BIM技术在EPC工程项目中的应用

孙利波，刘涛，胡亚东

1 引言

近年来，国家和地方政府出台了多项政策，大力推广普及BIM技术在建筑业的应用。BIM技术的核心是信息的输入、交互、提取、管理和应用。3D模型是信息的载体，4D、5D、6D是产品全生命周期信息的延续和应用，也是BIM的效益所在。

目前国内外的BIM技术已经进入飞速发展的阶段。欧美国家起步比较早，BIM技术被广泛应用的同时也孕育了多个软件平台，例如Tekla、Autodesk、Solibri等。我国虽然起步晚，但BIM发展趋势已经明朗。企业开始加速挖掘BIM相关的数据，聚焦BIM在工程量计算、投标决策等方面的应用，并实践BIM的集成项目管理、后期维护等[1-3]。

随着工程总承包市场的发展，业务竞争也越来越激烈，承包商通常以削减利润的方式，低价中标获得工程项目施工权。同时，由于传统二维CAD图纸设计时代，工艺、建筑、结构、机电等各个专业的设计工作相互独立，缺乏精准有效的沟通与协调，造成设计内容反复修改、施工经常返工、建造成本上升、资源浪费严重，因此迫切需要采用BIM技术手段提升公司的设计质量、效率和工程建设管控能力，实现降本增效。基于BIM大数据的BIM平台是贯穿项目实施各部门各阶段信息孤岛的高效手段，是信息化管理体系的必然选择。

2 BIM平台需求分析

2.1 公司实施BIM管理平台前的信息化情况

公司在实施BIM管理平台前有多个信息系统，尽管各系统在其各自应用范围内使用效果良好，但是从整个公司信息化管理来说，存在以下问题：

（1）数据格式多样，异构数据整合难：数据来源广泛多样，种类繁多，对大量异构数据的整合和管理是突出难点。

（2）各系统割裂、分散：企业各信息化系统大多是各自独立的，各系统间无法直接进行数据交换。由于各系统之间的数据无法直接共享，项目人员在进行业务处理时，需人工重复输人大量的冗余数据，这不仅增加了工作负担，造成大量冗余存储，也容易因操作失误或数据并行修改导致数据冲突。

（3）信息化管理及决策水平低：尽管企业已经拥有若干信息化系统，但其应用范围仍以单个业务的应用为主，严重依赖从业人员的经验，项目和项目之间的共性需求难以发现，各项目间的共性知识和规律无法积累，难以有效积累工程知识、提高信息化管理和智能决策的水平。

2.2 BIM平台关键需求

针对上述问题，BIM平台要解决以下关键需求：

（1）实现基于BIM数据的EPC工程全生命周期内信息协同共享。

EPC工程全生命周期内，从前期投标到最后项目交付运维，数据来源多，数据结构各异，BIM平台要实现各类信息系统的整合。建设针对EPC工程项目的全过程数据模型，实现项目过程数据共享，减少数据的重复录入。

（2）EPC工程项目运行过程中，也会涉及到和业主、供应商、分包商等进行数据交互，BIM平台要能实现数据按分类、权限等的流转，如图2所示。

图1 BIM数据协同共享

图2 数据流转

（3）大数据分析。BIM平台海量数据积累以后，包括设计模型信息、工程项目业务信息、与业主供应商分包商交互的文档信息等，需要采用大数据挖掘技术，实现数据的价值，为企业的发展提供决策支撑。

3 公司BIM平台规划及实现方式

3.1 BIM平台规划

结合公司信息化现状和BIM平台发展需求，公司BIM平台（如图3所示）包括了BIM数据库层、BIM应用支撑层、应用集成层（界面集成、数据集成、用户/权限集成）、业务管理层、大数据分析层（项目收付款、进度、资金流等）、用户层（领导层、职能部门层、项目实施人员、业主层、分包商层等）[4，5]。

（1）BIM数据库：用于存储各类数据；

（2）BIM应用支撑层：用于支撑BIM平台的运行；

（3）应用集成层：集成公司其他业务系统；

（4）业务管理层：通过BIM平台管理公司业务流程；

（5）大数据分析层：用于对数据进行统计分析及领导层决策；

图3 数据库架构设计

（6）用户层：用于不同的用户登录查看不同的数据。

BIM平台架构具有通用性、扩展性和灵活性。通用性是为不同的项目管理模式和组织架构提供统一的接口，适应公司业务发展需求和组织结构的变动；扩展性是为了过程中能够保证各模块数据的相对独立性，降低模型间的相互影响；灵活性是为了在数据存储、接口开发、流程配置上具有可调整和定制性。

3.2 BIM平台实现方式

（1）BIM开发模式

采用ASP.NET、JAVA等结合工作流引擎、报表工具等建立公司BIM平台。

（2）数据库设计架构

数据库设计架构如图3所示，实现公司业务链数据，以及与其他平台的交互数据。

（3）数据维护

包括建设BIM中心数据库的容灾容错、数据库的定期备份机制、BIM主数据库与相关系统（PEC、财务）间数据连接及共享方式。

4 BIM平台在天津院的应用案例展示

4.1 BIM平台功能框图

针对BIM业务需求，BIM平台主要有市场管理、设计管理、工程管理、运维管理、供应商协同、完全管理以及系统管理等功能模块（如图4所示）。

（1）市场管理模块包括市场开拓、市场投标、合同签署、项目统计等功能，统一进行网上记录、审批和维护，可掌握每项业务各个阶段的进度完成情况、预计成交额、拜访记录等信息，并提供各项分析报表，为企业强化或调整销售策略提供依据。

图4 BIM平台功能框图

（2）设计管理模块包括项目管理、网上审批和模型上传等，在平台上实现了部门任务分配、绩效分解、项目任务分解、完成进度查询以及基于3D的模型审查、图纸存档记录等功能。

（3）工程管理模块包括项目策划、4D5D模拟、进度管理、施工管理、费用管理及质量管理。实现了项目经理对项目的管理策划；通过轻量化模型实现了可视化虚拟施工；能够及时对工程项目进度进行反馈和监控；通过移动互联技术实现现场物资入库、出库管理；通过可视化流程保证项目费用和成本的精细化管控。

（4）运维管理模块提供可视化的生产管理和运维平台，将三维模型、信息属性、监测数据等有机结合，实现三维可视化动态设备管理；实现远程调试、监控、协助和远程维护；实现区域化多工厂备件统筹计划，提高效率，降低成本。

（5）供应商协同模块为合作伙伴提供了一个高效的协同商务平台，通过在线协作，减少了人工费用；实现了扫码系统在装箱管理的应用，减少了企业方的入库工作量；实现了电子开票与电子对账的应用，提高财务透明度。

（6）安全管理模块围绕人员、设备、流程、环境等项目各环节的接入，通过硬件设备的监控及数据采集、平台的统计分析及业务处理的闭环流程，满足项目人员、劳务人员、企业及集团等多维度用户的使用。

（7）系统管理模块用于平台管理人员对平台进行管理维护、统一设置组织机构并分配功能权限；同时，用于平台开发人员对平台功能进行开发和扩展。

4.2 主要功能展示

4.2.1 Web端

系统主界面如图5所示，用户登录后能够看到个人待办事项、已办事项、相关消息等。根据权限设计，个人能够看到相应模块功能，进行相关数据查询、提交、审批等。同时根据业务需要，开设了业主访问端口、供应商访问端口、分包商访问端口，实现了数据间的实时传递和交互，也保证了数据的准确性。

4.2.2 APP端

图5 BIM平台主界面

随着移动互联网技术的发展，移动端APP的应用对BIM数字化具有显著的好处。可在APP上录入信息，数据直接返回管理平台统一汇总，提高了发运工作效率。查询时，通过APP即可查看所有数据，方便快捷，提高了查询效率。系统主界面如图6所示，APP端主要实现了以下功能：

图6 APP主界面

（1）扫码功能，方便供应商在装箱、物流等环节的出入库管理；

（2）发起流程和待办任务功能，工作人员可随时随地，高效完成流程的审批全过程；

（3）人员管理功能，提供员工签到、定位、工作日志填写等功能；

（4）国际化功能，提供中/英文版本，根据工作需要实现自由切换；

（5）施工现场设备安装工人可将现场数据传回管理平台，为项目高效运行提供数据支持。

5 结语

本文结合天津院BIM平台的关键需求对BIM平台规划、BIM平台实现方式（包括开发模式，数据库设计计及维护方法）、BIM平台功能等进行了详细论述。通过BIM平台的建立及应用，大幅提高了工程预算、工程管理和采购物流的精细化控制。