基于业主需求的BIM协同管理平台研究

陈 禹 陈 燕 黄耀庆 王熙杰

上海建工集团工程研究总院 上海 201114

2021年是“十四五”开局起步之年，在国家战略体系引领下，传统产业的数字化、智能化升级改造再次被提上日程。基于全面提升城市品质，在推动建筑业数字化转型方面，全国各代表也纷纷表示要加快推进以BIM（建筑信息模型）数字化技术为基础的产业互联网平台建设，实现设计、采购、生产、建造、交付、运行维护建筑全生命周期的信息化共享和一体化应用等。

BIM是建筑数字化转型的新代表性技术，BIM核心理念与建筑全生命周期一致，皆是一体化交付完整建筑项目的推崇手段和方式。基于BIM模型的全生命周期应用，愈发推动建筑往标准化、规范化、信息化和透明化发展。基于BIM的全过程项目管理，由BIM单点应用、点阶段、单参与应用转变为全生命周期、众多参与方应用，其实质就是项目的全过程数字化协同化管理[1-4]。项目各参与方在项目初期就介入管理，基于数字化协同管理平台，实现工作流与数字化资料管理的无缝结合，达到项目各参与方协同工作的目的，以全过程管理的角度对项目进行系统的规划与管理。

1 基于业主需求的BIM协同管理平台

本平台是以业主为主导的数字化协同管理平台，支持多项目管理，能够整合工程项目的模型、文档、图纸等静态数据，也能实现多用户之间信息的交互和共享。在工程各个阶段，以虚拟现实为基础，基于BIM技术可视化监管，大数据自动挖掘分析，为业主决策提供依据；流程自定义，实现多参与方在线业务流转，互联协同辅助业主全过程管理；基于业主需求实行线上线下管理相结合，助力实现数字化、精细化、智能化管理。不同于施工单位应用的管理平台，其特点是基于业主角度，从全过程入手，即除了常规的对现场质量安全进行把控，另一方面则是从业务流程角度考虑，招采流转审批便捷化操作，为项目投资决策的及时性提供支持。

2 项目案例

2.1项目简介

本平台基于上海市重点创新城区，项目总用地面积17 525 m2，总建筑面积271 423 m2。项目总体包括办公塔楼、商业裙房，地下室3层，与周边地块的地下空间整体开发，综合利用。

2.2应用需求

该项目基于其特殊性及重点性，亟需通过BIM数字化协同管理平台，对工程性能、质量、安全、进度等方面进行集成化管理，其需求分析如下：

1）本项目投资大、工期紧、影响范围大，现有的建设管理模式难以满足项目的管理需要，借助BIM协同管理平台，基于BIM模型对项目建筑信息、进度信息以及各类现场动态信息进行全面管控，能够实现数据的统一综合管理，为智慧城市的建设创造基础条件。

2）本项目建设参与方有业主、项管、设计、勘察、监理、各专业顾问、各专业咨询、施工总承包、各施工分包、供应商等，同时工程需与市政管线公司、轨道交通等多家单位协调，导致工程信息总量庞大，交互需求紧迫，基于BIM协同管理平台，能够有效缓解各阶段项目信息断层问题，打通各阶段、各专业、各参与方之间的信息传递，实现项目信息数字化输入、储存、传递、输出等功能，大大保证了数据的实时性、准确性及可追溯性，提升了工作效率。

3）本项目涵盖建筑、结构、机电、钢结构、幕墙等各专业模型，搭建模型的软件不完全相同，项目体量大，对模型数据整合，基于Web交付难度大，借助BIM协同管理平台，能够对各类模型整合后进行管理。此外，针对大体量的模型优化处理，还将进一步开发了相应的数据接口，最大限度地让各参建方基于该平台即可直观浏览项目整体模型，同时将质量、安全、风险所涉及的位置标注在模型上，便于管理方及时发现、处理问题。利用模型反映现场施工进度，方便管理方实时把控现场情况，从而进行项目决策。

4）本项目为区重点项目，需定期进行项目汇报及形象展示，基于BIM协同管理平台，利用其数据集成的特点，能够对项目从建设初期到项目建成整个过程的工程信息进行追溯，完整还原整个建设周期，同时结合BIM＋GIS技术，对项目整体效果进行最优展示，对项目起到了很好的宣传作用。

5）本项目涉及专业、设备多，采购需求大，对项目招标采购进行及时、有效的管理，也是该项目建设方最大的需求之一，基于BIM协同管理平台的流程管理功能，利用平台流程自定义及表单自定义的功能，能够对项目整个周期内所有的招采项目进行流程化的自定义配置，发起—审批—闭合一系列完整的业务流程，实现项目精细化管控。

6）本项目服务周期长，人员变动大，基于BIM协同管理平台，能够使项目前后期人员无差别对接，大大提升了工作的效率，实现建设项目管理信息化。

2.3搭建原则

1）可靠性原则：尽可能采用当前稳定的信息技术，能够保证落地应用，稳定运营。服务器本地端保障了数据的安全可靠。

2）落地性原则：进度管控按现场实际情况定制模块，而非理论进度，现场进度及时获取，实现有效管理；现场质量安全管理，配置和现场一致的流程，贴合现场操作习惯；流程实现完全自定义，定义审核人员、内容、审核形式等，满足单线、多线流程自定义，满足现场不同阶段流程需求，保障项目有效推进。

3）操作便利原则：平台操作步骤实行三步走原则，即尽可能简化操作步骤及流程；资料管理实现拖拽功能，可批量上传下载记录，使用操作更加便捷；整个模块录入项尽可能进行选项预设，或实现已录入信息记忆功能。减少使用人员操作失误率，提高日常工作效率。

4）轻量化原则：结合市面上成熟的轻量化引擎，基于项目实际需求，进行二次开发，进而进一步提高模型轻量化程度。

5）目标确定性原则：平台搭建初期，通过调研等方式了解业主需求及项目应用目标，进而形成BIM协同管理平台搭建策划书，同时，与软件开发团队紧密沟通，以最优方案实现平台效果。

3 基于业主需求的BIM数字化协同管理平台

3.1系统框架

本文提出的基于BIM需求的BIM协同管理平台，是从业主角度出发，分析管理者应用需求，并结合项目特点及实际情况，搭建基于BIM的协同管理系统框架，该系统主要把控三大主线：以模型管理为导向的协同管理系统，以流程管理为导向的协同管理系统，以文档管理为导向的协同管理系统（图1）。

图1 BIM协同管理平台搭建主线

3.2平台逻辑架构

基于三大主线对整个BIM协同管理平台进行搭建，主要分为基础层、平台层、应用层。以BIM轻量化引擎、工作流引擎、图形引擎为基础技术支撑，兼容市面上主流建模软件，整合多专业BIM模型，以集成模型为载体，结合平台应用层，利用BIM模型的形象直观、可计算、可模拟、可分析的特性，为工程项目质量、安全、进度管理等方面提供数据支撑。同时，基于平台层对数据的采集、分析与比对，为项目提供具有参考价值的数据信息，辅助各参建方了解、掌握项目情况。

3.3平台功能

3.3.1 模型管理

接口开放，兼容市面上的主流建模软件，各专业模型轻量化集成，支持Web端和移动端查看三维可视化模型，可在线对三维模型进行局部放大、测量、漫游、剖切、批注等操作，此外，BIM模型与质量问题、安全问题、实际进度信息、相关附件等进行关联，实现点击模型中构件即可查看构件相关的各种信息及其关联文件。

3.3.2 质量、安全管理

平台可用于项目施工各个阶段，实时发起问题，并关联模型进行可视化三维展示；支持以文字、图片、语音等多媒体形式对问题进行描述，大大提高问题处理效率；支持通过不同的操作系统进行问题的发起、处理、审核；支持项目参与各方针对BIM视点进行问题交流。

3.3.3 流程管理

管理者可以对项目建设过程中的设计变更、模型审核等流程进行管理，根据现场实际情况设置流程参与方及应用表单，实时跟踪流转节点和人员，逾期自动提醒，后期数据自动汇总分析，实现线下流程线上化。

3.3.4 进度管理

利用BIM模型与现场实际进度相挂钩，每周更新现场实际进度并勾选相应模型构件，系统会在后台自动对模型进行处理，实现现场进度通过三维可视化模型展示；虚实结合展示项目整体建成效果；图像分析比对前后进度，定期汇总生成图表；支持在线编排和跟踪项目进度计划。

3.3.5 资料管理

兼容文档、图片、视频格式，满足工程项目各参建方、各专业实时协同办公的应用需求；支持历史文档自动更新替换；支持审批文档在线流转，助力线上协同办公的推进；建立文件标签库，强化平台文件类别及检索功能。

3.3.6 系统管理

对平台的用户及其信息进行管理，支持分级人员权限配置，即可对使用者浏览、操作的模块及模块下功能的权限进行分别配置，以用户角色配置对使用者进行管理；统一管理用户使用日志。

3.4平台保障措施

3.4.1 网络安全

按照B/S网络架构，本平台物理框架系统由Web端、中心服务器组成（图2）。基于网络、数据库、文件管理、模型管理等服务器，分别为Web端提供服务，同时网络配置防火墙，从物理连接上保证平台数据的安全性。同时，通过稳定的云计算技术分布式存储数据，实时备份、定期处理，保障数据的安全和稳定性。

图2 BIM协同管理平台物理结构

3.4.2 用户安全

所有系统使用统一身份验证系统，采取输入用户名与密码的方式进行用户身份识别与验证。用户身份关联系统所生成的唯一二维码，确保系统中无相同身份标识，保证身份信息安全性。

3.4.3 访问安全

管理员在新增人员后，将根据使用者在工程项目中的单位、角色等身份信息，对使用者可浏览、操作的平台模块及各模块中的权限进行分别配置，最大化地实现权限的分配。此外，应用系统日志信息覆盖每个用户的操作以及安全事件，如用户访问、删除等操作，对平台数据的访问安全进一步提供保障。

4 实践应用及思考

4.1模型轻量化浏览待加强

随着工程项目的进行，模型的体量将会越来越大，若日常各参建方基于平台模型进行问题讨论，那模型的加载速度则对工作效率有很大的影响，该平台采用B/S的架构，虽只需网络、浏览器就能够随时随地实行查询、浏览等协同办公业务，共享性强，但其数据安全性问题，以及对服务器的高要求是目前需要优化改进的关键性内容。

4.2施工进度智能化生成

施工进度的管控是每个项目主要关注的核心问题之一，利用BIM协同管理平台结合无人机航拍技术，可实现实际与计划进度的展示对比，但还未能基于平台实时根据对比分析结果自动优化工程进度计划，实现动态控制。

4.3模型自动审核

该项目采取基于BIM的业主主导，施工前置，设计施工正向优化深化模式。因此模型准确无误并有效传递则显得尤为重要。若能在平台现有的功能模块基础上实现模型自动审核，则能极大地加快进度及提高模型质量，起到事半功倍的作用。模型自动审核具体包括以下几个方面：通过软件自动对比前后两版模型的差异；预设标高，自动查检出标高不满足要求的点；自动检查模型中非良性剪切关系；自动检测出模型开洞合理性；模型颜色命名等非几何信息自动筛查。

4.4基于BIM的建设项目工作进度管控

在国内普遍出现项目建造周期相对紧张的情况下，要保障BIM有效落地应用，同时前置于设计出图、施工生产等环节，对模型的及时性有极大的要求。基于BIM的建设项目工作进度管控模块能辅助实现这一需求，模型传递结合施工的流水段、分部分项需求及设计的出图规范要求综合考虑，通过施工计划倒排进度及设计出图正排需求进行模型划分及计划编排。自动筛查紧急计划，并根据施工设计计划自动调整模型计划。

4.5流程自定义功能改进

流程自定义功能对项目的落地起到关键作用，但该功能的流程前期定义环节操作较烦琐，需要对代码等IT技术有一定的认识基础。若能实现类似Visio形式进行流程自定义功能，则能在很大程度上降低操作的复杂度，提升平台使用功能的便捷性。

4.6有效的数据分析

在信息时代，数据作为最核心的产物之一，收集数据，并对其进行有效的统计分析，在一定程度上为项目的决策提供帮助。当前平台能实现对质量、安全相关问题的数据统计，但分析数据多采用人为的方式进行，若平台能实现对采集到的质量、安全数据进行有效分析，即统计分析常发现的问题、问题多发区域等，并推送以往类似事件的处理方法，进而辅助现场管理人员进行有效决策。

5 结语

传统模式的安全、质量和进度管理面临当前建筑业市场和社会环境带来的挑战。基于BIM技术的协同管理平台的应用，将为项目生产管理带来巨大的改变。经过多方调研及需求分析，特建立基于业主需求的全过程BIM数字化协同管理平台，集成项目设计、施工等各阶段工程信息，实现以BIM模型为载体的施工项目协同管理，为数字化工程管理提供平台保障及大数据支持，实现项目建筑全过程管理的数字化、协同化。