基于BIM的施工企业物资管理系统的研发

(北京矿建建设集团有限公司，北京 102300)

引言

北京矿建建设集团有限公司是一家具有六十多年历史的国有大型一级资质施工企业。随着信息技术的不断发展，企业在住建部《建筑业十项新技术》和《2011～2015年建筑业信息化发展纲要》指引下，分别进行了企业管理信息系统的建设和建筑信息模型(BIM)技术的应用。随着应用的深入，企业将管理信息系统与BIM技术相结合，对施工项目现场物资进行精细化管理。本文即对基于BIM的物资管理平台的研发进行介绍，希望能对其他企业有一定的启发性。

1 物资现场管理(系统)研究现状

在建筑工程施工的成本结构中，物资成本占总成本的60%以上[1， 2]，由此凸显物资管理在项目管理中的重要性，这也引发了对物资管理的研究和实践。

许北娥对施工企业的物资管理现状进行了研究，指出目前在施工企业存在着材料核算表提报不及时、物资采购信息不完整、没有集中采购导致物资成本增加等现象[2]。

北京矿建集团在物资管理方面，采用单机版工具软件对项目物资需求进行管理，但是由于是单机版软件，不能与企业管理信息系统整合，在应用方面有了一定的限制。

国内对BIM技术的应用，主要在三维建模、4D施工模拟、碰撞检查和管线优化等方面，而在成本、质量、安全等方面的应用程度较低[3]。王君等提出了基于BIM技术的物资全过程管理[4]，对以BIM模型为技术如何进行物资管理进行了介绍。鲁有月等提出了基于BIM的项目总控管理平台[5]，对项目的质量、安全等进行管控。

随着信息系统在企业的应用日益普及和深入，采用信息系统对物资管理成为企业的管理方向。在此基础上，企业结合BIM技术，将二者的数据进行整合，实现项目物资的精细化管理。

2 基于BIM的物资管理模型

建立基于BIM的物资管理系统，不仅仅是对物资需求和消耗等信息进行记录，而是在施工过程中和竣工后能对数据进行二次利用，为其他项目提供有价值的参考，为企业的管理服务。从这个目标出发，结合企业的物资管理制度、施工各阶段的物资管理流程等，对物资管理流程进行了梳理和优化，并将该过程固化到系统中，保证物资管理流程在系统中优质高效地运转。梳理的物资管理模型如图1所示。

2.1 BIM建模与算量

每个项目在开工前建立BIM模型，根据模型进行工程算量，得到该项目的物资总需求计划。在施工过程中，结合进度计划，对指定部位进行工程算量，获得每个阶段或者指定施工部位的物资需求计划。

2.2 需求计划管理

各项目部在BIM算量的基础上，将需求计划录入系统并通过流程进行上报审批，公司业务部门完成审批，并据此对项目部分阶段的需求和采购计划进行控制。

2.3 采购计划管理

项目部在各自的需求计划控制下，制定采购计划并上报，公司业务部门在流程审批后，进行汇总形成公司整体采购计划，按照采购流程进行集中采购。

2.4 物资进场验收

在采购完成后，公司业务部门按照审批的各项目部的需求计划，将采购物资分配至各项目。项目部根据质量要求对物资进行验收，验收合格的办理入库手续，否则办理退场手续。

图1 基于BIM的物资管理模型

2.5 入库管理

验收合格的物资，由项目部办理入库手续，进入现场仓库，为以后施工中的领料和退料做好基础准备。

2.6 领料管理

施工班组或者分包单位根据需求量办理现场领料手续，项目部根据BIM算量的结果对领料进行控制，办理限额领料，登记有关领料数量。

2.7 退料管理

施工完成后各班组将剩余物资退回仓库，项目部办理退料手续。

2.8 台账管理

物资管理过程中，每个步骤在录入数据后，均要形成台账，供查询和其他业务管理使用。结合BIM算量，进行计划用量与实际用量的对比。

2.9 结算与成本管理

物资管理的每一步数据均进入系统数据库中保存，并按照企业需要形成各种台账，同时在结算与成本管理时可以调用，办理相应的业务。

3 基于BIM的物资管理系统的研发与应用

3.1 系统功能设计

在基于BIM的物资管理模型的基础上，规划系统的基本功能。主要功能包括基础设置、需求计划管理、采购计划管理、现场收料管理、现场发料管理等主要功能。系统模型见图2。

(1)基础设置

系统使用前进行初始化，录入物资基本信息，形成企业资源库，供日后从其中选择物资材料； 登记合同基本信息，便于物资采购结算和其他专业分包结算。

(2)建模与算量

根据施工图纸，使用不同的建模软件建立各专业模型，采用工程算量插件，计算相应的工程量，结算结果可以在构件上显示，也可以以excel等格式统一在数据库中保存。图3所示为钢筋算量结果。

图2 系统模型图

图3 钢筋算量结果

(3)物资需求计划

项目部手工录入或者导入计算所得的工程量，通过系统内嵌的审批流程，进行审批，最终在公司采购部门形成物资需求计划。该需求计划在系统保存，形成物资需求计划库。图4为物资需求计划录入页面。

图4 物资需求计划页面

(4)物资采购计划

项目部根据施工进度计划，对指定施工周期内的施工部位进行工程算量，录入系统，形成采购计划并报批。业务部门通过需求计划进行总控，符合要求的，形成企业采购计划，根据采购制度和流程完成采购业务。同步形成采购计划台账和采购合同台账。

(5)物资验收管理

公司集中采购的物资，按照各个项目部的需求计划，统一送至项目现场仓库。项目部根据需求计划对进场材料进行验收，验收合格的，建立验收单，不合格的，办理退场手续。验收合格的物资可以直接从前期形成的采购合同、企业资源库、采购计划和需求计划中直接选择。

(6)物资入库管理

项目部在验收合格的基础上，办理材料入库手续。此时，选择验收单的单号，则该验收单的材料信息全部导入到入库单中，实现数据的无缝集成，确保了数据的准确性和工作的便利性。图5所示为材料入库单的录入页面。

图5 材料入库单页面

建立材料入库单后，新增加的材料及时补充到系统的库存材料数据库中，供以后领料时选择材料信息。

(7)现场领料管理

施工班组或者分包单位根据进度计划和模型，计算相应施工部位的材料需求量，项目部进行核实，随后办理限额领料，填写领料单，如图6所示。领料单中的材料信息可以从项目现场的库存材料中选择，方便了信息录入，也保证了材料品种规格等基本信息的准确度。

(8)现场退料管理

班组或者分包单位在施工后，将剩余的材料退还，项目部办理相应的手续，登记退料单。退料选择时，从已领材料中选择更加便捷。

在各个环节中，系统均能根据录入的各项数据自动生成台账，供汇总和查询。图7显示了物资收发流水台账，从台账中的每一条记录中都可以进行反向查找，方便了项目部和管理人员对物资的管理工作。

图6 领料单

图7 材料收发流水台账

系统汇总了从需求到退料的各种详细数据，汇总形成计划用量与实际用量的对比，方便进行成本管控。如图8所示。

同时，通过系统可以实时了解各项目部的物资使用情况，便于企业对项目物资进行统一调配。台账中的各项数据为结算和成本管理提供了实施动态的数据，可以方便及时地根据这些台账，办理结算业务和成本管理业务。

图8 材料计划与实际用量对比

3.2 系统架构

针对施工企业的物资管理特点和业务分部特点，系统采用B/S和C/S相结合的业务形式，同时，系统采用了用户服务层、业务服务层、数据服务层和数据采集层四层分布式结构，如图9所示。

图9 系统架构设计图

用户服务层主要面向系统登录用户，使得用户可以通过浏览器方便地访问所需要的资源，对系统中的个别功能，采用C/S模式进行操作，保证用户界面的一致性和完整性。

业务服务层介于数据服务层与用户服务层之间，是上述两者的桥梁。在该层中，通过组件的形式来定制相应的业务规则，以处理相应用户层发来的请求； 同时与数据服务层进行交互，并将所需数据反馈给用户。

数据服务层提供数据库服务，包括关系数据库、BIM数据库、文件库、数据定义、维护和更新，以及管理相应业务服务层发来的数据请求。

数据采集层采用PC端录入数据，也可以采用手机等移动端录入数据。根据业务需要，还可以扩展使用视频监控、扫描设备等进行数据的采集与录入。

4 结语

基于BIM的物资管理系统在企业内的试点项目进行了试用，实现了从建模算量、需求计划管理、采购计划管理、施工现场的物资入库、材料领用和退料的全过程管理。

试用结果表明，将管理信息系统与BIM技术相结合，能充分发挥BIM算量的功能，实现数据的统一，在集中采购、库存管理方面，能为企业的各级管理者提供精准的数据，便于各级管理者采取必要的管理措施。同时，为项目部的精细化物资管理提供了有力的帮助，使得项目部内完成需求、收料、发料和退料的全过程管理，还实现了项目部之间多余物资的整体调配，为企业节省不菲的采购费用。

参考文献

[1] 尚世宇， 张焕芳.浅析BIM和物联网技术在建筑工程项目材料管理中的应用价值[J].企业技术开发， 2016(15)： 43-45.

[2] 许北娥. 谈施工企业物资管理的现状和建议[J].山西建筑， 2016(02)： 239-241.

[3] 蒋孝云. 施工企业基于BIM技术的应用研究[J].铁道建筑技术， 2017(10)： 21-24.

[4] 王君， 车俊宝，张一帆.施工阶段基于BIM技术的物资全过程管理[J].价值工程， 2017(22)： 73-77.

[5] 鲁有月， 何志明，覃文波，等.基于BIM的武汉杨泗港长江大桥总控管理平台研究[J].土木建筑工程信息技术， 2017,9(6)： 16-21.