BIM+项目管理系统融合应用及平台构建研究

黄剑文 吴福居

(中交一公局厦门工程有限公司)

目前，随着BIM 技术被市场广泛的接受和应用，BIM技术带来的经济效益和优越性逐步得到了体现，将BIM 模型作为建设工程项目的信息载体，融合打造BIM+项目管理系统，轻量化、网络化模型应用和信息集成，能够大大改善项目传统生产经营管理方式和深度。以模型作为管理数据展示和应用的基础，充分发挥项目管理信息多元集成、BIM可视化协同和跨部门的融合应用特征，为项目参与者提供模型协同管理机制和业务控制功能，实现高效的信息传递与数据共享，提升工程项目的管理效率和管理能力。

1.BIM+项目管理融合应用前景

BIM 是一种技术、一种方法、一种过程，它能够对工程对象进行完整的描述，并处理和分析工程项目不同阶段的数据、过程和资源，以多维度的模型信息集成为建设工程参与方提供信息处理和协同应用能力。将BIM 与项目管理体系深度结合实现可视化管理，能够推动项目全生命周期中动态的信息创建、管理和共享，降低信息不及时、不对称带来的不利影响，推动整个A/E/C（Architecture/Engineering/Construction）领域的变革和发展。

随着建筑功能需求和结构复杂程度地不断提高，建设工程的管理需要实现更加的精细化和智能化，越来越多的企业选择通过平台应用来实现管理质量的提升。针对项目存在的共性问题：部门、专业众多、数据分散独立，相互之间的沟通协作存在隔阂、信息传递不及时和数据传递损失等问题；参建各方缺少共同“语言”，应用标准参差不齐，沟通效率低，并且管理目标不一致，生产管理存在着一定的辩证矛盾；各专业之间协调效率低，工作过程中结构分解、进度计划与图纸模型相互独立，作业交叉，质量安全事故频发，安全风险高等。因此营造一个统一、直观、及时的沟通协作环境有利于调和管理矛盾，为解决项目管理提升的发展问题提供崭新的视角。

2.BIM+项目管理系统的设想和构建

2.1 BIM+项目管理系统的总体框架

BIM+项目管理系统的各项数据是通过集成接口经由Web 服务器传输，以工程项目的WBS 分解和0#清单为纽带建立BIM 模型与项目管理系统的动态连接，通过API 接口将模型构件属性扩展到进度管理、分包管理、计量管理、变更管理、材料设备等项目管理的方方面面。采用授权及开放式的数据库连接格式ODBC 搭建标准化通道，实现数据在管理系统和轻量化模型之间的交换和共享，为工程项目参建各方管理人员提供远程管理与控制手段，满足各单位、各专业人员之间的协同交互应用。

系统的总体框架结构具有明确的业务逻辑与数据交换关系，项目业务管理维度主要包括施工动态管理、安全生产管理、技术质量管理、经营成本管理，通过双向连接实现BIM 与各项业务数据的联动，构建一个基于BIM 技术的项目综合管理系统，系统总体结构如下：设置内网结构为Client/Server（客户机/服务器）架构，外网结构为Browser/Server（浏览器/服务器）架构，通过系统认证及安全接口的无缝集成，实现基于互联网和BIM 的信息交换和共享。

2.2 BIM+项目管理系统的整体实施方案

系统的构建整体分为两大核心模块，一是BIM 轻量化引擎，引擎将多种专业软件创建的模型文件转换成以IFC为基准的模型，轻量化后的模型保留原有模型的几何参数、体系结构和属性信息等，支持多个维度的属性数据存储，建立BIM 模型驾驶舱。二是项目管理系统，系统包含经营管理、物资管理、安全管理、质量管理等众多应用模块，对施工管理过程中各模块运行的数据进行记录、编辑和扩展，通过数据中台对项目过程信息、资源数据进行整合，将项目全生命周期中海量数据有机的集成在一起。

系统以施工项目全过程成本管理为中心，采用合同清单、标后预算、施工预算、实际成本的“四算管理”业务模型，在项目管理数据系统核算的同时，自动将数据信息传递至BIM 轻量化模型，实现生产管理数据的三维可视化，提高信息共享程度，增强项目管理的协同性，打破信息孤岛，建立系统化架构、体系化流程和指标化分析的整体实施方案。

2.2.1 接口层

引入国内成熟的BIM 轻量化引擎作为系统底座，通过数据接口进行模型文件的导入、解析和导出，将来自不同软件（Revit、Catia、Tekla 等）的模型成果传输到系统，实现IFC 标准格式转换，进而实现不同来源数据的交换、集成和应用。

2.2.2 数据层

项目实施阶段的数据可分为结构化的数据、半结构化数据及非结构化的文档数据和过程信息。BIM 数据经IFC标准格式的转换和存储后，通过数据中台对全过程各专业信息建立转换机制和映射关系，实现数据的抽取、存储、分析和呈现。

图2 系统数据流程示意图

2.2.3 模型层

模型通过主流的专业建模软件创建，根据不同的应用场景和需求，以施工分段和内容分别建立施工场地布置模型、施工资源配置模型、施工进度管理模型、施工安全信息模型等，经由BIM 协同平台轻量化转换，为项目管理应用提供模型基础。

2.2.4 平台层

包括自主开发以生产进度为主线、以成本管理为核心的项目管理系统和BIM 轻量化应用平台，BIM 平台用于实现模型的格式转换、参数读取、信息存储和集成验证；项目管理系统实现项目组织过程控制信息管理和非结构化数据集成。

2.2.5 应用层

通过项目管理系统与BIM 协同平台的紧密结合搭建的BIM+项目管理系统，将BIM 模型数据直接穿透至项目管理系统，改善传统项目综合管理方式、降低劳动强度、加快工作效率、增强数据表达效果，实现综合、立体的项目信息化管理。

3.BIM+项目管理系统应用价值

BIM+项目综合管理系统由业务管理、实时控制和决策支持三个部分组成。业务管理是将BIM 与业务管理数据关联，实现各业务间的联动和控制，为各职能部门业务人员提供项目管理信息和操作权限。实时控制是由系统整合数据、统计分析并自动生成报表，根据预先设定好的流程跟踪施工过程中安全生产、技术管理、经营管理等事件，设定阈值提供预警机制。决策支持为管理人员提供各类数据分析、效能分析、台账分析等功能，为管理者决策提供分析和依据。系统运行时，各部门、各领域全面深入分析各业务间、各管理层级间的逻辑关系，项目管理人员均通过系统操作、运行和取值，真正实现“穿透式”管理。

BIM+项目管理系统主要应用模块如表1 所示。

表1 BIM+项目管理系统应用模块

3.1 基于BIM 的施工动态管理应用

系统运用互联网和BIM 对项目建设进程进行规划和动态控制，实现资源的批次化管理、进度的可视化管理以及过程的数字化管理，确保在施工的各个阶段材料供应及时、资源储备合理、场地布置规范、进度计划匹配、过程管控到位。通过管理模型实时监控生产流程，及时预警，动态分析资源、进度和过程质量的合理性，将责任分配到人、施工记录到点、计划详细到每个环节，提高管理人员对生产矛盾的感知能力，为决策提供有效的数据支撑。

资源分配管理是借助移动互联网和BIM 将项目的既有资源和计划资源进行动态控制，以管理数据分析为支撑，实现对施工环境、作业程序的精细化管控；施工进度管理，将施工模型与流水段、WBS 分解和施工进度计划有机关联，使计划和进度能用甘特图或网络图表示，也可用模型直观表达，实现可视化进度管理；施工过程管理，通过BIM 进行施工场地模拟、施工建造模拟、工艺漫游模拟、碰撞检查模拟等，将生产组织和工序流程三维化并线上传递，论证作业程序的可行性，提高对设计缺陷的辨识度，降低不必要的损失。

3.2 基于BIM 的安全生产管理应用

将BIM 与项目安全生产管理应用进行结合，深化双重预防体系，系统不仅可以将BIM 技术服务于安全技术交底、作业风险识别、安全教育培训、危大工程作业验证。而且可以将模型与物联网集成，实现可视化基坑监测、高支模监测等应用，对作业程序、控制要点、监控量测等方面进行实时监控，更加直观地辨识安全生产管理中的问题，更加全面地预测安全隐患要素，让安全风险更加直观，避免各类安全生产责任事故的发生。

安全事故往往是由于设计缺陷、质量缺陷、恶劣环境、方案缺陷以及人的不安全行为、物的不安全状态等众多因素。通过系统的应用，论证设计、论证方案、把关质量、监测环境，将项目的人、机、料、法、环进行信息化管理和数据分析，将工程质检、安全数据和检验报告与信息模型相关联，提供自动分析和实时监管等功能，提高对安全生产的科学管控。

3.3 基于BIM 的技术质量管理应用

将项目策划、方案设计、工序模拟、工期排布、资源配置、质量标准、风险控制、资料管理等有机的结合在一起，通过模型与离散事件进行数据交换，将工艺流程、质量标准和相应的技术标准输入到施工管理的各个环节，保障材料的供给质量、建造过程质量等，满足生产计划、资源配置、工艺工法应用组合的合理性，技术人员根据模型和管理数据进行全面的技术管理和质量把关，及时发现各种工程质量问题，实现工程品质的全方位改善。

对于技术管理方面，传统的技术组织以二维图纸、文档等方式进行信息传递，每个人对信息理解的深度和角度不同，信息传递并非完全一致和同步更新。通过系统将关键信息集中至BIM 模型，模型经轻量化以二维码或链接传递至相关作业人员，实现施工方案、技术标准等关键信息的实时共享和动态关联，为项目参建各方建立统一的协同工作环境。

对于质量管理方面，首先建立工艺流程和质量标准，结合设计指标于系统中建立质量管理模型，系统根据管理人员填入的实测数据，自动对比设计真值，及时反馈质量偏差状况并动态信息监控。必要时可运用BIM 与数码设备（AR设备、测量仪器、监测仪器等）相结合，实现现代化的数字监控模式，全面强化项目施工质量控制，科学指导施工。

3.4 基于BIM 在造价成本管理的应用

BIM 是一种由多维元素组成、动态的信息管理模型，可实现分布式、异构工程数据之间的匹配和共享，其构件信息是可运算的，计算机可自动根据构件信息进行构件区分和参数提取，将模型内嵌的几何和物理信息与成本管理数据进行一致性关联，实现自动预算管理、成本核算管理和变更控制管理等，以WBS+0#清单+分包工序为基础，细化至项目管理的最小单元，为管理者提供立体的、全方位的经营状态展示，将进度、材料、分包、计量等生产管理数据三维可视化，实现基于BIM 的成本控制应用。

自动预算管理，在项目建立之初，先着重开展0#清单勘误，从数据源头进行集中梳理，建立BIM 模型并关联清单信息，后续不同阶段、不同管理部门均可依托模型和清单实现当前经营预算需求的数据提取；成本核算管理，在项目建设阶段，系统通过数据的采集、分析、预警、汇总和考核，实时对比预算成本实现超限预警机制；变更控制管理，通过成本管理模型关联变更信息，匹配变更审批、变更清单和生产过程等数据，快速传达变更信息，实时监控变更所造成的各类影响，避免不必要的损失。

图3 BIM+项目管理系统效果图

4.结语

BIM 具有多元化、参数化、集成化、智能化的特点，它能够实现工程项目实体实施和功能特征的数字化表达，对工程建设全生命周期各个阶段的数据、过程和资源进行动态捕获、表达和协调，完整描述建筑信息。将BIM 与项目管理融合，充分发挥工程数据集成、模型可视化以及跨时空、跨部门的应用，解决分布式、异构工程数据之间的一致性和全局共享问题，实现项目管理过程中动态的信息创建、数据计算、组合分析和管理共享，有利于参建各方对项目实施状况实时了解与监控，合理部署项目实施计划并满足项目管理精细化管理需求。平台化管理充分挖掘数据潜力，为决策提供多维的信息支撑，全面的监督和管理项目实施的关键要素，促进生产组织模式和管理方式的转型，提升各方面业务的管控精度和协同能力，势必对建设工程项目的管理思维产生深远的影响。