基于BIM技术的工程项目管理平台研究

■ 天津市市政工程设计研究总院 臧莉静

1.BIM技术的发展环境和趋势

近年来，随着国家信息化建设的不断推进，BIM技术在我国建筑和市政行业的应用逐步兴起，技术理论研究持续深入，部分国标、地标、行业标准陆续出台。在工程项目实施过程中，大力推进BIM技术应用，已成为政府、行业和企业的共识。

住建部在《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》中指出，“十三五”时期，要全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM等信息技术集成应用能力；建筑企业应积极探索“互联网+”形势下管理、生产的新模式，深入研究BIM、物联网等技术的创新应用，创新商业模式，增强核心竞争力；大力推进BIM、GIS等技术的应用。

住建部在《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中明确提出了发展目标：到2020年底，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。以国有资金投资为主的大中型建筑以及申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区新立项项目勘察设计、施工、运营维护中，集成应用BIM的项目比率达到90%。同时还强调了BIM的全过程应用，提出了7项保障措施，为进一步推动BIM在我国建筑领域的应用，支持建筑行业技术升级、变革生产方式、创新管理模式奠定了坚实的基础。

交通运输部在《关于印发〈交通运输重大技术方向和技术政策＞的通知》中，把BIM技术列为十大重大技术方向和技术政策之首。

同时，在交通运输部办公厅印发的《推进智慧交通发展行动计划（2017—2020年）》中要求：推进建筑信息模型（BIM）技术在重大交通基础设施项目规划、设计、建设、施工、运营、检测维护管理全生命周期的应用；深化BIM技术在公路、水运领域应用。在公路领域选取国家高速公路、特大型桥梁、特长隧道等重大基础设施项目，在水运领域选取大型港口码头、航道、船闸等重大基础设施项目，鼓励企业在设计、建设、运维等阶段开展BIM技术应用。在设计阶段，深化BIM在协同设计、方案比选和仿真评价等方面的应用；在建设阶段，深化BIM在设计交付、虚拟建造、施工组织、质量管理等方面的应用；在运维阶段，建设BIM+GIS（地理信息系统）可视化平台，依托建设期形成的BIM数据库，加强在养护、运营、监测、应急、管理等方面的应用。

2.基于BIM技术的项目管理平台的特点及案例

基于BIM技术的工程项目管理平台，是当前我国进行工程项目管理的新趋势。它充分发挥了信息化在工程项目建设中的作用，与传统的项目管理模式相比，具有直观、可视化、信息共享协同管理的特点。

2.1 可视化平台

BIM技术可以将工程项目全生命周期中的各项信息整合至可视化的BIM模型中，借助全部构件信息和施工工艺所组成的项目BIM数据库和可视化模型，能够大幅减少各类重复作业所浪费的时间和成本，还能够提前发现并改进修正工程管理中的弊病以及施工技术上的漏洞。同时，由于模型具有可视化效果，可以使政府、业主等非工程专业的领导对项目整体有更加直观、清晰、全面的了解和认识，提出建设性的修改意见和思路，确保项目建设能够按照业主方的真正意愿进行实施，避免各实施阶段可能出现的返工修改和变更，从而达到工程项目管理增值的效果。

利用BIM最直观的三维可视化特点，可以优化工程设计质量，确保设计的准确性，提高工程造价的概预算精度，并通过三维漫游、碰撞检查、数据导出、模拟施工等BIM技术功能，为设计计算和施工安排提供有力的数据保障和决策依据。

天津市市政工程设计研究院设计实施的潍坊市滨海开发区白浪河大桥项目，就是基于BIM技术进行设计和施工项目管理的一个例证。该项目位于潍坊市白浪河规划景观带的核心位置，采用摩天轮与桥梁结合的方案，其中摩天轮采用了创新的无轴式固定圆环结构，在结构上突破了传统摩天轮的辐条形造型，如图1所示。

图1 项目总装模型

图2 轮盘参数化设计

与其他摩天轮不同的是，该项目采用了固定轮盘式摩天轮，并在摩天轮轮盘结构中采用了编织网格形式的空间网壳结构。这种空间网壳结构很难通过二维图纸表达出准确的空间尺寸和位置关系。通过BIM技术的应用，能够对每根空间网壳构件进行数字化模拟，不仅可以快速修改编织网格的空间位置，还可以对修改后的构件之间是否冲突给出碰撞结果，如图2所示。

该项目从方案设计阶段开始，应用BIM技术为无轴式摩天轮结构提供了一个可视化管理平台，为摩天轮整体尺寸的确定、各编织构件的节点控制，提供了直观、准确的数据支持。通过BIM模型导出数据的二次应用，直接为摩天轮的结构设计提供了空间计算模型，计算模型和设计施工方案可以统一修改，在提高计算建模效率的基础上保证了计算所有模型数据的及时性和准确性。同时，桥梁—摩天轮一体化的设计，不仅仅是结构的一体化，更是桥梁结构与娱乐功能和周边环境的一体化。通过基于BIM技术的管理平台，实现了该项目空间的、可视化的、真实准确、整体环境多角度全方位的数据化模拟，为该工程各阶段的项目管理决策的正确性和高效性提供了强有力的保障。在施工过程中，利用BIM技术计量准确、模拟施工和直观可视等特点，对施工单位的材料采购、施工组织、关键节点工序的技术安全交底等工作起到了重要的指导和辅助作用，有利于增加施工单位的项目价值。（图3）

图3 施工模拟

2.2 信息共享和协同管理平台

在BIM技术应用中，构件的信息只需输入一次，即可供项目各实施阶段、各参与方和各专业人员进行读取和操作。信息的任何修改，也能够直接与其他所有关联的方面相协同，确保项目信息的完整、统一。借助信息共享的优势，BIM的协同范畴也从单一的设计交付扩展到支持工程项目建设全生命周期的管理。所以，基于BIM技术的项目管理平台，作为一个完整的信息交互环境，以及一个项目信息数据承载容器，可以使政府、业主、设计、造价、施工、监理和运维等各方人员利用管理平台信息共享的优势对工程项目进行管理，实现政府审批、管理监督、实施落实的互动和协同管理，大幅提升项目全过程管理的工作效率。

天津市市政工程设计研究院正在实施的三亚市红沙污水处理厂运维管理系统，同样是基于BIM技术应用的项目管理平台。红沙污水处理厂位于三亚市红沙片区欧家园村，是一座花园式的半地下污水处理厂，总占地面积4.4公顷，日处理污水9.5万吨。该项目为设计牵头的EPC工程，在设计和施工阶段就已经引入BIM技术进行工程管理，并为项目实施创造了价值。在污水处理厂项目的全生命周期中，运维阶段所占的时间最长，花费也较高；同时设计施工阶段的信息数据完全可以共享至运维阶段，因此，继续采用基于BIM技术的项目协同管理平台，对污水处理厂的运维进行管理，打造全过程项目管理示范项目。（图4）

图4 三亚红沙污水处理厂BIM运维管理系统

该运维系统通过在泵组、管道和处理池、沉淀池、过滤池等构筑物中设置传感器，把污水水质水量、液位、管道压力、出水压力、出水管余氯、出水质量等数据信息实时回传至运维平台，通过回传数据与BIM模型的结合、计算，自动调节运行参数、所需开启的水泵数量、加药量、回流比等运维数据，实现了将实时数据收集到管理平台，再基于BIM模型的信息库和项目管理平台进行后台运算处理，并自动调整数据应用的全过程自动化管控。

该协同运维管理平台，智能地完成了污水处理厂运行时每一环节的工艺流程管理、温湿度控制、有毒有害气体管理、厂区周围环保控制和重要危险点源的安全管理等工作。同时，该项目的运维管理平台还实现了移动端的数据共享，使政府、业主等各参建方可以随时通过手机对污水处理厂运行的情况进行实时监控、信息查询、安全监督、能耗控制、协同管理，实现了对污水处理厂的全面实时可控，这样既节省了水厂日常运维所需的人力物力投入，又实现了对项目安全的日常管控，达到了为项目管理增值的目的。（图5）

图5 基于BIM技术的污水处理厂工艺控制管理模块

3.基于BIM技术的工程项目管理平台的发展瓶颈和趋势

3.1 短期发展瓶颈

虽然基于BIM技术的项目管理平台优点众多，但目前在我国工程项目的应用并不多，主要是因为在实际操作中还存在以下一些问题。

首先，当前我国用于BIM模型建设的各类软件种类较多，不同BIM软件的侧重点各不相同，使得一个完整工程项目的精细BIM模型往往需要好几个不同的软件来完成。而这些不同的BIM软件之间，大部分还无法实现模型信息共享，就整个项目而言，模型信息有时还会出现割裂的现象，导致数据系统不统一。

其次，作为一个项目管理平台，除了需要工程技术人员参与外，还需要专业的软件开发人员进行后台开发。例如，平台BIM模型的存取和操作、不同软件之间的接口联接、移动端的界面开发等，项目管理平台建设所需的投入较大。目前，全国仅有6个省市发布了BIM应用的收费标准，在项目平台的收费上，市场还普遍缺少统一的标准和认识。

3.2 未来发展趋势

随着BIM应用实践的不断深入，在技术上，各家BIM软件开发商越来越重视旗下不同软件各模型信息成果的标准化和兼容性；在政策上，作为国家大力发展和推广的新技术、新应用，各部委、各省市也正在编制完善BIM技术应用领域的各项规范化标准，并鼓励开展BIM技术应用示范项目的工程申报和评奖工作，以此促进BIM应用更好、更快地发展。

4.结语

BIM技术作为国家建筑和市政行业“十三五”发展规划的重点，在工程设计和招投标阶段的应用已经成为常态。但是，如何更好地利用BIM技术进行项目的施工和运维管理，有待于从业者开展更多的项目实践和研究。随着国家科技的进步，GIS、物联网、大数据和智慧城市的不断发展，基于BIM技术的工程项目管理平台也将得到更广泛地应用，在项目管理过程中发挥更大的作用。