结合BIM和GIS技术的工程建设项目管理平台研究

王浩 中交第四航务工程勘察设计院有限公司

李汝杰 广州城港旅游发展有限公司

1.引言

近年来，随着“新基建”概念的提出和“数字经济”倡议的推动，建筑业的数字化转型步伐加快，信息化和数字化的融合发展进程不断加速。作为工程建设项目全生命周期中极其重要的一环，工程施工参与方多、协调量大，物资、设备等资源投入强度高，文档、照片等数据生成量大，施工管理强度高、任务重、管理难度不断增大。

信息化数字化项目管理平台（以下简称“平台”）的引入，可将安全、质量、进度、计量、支付、档案等核心管理要素和环节进行一定程度的数字化替代，减轻管理强度、减少协调工作，并显著增强管理过程的可追溯性。

2.平台产品关注要点

根据以往的项目管理平台产品在施工项目中的推广和实施经验，关于项目管理平台产品的选型或开发，需重点关注以下几点：

（1）工程建设组织模式和参建方权责关系。工程建设所采用的组织模式、面向的管理主体以及对应的参建方权责关系，是平台产品是否可以在施工阶段用得起来、是否能够解决生产问题和生产痛点的关键。国内建设项目，传统为“五方责任主体”，即业主方、勘察方、设计方、施工方、监理方。随着国内工程建设组织模式改革、“全过程工程咨询”和“工程总承包”的政策导向，建设项目有变为“三方责任主体”的趋势，即业主方、咨询方、工程总承包方。

市场上平台产品，从功能上可大体分为面向业主方和EPC总承包方的项目管理平台，以及面向施工总承包方的项目管理平台，其功能界定有较大的不同。

（2）面向的细分行业及相应的功能侧重。国内建设项目分为房建、市政、交通、水利等细分行业，虽然同属建筑业、具有一定的通用共性，但不同细分行业天然具有不同工程特点、由不同的行政部门主管、不同的行业标准规范，项目管理也具有不同特点。信息化类建设项目管理平台在房建中应用较早，也相对更为成熟。港口工程涉及大量的水上施工，大多含有疏浚吹填工程内容。航道和公路工程均为长大线性带状工程，对GIS技术的应用有较高，且大多涉及大量的陆上或水下土石方工程。市政工程大多位于城市建成区，受周边建构筑物和基础设施影响较大，且常含有征地拆迁工作内容。

对于平台选型或者开发，在通用功能之外，常需要针对特定建筑业细分行业提供有侧重的功能点。

（3）平台产品的发展背景。市场中项目管理平台产品，根据厂家的不同业务背景，产品功能会有不同侧重。以造价管理信息化为背景的厂家，计量支付功能较为强大。以协同办公和BPM为背景的厂家强调组织协同，拥有基于低代码开发的可定制化的强大的流程管理功能，可实现非常灵活的流程定制。有的厂家以BIM实施为基础业务，着重BIM技术衍生的4D管理 5D管理在项目中的应用。国外厂家则强调文档管理的重要性，将文档版本管理、文档审批流程管理作为重要功能。有些厂家拥有较强的传感器和IOT物联网设备研发制造能力，侧重于物联网在项目施工现场监测的应用，服务于智慧工地。有些厂家以展示见长，对于项目管理中可视化引擎的展示效果有较长时间的技术积累。有些产品是城市建设投资公司或大型工程集团的自研平台，故更加贴合其自管项目的管理实践。

（4）基础数据的编码和映射规则。施工管理平台中，对于人员组织架构（OBS）、单位分部分项划分（WBS）、质检信息、工程量清单、设计图纸、BIM模型构件等基础数据的编码和映射规则，直接影响平台的应用深度、使用体验和初始配置工作量，应加以重点关注。人员组织架构、单位分部分项划分是平台应用的基础数据，质检信息及编码是质量管理的基础数据，工程量清单是计量支付应用的前提，设计图纸编码、BIM模型构件编码是充分发挥BIM可视化应用效果、实现图模联动的基础。平台中基础数据的映射，平台如不能自动完成、或平台仅提供手动关联的可能，将极大的增加工作量，并影响平台的应用深度和使用体验。

3.平台功能要点

根据市场平台产品调研和实际项目实施经验，此处总结提炼建设项目管理平台的功能要点。常见的平台功能点可分为四大类型/方向：【数据集成展示类】【BIM/GIS应用类】【管理业务类】【施工监测类】。

3.1 数据集成展示类

此板块的核心价值是数据集成、数据图表化、数据可视化，以供企业外部人员视察时进行汇报展示，或为企业内部管理人员决策提供辅助参考，主要分为【企业级指挥大屏】【项目级指挥大屏】【管理驾驶舱】。

【企业级指挥大屏】常规用于企业总部指挥大厅的物理大屏展示，主要面向前来参访的各级领导和人员，通过一面大屏集中企业所管理的所有项目的统计信息，让观看者迅速了解本企业的总体情况。【项目级指挥大屏】与企业级指挥大屏的应用场景一致，只是展示内容针对某个具体项目。【管理驾驶舱】为针对单个项目、面向项目内部管理，通过图表形式集中展示关键营运数据，通常为管理人员通过计算机和手机查看，为管理层内部决策提供数据参考。

3.2 BIM/GIS应用类

BIM和GIS技术在工程建设项目施工中的应用方兴未艾，此处分为【BIM模型管理】和【GIS模型管理】分别加以概述。

【BIM模型管理】版块的核心价值是通过BIM模型实现设计信息的三位可视化和施工信息的集成检索。BIM模型具有三维可视化的突出优势，可对工程信息进行直观表达，可为项目建设各参与方提供直观清晰的沟通交流平台、提高沟通效率。此外，业务管理产生的数据也可通过映射关系与BIM模型构件进行关联，以BIM模型为入口，可对模型关联的质量、安全、进度、计量支付、电子档案信息进行检索。实现以模型构件为入口，检索项目设计和施工相关信息。

【BIM模型管理】则一般用于长大带状线性工程。对于航道工程、公路工程，其区别一般房建工程之处在于是大地理尺度范围的带状工程，受周边地形地貌影响较大。以基于GIS技术的卫星照片、无人机正射影像、无人机倾斜摄影、工程测量数据为基础，建立工程周边的三位地形地貌、现有建构筑物的GIS模型，可将BIM模型和GIS数据融合展示，为施工决策和征地拆迁等应用场景提供三位可视化工作空间。

3.3 管理业务类

此版块的核心价值是为施工管理的核心要素——质量、安全、进度提供信息化管理手段，为施工阶段工作量繁重的两个行为环节——计量支付、档案管理提供数字化和信息化解决方案，以实现施工管理的提质增效和质量安全进度可追溯。

3.3.1 质量管理

【质量管理】旨在部分替代传统基于纸质文档的质量管理过程，实现质量巡检、质量检验的信息化，减小工作强度、提升项目质量、实现质量可追溯。

【质量巡检】模块为质量管理人员提供质量检查活动管理相关功能，主要通过移动端对施工现场进行质量检查，包括质量问题登记，下发整改通知，整改结果信息上报，整改结果复核等一系列功能。【质量检验】模块针对质量检验这一工程建设管理过程中非常重要的环节，针对不同工程类型依据相应的质量检验评定标准（如水运工程的《水运工程质量检验标准》、公路工程的《公路工程质量检验评定标准》等），在业主单位、监理单位和施工单位的共同参与下，以电子表格的形式记录项目全部质量管理内容和信息数据，且数据相互关联引用，最终实现链条式质量可追溯。【隐蔽工程记录】功能是通过手机APP或电脑端实现对完工后无法检查的关键工序的管理，现场监理通过APP拍照、描述、签认等操作实现对隐蔽工程的验收，并对接档案管理模块留存相关的影像资料，确保未经验收或者验收不合格的不得进行下一道工序施工。

3.3.2 安全管理

【安全管理】模块以施工安全风险分级管控和事故隐患排查治理双重预防控制体系为依据，实现隐患排查的过程记录，实现隐患治理流程闭合和台账记录。

【安全风险管理】：建立信息化的施工单位的安全风险源判别清单库，并针对具体项目形成项目部施工安全风险源识别清单，提供项目识别清单的审批流程。【隐患管理】基于行业主管部门公布的隐患清单和项目部编制的隐患清单，平台对隐患排查活动进行记录，建立隐患排查台账。平台对发现的隐患留存记录，并通过流程确保隐患治理闭环，形成隐患治理台账。

3.3.3 进度管理

【进度管理】针对项目的进度计划和实际进度进行对比和预警，通过BIM模型对项目施工进度进行可视化展示模拟，为项目决策者提供参考。

【进度计划和实际进度填报】包括总体计划、年度计划、季度计划、月度计划的上传，和每日实际进度填报。【进度审核】为监理单位提供各进度计划和每日实际进度填报的审核功能。【进度模拟】以BIM模型着色的形式展示进度计划和实际进度，支持展示某单日的计划和实际进度情况或通过动画形式进行动态展示。【进度预警与督办】功能基于计划进度和实际进度，对当前进度滞后或超前情况进行计算判断、发出预警通知，并支持通过BIM模型着色的形式展示各分部分项的进度情况。

3.3.4 计量支付

【计量支付】针对计量支付这一工程项目中工作量繁重的环节，提供从工程量清单的管理和变更到计量申请、计量审批、支付凭证生成的全环节信息化解决方案，并通过统计分析对项目投资进度进行宏观数据展示。

【工程量清单管理】支持工程量清单的上传，为平台计量支付活动的开展提供基础数据。【设计变更管理】主要用于管理工程建设过程中涉及到的工程量清单的变更及处理相关审批流程。【计量申请】为施工单位提出中间计量、材料计量、材料消耗计量申请的功能模块。【计量审批】为监理单位进行计量审核的模块。【工程支付】为计量完成审核之后形成支付证书、付款申请等凭证的模块。【计量台账】提供计量过程中的各类台账，通过汇总所录入的计量表格自动形成。【计量统计分析】通过汇总所录入的计量表格数据，进行数据统计分析以供决策参考。

3.3.5 档案管理

【档案管理】针对工程档案管理的大量痛点，提供文件归集、组卷、检索查询的全生命周期解决方案，为项目档案管理和档案验收提供支持。

【文件归集】支持平台自动生成文档和用户上传文档两种文档来源，平台自动生成文档主要为质量、安全、进度管理模块运行过程中自动产生并归档的文档，用户上传文档为用户上传的电子或扫描文档。【案卷编制】对收集形成的电子文档，通过立卷归档整理成符合长期保存的电子档案，支持对电子档案进行导出、封装打包等操作。【文件检索】为档案查询、筛选和检索模块，支持权限控制以保护数据和信息安全。

3.4 物联监测类

此版块的核心价值是通过各种通用和专用的物联网设备，将物理世界的数据接入数字平台，并对数据进行监控和阈值预警，为工程施工现场管理提供辅助手段，有时也称为“智慧工地”。由于工程监测种类繁多，此处仅列举常见监测功能。

【视频监控】主要功能为视频集成查看，视频存储与回看，基于AI的视频流事件识别和警告。【环境监测】主要监控要素为温度、湿度、风速风向（风力等级），PM2.5，PM10，噪音，天气，为施工现场决策、施工环境保护提供参考数据，保证安全文明施工目标的实现。【劳务实名和人员安全行为管理】基于各参建单位的人员信息，通过智能监控识别设备，将各参建单位的人员进场情况实时反馈至项目部，形成日常的考勤记录。基于视频监控设备的AI图像识别功能，判定违章作业行为，以实现平安工地的管理目标。【车辆进出和违规行为管理】通过智能监控识别设备，对车辆进出场情况和车辆在场内违停情况进行监控和记录。

4.展望

随着建设项目施工管理领域信息化数字化手段的推广，产业数字化进程方兴未艾，对施工管理的数字化展望如下：

（1）对于建设项目设计期和施工期的数据、文档、模型，可以项目管理平台的形式向项目使用方进行数字化交付，为运维期的基础设施数字孪生、智慧化运维提供基础数据。移交的规范和标准尚待进一步研究和探索。

（2）管理软件是组织、权责、关系和管理制度的数字化表达，当项目管理平台在项目上进行实施应用的同时，也应配套推行相应的管理制度。

（3）现有的项目管理平台，由于内部数据联通等方面的问题，存在较重的人力填报负担；进一步的，项目管理平台应在人力填报与平台自动抽取信息之间取得平衡，减少人力填报负担，增强平台实用性。