M实施方案获得最大投资回报的关键因素。在BI M技术快速发展的今天，要实施普及BI M技术需要还需要较长的一段时间。