基于BIM技术的数字工程项目管理分析
2023-02-12尹明
尹 明
(中国五冶集团有限公司,四川成都 610000)
0 引言
以数字为关键要素的“数字经济”伴随着数字化技术的进步而飞速发展,由此开启了数字化时代,并不断推进我国智慧城市的建造。其数据量的增长速度显著加快是进入数字化时代的主要特征,对于数据的存储和分析构成了数字化社会发展的基本条件。因此,大数据技术被广泛运用于我国的各个行业领域,大数据这一词汇广为所知,通过对复杂繁多的行业数据进行搜集和分析,很容易得出数据的利用价值,对价值的进一步分析可认识到大数据的关键功能就是决策。所以各个行业领域都在分析如何利用大数据技术进行决策,来促进行业内的数字化改革[1-3]。
随着城市化进程的不断推进,居民消费水平的升级,以及数字化时代的发展,越来越多的城市以智慧城市为建造方向,建筑品质的追求和需求等级随之提升,为紧跟时代的发展, 建筑行业必须不断加快数字化改革的进程。建筑行业的数字化发展是在BIM技术的基础上,结合人工智能、大数据以及互联网技术进行项目管理,这是目前系统工程整体思想下的最优变革方向,也是目前数字化工程、智能建筑和物联网等新兴发展行业理念对建筑业和工程项目管理的共同选择[4]。数字化工程项目管理需要通过BIM软件实现对大数据高效分析的目标,使项目管理人员可以在第一时间作出正确的决策,达到预期的效益。这个课题是目前行业内非常值得研究的前沿热点课题。
1 相关理念基础及概念界定
1.1 BIM技术
BIM主要是基于国际智慧建造联盟提出的理念,其定义有3种:建筑信息模型、建筑信息模型应用、建筑信息管理。BIM的工具是软件,BIM的核心是信息。它作为一种先进的计算机技术,是项目信息化管理的工具,也是一种行业前沿的项目管理思维,其核心的实用价值是信息可视化的数据集成[5-6]。它能够利用三维建模完成对建筑基本特征的数字化描述,在虚拟环境中数字化地模拟真实建筑项目管理实况。
在项目工程管理过程中,BIM可以实现让建筑上下游产业的各参与方进行协同信息交流,使得相关数据信息能够在第一时间共享。项目管理人员也可以对所需要的数据和信息进行实时查阅,这很大程度上优化了协同工作的水平以及决策的效率,发挥BIM的关键功能。因此,BIM技术可以应用在项目工程的全过程管理阶段,对项目的各个实施阶段进行监督和优化,提升建筑质量。比如工程设计阶段,可以让设计人员对参数进行修改,降低图纸出错概率,优化设计图纸。在施工阶段,利用BIM技术能够对施工方案进行碰撞检验和方案模拟,从而降低施工风险,提升建筑质量,也提升建筑团队的沟通效率。因此,BIM技术能够为工程项目管理提供十分有力的信息化技术保障。
1.2 数字化工程
1.2.1 数字化工程概念
数字化工程是利用逐渐发展兴起的信息技术,如BIM、大数据、人工智能等,引导各大建筑企业进行数字化转型,最终实现建筑建造过程从立项、设计、施工、验收到运营等全方位的数字化管理的工程[7]。随着数字化改革理念在建筑行业内的不断深化,数字化工程也成为了各个建筑企业重点攻克的对象。
数字化工程的首要工作是对项目产生的数据进行收集和传输,利用以BIM为代表的数字集成技术收集项目建设过程中产生的所有数据,以可视化形式表达并应用于不同的施工阶段。方便不同专业方向的项目人员了解项目的全部数据,有利于工程部门之间的信息传递,打破信息壁垒,优化协同工作的效率。总之,数字化工程就是在工程项目中充分利用大数据分析对项目产生数据进行可靠的管理与决策的工程。
2 基于BIM技术在数字化工程项目管理的方案
2.1 数据采集
2.1.1 数据采集准备工作
2.1.1.1 企业组织架构建立数据部
在数据采集阶段,企业组织架构中应该创新性地增加一个专门用于采集数据的部门,并将采集大数据的部门作为项目工程的核心管理部门,其主要工作负责收集、统计、挖掘和筛选数据,并将数据协同传递给其他部门,协调各部门工作,并且还要负责将公司其他部门的信息和数据同步收集起来,进行深入分析和预测,再将分析结果传递出来支持项目管理和其他组织部门的业务创新。因此,数据部门应该主动与工程项目地其他部门进行合作,要尽可能地获得更多的数据和信息,优化组织结构之间的信息交流。实现项目参与方、项目组织、组织生态等不同层次数据处理的衔接。
2.1.1.2 构建共享数据平台
共享数据采集平台的建立,用于决策与分析的数据可以由该平台辅助传统的项目管理方法收集得到。项目数据部门需要建立实时通用项目数据平台,该平台主要支持现场监测、实时记录、动态更新等数据采集,为所有项目参与者提供一个项目管理平台,以查看一般数据并实时更新项目数据。利用信息技术实现支持数据库的通用平台的可行性具有集成异构信息源数据和实现数据自动转换的功能。加强工程项目的开发,从分散的单一管理到集成的协同管理,以满足数字化工程集成项目管理的需要[8]。
在项目建设之前,应建立一个能够实时交互和沟通的项目信息收集平台。该平台能够实现现场监控、实时记录、动态更新实际进度等各项信息采集的内容;当项目实施时,施工单位、监理单位等各参建方的进度管理人员以及现场施工人员能够利用多种方法采集更新现场的信息,进而建立更新BIM模型,最后将数据录入信息平台。计算机信息技术具有集成异构数据源,实现自动数据交换的功能,可以实现通用平台支持数据库的可行性。
2.1.1.3 建立项目数据库
随着共享数据采集平台的建立,不断拓展数据的采集广度及收集深度,逐步建立完善的相关项目数据库[9]。该数据库的目的在于储存工程项目多参与方共同在平台上传的海量信息,利用SQL关系型数据库对项目中的数据进行储存,其中数据包括BIM模型、双代号网络图等结构化文件。建立项目数据库能够从根本上提高项目管理平台的利用率,协同管理工程项目数据。
2.1.2 数据采集注意事项
完成以数据部负责为核心的项目平台采集数据库的建立之后,在进行数据的采集时应注意几点:
(1)完善以数据为核心的责任管理制度。用户在上传数据时,ID与监测设备都会在数据平台的附录中记录显示,这就使得数据部管理人员对数据进行定期的检查工作得以顺利进行,与此同时还可以在源头处使数据传递的可靠性与有效性有保障,同时为后续项目管理者利用数据进行决策奠定基础。
(2)在项目数据库利用测算软件测量并上传项目数据的过程中,共享数据采集平台会把上传数据是否与多参与方上传数据相互映照进行详细的对比。当提交方上传数据经平台技术比对后准确无误或偏差较小时,数据可以直接通过审核成功录入。
(3)在对比数据存在重大偏差时,该平台便提醒数据上传方重新实际勘测、检查软件是否存在操作失误后再上传数据,在此过程中会自动检查分析数据偏差出现的原因,并提醒工作人员及时维修设备,进而降低偏差的幅度。
2.2 数字化工程项目管理
2.2.1 进度管理
BIM技术能够对数字化工程的施工进度进行大数据检测和管理,这项技术会把采集到数据收集到BIM软件中,根据数据构建S形曲线模型和香蕉曲线模型并在此基础上完成算法分析,最后得到项目进度的各种状态。
S形曲线模型。以时间为横坐标,累计完成百分比为纵坐标建立的二维坐标体系即为S形曲线模型[10]。在这个模型中输入项目进度计划编制阶段已经绘制完成的计划工程项目进度曲线,把数据监测时间点作为截止时间,通过计算机累加计算传输至项目平台的已完成的工作量数据,在此基础上绘制一条以实际为基础的工程项目进度曲线,最后分析比较实际进度与计划进度。
2.2.2 成本管理
在利用BIM技术对数字化工程施工阶段进行大数据成本检测管理时,将采集到的项目数据输入到BIM软件中建立挣值模型,在此基础上利用大数据进行算法分析,从而得出项目成本状态。
2.2.3 质量管理
BIM技术能够对数字化工程的施工进度进行大数据检测和管理,这项技术会把采集到数据收集到BIM软件中,根据数据构建S形曲线模型和香蕉曲线模型并在此基础上完成算法分析,最后得到项目进度的各种状态。
2.2.4 数据决策
利用BIM 技术对分析模型的数据处理完成之后,根据程序计算得到的数据报告,同时结合现场实际情况进行分析。当项目管理偏差过大时,项目管理者则需要通过数字化管理措施结合软件与大数据算法对进行项目管理方案优化[11]。
2.2.5 进度管理
BIM技术利用S曲线模型、香蕉曲线模型分析计算大数据之后,根据计算得到的可视化数字文件可以获得项目进度管理情况。一般情况下,对于进度计划的优化主要是针对仍未完成的工作,利用大数据进行进度优化的思路通常为2类:一是增加资源配置,减少关键线路工序的施工时间;二是利用平行施工方法改变工序之间的逻辑方式来缩短工作时间。
2.2.6 质量管理
在BIM软件中利用模型对大数据进行算法分析后,根据计算得到的可视化数字文件可以获得项目进度管理情况。依据不同情况采取的纠正措施:
(1)当以监测时刻为基准时间时,通过工序进行大数据相关性分析,若质量偏差报告与工程项目行业质量指标体系差距较小,则不在里程碑类质量重点监督对象范围内,如果对整体工程影响较小,则可以利用修缮等方法对主体工程进行二次加固。
(2)当以监测时刻为基准时间时,通过工序进行大数据相关性分析,若质量偏差报告与工程项目行业质量指标体系差距较大,无论是否属于里程碑类质量管理重点监测工序,都应该需要对工序进行重新施工。
2.2.7 数据总结
以数据为基础对项目管理进行决策管理是一个循环往复的过程。在项目的准备阶段,通过调研项目相关数据,借鉴项目管路经验;在项目的中期阶段,数据持续迭代形成,能够帮助管理人员实时监测项目管理的可控范围;在项目的后期阶段,对项目数据进行总结有助于项目管理人员丰富自身从业经验,为今后的项目管理工作提供强有力的保障措施。多次的项目积累的大数据库和在大数据库中存储的数字化文件是数字工程项目管理最核心的宝藏。
3 基于BIM技术数字化工程项目管理方案的保障措施
在社会需求和行业前景方面,BIM 技术在数字化工程项目管理的推广在建筑业实行高效率管理方向应用广泛,同时也可以极大地提高国民经济发展。BIM与大数据结合应用技术能够促进提高中国工程建设行业的数字化水平,推进行业科技变革创新。政府在新兴技术发展初期强制推广执行时有效的渠道之一,而任由市场经济自由发展无法快速稳健地应用大数据分析技术[12]。
3.1 行业指导政策
政府应该主动出台相关完善的行业指导政策,从宏观的的角度扶持鼓励建筑企业进行数字化推广,利用国家政策红利来吸引建筑企业完善数字化改革与创新,利用政策带动企业主动研发行业前沿热点技术,在有限的时间里尽快追高超越西方欧美国家。
3.2 帮扶政策
国家在制定相关政策时,也应该把帮扶政策一起制定出台,鼓励先富带后富,鼓励富起来的高度发达地区带动仍处于发展落户阶段的乡村地区发展。同时号召利用BIM技术进行数字化项目管理应用的行业龙头大型企业帮扶仍处于初级BIM技术水平阶段甚至刚普及BIM数字化概念的多数中小型企业,以此达到共同发展进步的目的。
4 结论
本文系统介绍了BIM技术在数字化工程项目管理应用,提出BIM与大数据结合应用于数字化工程项目管理进度、质量、成本、方面的方案与保障措施,协助工程建设企业更好运用BIM技术进行数据分析从而快速作出决策,为项目管理数字化改革提供参考和借鉴。目前国内对于BIM大数据结合的研究仍处于起步阶段,BIM技术在数字化工程项目管理的应用还有很大的发展空间。利用BIM—ERP系统结合完成对人的管理、利用运筹学等数学模型完成对数据的系统分析,通过对人和物的双向管理实现主观与客观并行的高效动态项目管理。在全生命周期阶段,由于信息不畅而导致的资金浪费情况得以解决,同时还可以提高企业在各阶段建筑信息控制能力。对建筑企业而言,项目开发周期大大的缩短,项目在开发中施工质量可以得到有效的保障,资金周转率得以提高,提高了经济效益,并为后续项目奠定了基础。