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目前, 中國已經成為世界上發展速度最快的建筑市場之一[1]。2017年上半年, 全國建筑業企業完成建筑業總產值85871.09億元, 同比增長10.86%, 高于2016年全年7.09%的增速水平[2]。在我國的建筑行業中, BIM技術是一種高速發展的信息管理應用技術, 多用于以計算機技術作為基礎, 為實現多維建筑模型的建立, 并基于BIM技術能夠直觀地將各種建筑信息加以展示?；贐IM技術的各類工程軟件也在不斷的完善并日益普及, 但BIM技術在建設工程項目管理的應用過程中還存在著不少問題與困難亟待解決。

建筑業一直管理粗放、效率不高, 最重要的原因之一就是建筑業信息化水平較低。目前, 我國建設工程項目的信息流傳遞方式仍然以傳統的紙介質、電話、郵件、快遞、協調會等形式為主, 既增加了溝通的成本, 又需要花費大量的人力資源進行協調, 不可避免的會造成信息傳遞效率低下、更新不及時、信息交流障礙甚至數據丟失等不良影響[3]。此時, 使用傳統的建設工程項目管理模式往往就會因為信息質量的低下造成進度的拖延乃至成本的浪費等多方面影響。根據美國國家BIM標準 (NBIMS) 在《美國國家BIM標準》書中第一版序言所列:即使在信息化程度較高的美國, 2008年全美的建筑工程總產值為1.288萬億美元, 而同時據美國的建造業學會估計, 建筑行業的無價值工作或浪費高達57%, 這意味著該行業每年浪費可能超過6000億美元[4], 而同期美國的制造業的同類數據僅占總產值的26%, 兩者相差約31%, 可謂浪費驚人[5]。

我國住房和城鄉建設部在2016年制定的《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》指出:建筑業信息化是建筑業發展戰略的重要組成部分, 也是建筑業轉變發展方式、提質增效、節能減排的必然要求。要求在“十三五”期間, 全面提高建筑業信息化水平, 著力增強BIM、大數據等信息技術集成應用能力[6]。

因此, 基于BIM技術的建筑工程項目信息流管理, 一方面順應BIM技術在建筑業的高速發展, 對提高建設工程項目的信息流管理效率, 促進建筑業的信息化發展水平, 響應國家提質增效、節能減排的號召有著非常積極的意義。

建設工程項目的建設周期往往比較長, 在全壽命周期內需要業主、設計、施工、供應商等多家單位相互密切的信息交流 (圖1) , 而且各家單位之間的信息交流工作經常是同步進行的。因此, 信息流的同步性、一致性非常重要。

而對于使用傳統的工程管理方式來說, 由于信息流的創建、傳遞與共享沒有一個統一的平臺, 使得不同階段、不同專業人員大多是基于本專業、甚至是進行單機化、本地化的信息管理, 從而缺乏有效的信息集成與信息關聯, 導致項目各階段各單位缺乏協同合作, 最終因為低質量的信息流造成多方面影響。舉例來說, 因業主決定采用新技術方案而改變了其中部分工藝, 更新圖紙的信息流僅傳遞到了設計單位而未同步傳遞到施工單位與供應商, 就會因施工單位與供應商仍遵循舊的信息流造成項目管理現場的返工乃至退貨, 進而導致工期延誤及成本增加。

BIM技術的研究最早起源于美國, 受1973年全球石油危機的影響, 美國全行業都在考慮行業效益的問題, 為便于實現建筑工程的可視化和量化分析, 意圖提高工程建設效率, 1975年“BIM之父”Charles Eastman教授創建了BIM理念。經過多年發展, 針對建筑行業的特點, 美國標準協會提出了BIM的定義:BIM是一個建設工程項目物理和功能特性的數字表達形式;BIM是一個開放的、共享的知識資源, BIM技術在建設工程項目的任何階段都可以為各參與方提供技術支持和協同作業幫助[4]。

BIM技術是以建筑項目中的各類數據為基礎, 通過三維虛擬仿真建筑物的真實信息, 描述工程項目全過程邏輯關系的一種創新工具及生產方式, 是信息化技術在建筑業的直接應用。BIM技術主要具有以下4個方面的應用特點:可視化 (Visualization) 、模擬性 (Simulation) 、協同性 (Collaboration) 、現實化 (Realization) 。

BIM技術將實物以三維圖形方式進行展示, 比如外形、尺寸、特性等等各類參數, 實現通常意義上的“所見即所得”, 尤其能夠直觀的顯示信息模型的實時情況, 方便使用者隨時調整以及互動交流。

BIM技術以參數形式表現信息模型, 在操作端顯示參數特性的同時具有計算機通用的運算能力及操作能力, 并且在加入4D信息 (3D+time) 后可以進行流程或演變過程的模擬, 以使操作人員提前觀察流程結果。

BIM技術信息平臺是基于信息共享理念建立的, 信息的收集、傳遞、集成、更新、發布共享等工作在項目的任何階段都可以為項目協作單位提供技術支持。

BIM技術的本質是為便于實現建筑工程的可視化和量化分析, 意圖提高工程建設效率, 因此, 對建設工程項目全壽命周期的各類信息進行集成管理, 能夠有效提高建設工程項目管理效率。

根據建設工程項目的特點, 通過BIM技術建立一個信息流集成與共享的信息平臺, 將建設工程全壽命周期內各參與單位之間的信息流進行收集、篩選、標準化、發布、更新以及存檔等各種管理措施, 提高信息流的傳遞效率、減少信息流失現象進而避免信息孤島的形成。

建設工程項目往往參與方眾多, 涉及到各個專業的方方面面, 比如土建專業的混凝土一項原材料內容所產生的信息流就有以下數個方面:

(1) 與業主單位有關的工期、成本等;

(2) 與設計單位有關的材料種類、標號強度等;

(3) 與施工單位有關的工期、工藝、養護期等;

(4) 與監理單位有關的質量、檢查記錄等;

(5) 與供應單位有關的產量、供應周期等;

(6) 與運營單位有關的質量事故報告、整改報告、隱患處理方案等。

各單位工作方式、職能、側重點不同, 又在同一平臺上相互傳遞信息, 需要進行數據庫的標準化建設與管理, 以滿足不同專業、不同職能的BIM技術人員的使用需求。

基于建設工程項目的特點, 信息流管理系統功能分區如圖3。

包含各單位本地化數據、單機數據、記錄、傳感器、自動信號等各類信息流的自動采集與人工錄入, 形成基礎數據上傳到服務器端。

服務器端根據上傳數據的內容依據關聯性與時效性等標準進行篩選和驗證, 將無效數據剔除后依據標準化數據格式進行轉碼處理, 形成數據統計報表及分析報告, 記入系統日志。

(1) 進行標準化處理的信息流數據存檔在服務器端的數據庫中, 由專業技術人員進行維護, 主要維護內容包括信息流數據的關聯性檢查, 建立或更新數據關系模型, 并將數據關系模型融入到整個信息流管理系統中。

(2) 對各單位的信息調用權限進行管理, 如設計單位可以創建、修改、刪除信息及發布通知等;業主單位可以發布通知、查閱信息、召開臨時線上會議等。

(1) 根據建設工程項目的進展情況, 模擬各項信息模型的流程情況并在預設的流程節點上形成數據模型, 將適宜的信息流數據發布給相關的單位, 以確保能夠及時銜接上下的各項管理程序, 避免項目管理脫節或失控。

(2) 將服務器端的數據進行權限范圍的共享, 方便各單位臨時調用所需信息資源。

(3) 在項目結束后停止信息模型的流程模擬, 存檔全部數據形成完整的信息流模型, 將各類異常信息存檔記錄并逐項展示。

在服務器端的二次開發程序接口中, 根據項目的需求開發各類管理應用, 比如施工資源調整、項目驗收實測數據記錄、材料設備排產安排等, 以滿足項目管理需要。

某建設工程項目, 建筑面積約270000m2, 地上33層建筑15棟, 地下2層停車場, 業主單位要求建設周期非常緊張, 且需要分批次分區域進行交付, 給項目管理工作造成了非常大的困難。

根據業主單位要求, 項目管理團隊組建了BIM小組, 將滿足建設周期要求的總施工進度計劃錄入到信息流管理系統中形成信息化數據模型, 詳細的分解出了諸如項目設計階段的圖紙需求、項目施工階段的物資勞動力供應安排、各分包單位的進場時間要求、工程里程碑事件、項目竣工階段的報建報驗環節等各種信息流形成項目管理備忘錄, 根據各單位的職責劃分推送到各自移動端APP內容中周期性進行更新與提示。

此舉將傳統意義上的平面抽象計劃轉換為了三維空間內的直觀展現, 為項目管理團隊提前規劃并展示出了工作重點以及關鍵內容, 大大減少了無用工作、重復工作, 提高了各單位之間溝通效率, 降低了協調成本, 使項目管理水平得到了大幅提升, 收益明顯。

信息化數據模型包含大量信息流的詳細數據, 為項目管理團隊進行可視化管理操作提供了數據基礎。模型內的任意一條信息流均與相關單位、專業、管理/執行人員、時間/有效期、數量、價值/成本、重要程度、執行情況、問題等內容進行關聯, 并對同類信息流形成統計報表以便于管理操作。

有計劃就會有變更, 對于持續時間非常久的建設工程項目來說, 變更都是無法避免的, 例如業主單位在項目建設期內變更了開發要求, 將最后5棟樓的毛坯交付標準改為了精裝修交付標準, BIM小組及時更新了信息并將新的信息流推送到了各相關單位, 并根據調整后的信息模型提出了具體的要求:設計單位的精裝修圖紙提供節點、裝修單位的招標及進場需求、現有施工界面的劃分調整及已完成施工界面的界定等。此舉既滿足的業主單位的開發要求, 又避免了因返工造成的成本增加及工期延誤等。

所以, 需要有專人對整個項目的信息模型進行維護, 一方面可以減少各單位將同一種變更信息數據錄入系統的重復工作, 同時能夠將變更及時錄入項目信息流管理系統修正系統偏差或者錯誤。

項目地下室即將開始二次結構施工, 信息流管理系統按計劃推送“按期開始安排地下室排風機設備的排產計劃”要求, 但系統最終提示“采購單位未及將排產計劃提上日程”并進行預警。項目管理小組通過信息流管理系統反饋的預警信息發現采購部門在招標過程中出現了問題, 隨即安排采購及成本部門加班確定中標單位并及時安排加急訂單, 最終確保風機設備按期到場進行安裝。

通過信息流的傳輸, 可以模擬項目管理流程中所面臨的各類場景及困難狀態, 有助于項目管理團隊進行直觀的剖析, 將解決問題的措施精準落實到執行單位個人身上, 能夠有效的提高項目管理精細化水平。

信息流管理平臺集成了項目從立項開工建設到竣工交付運營期間全項目各時間段各單位所產生的全部信息流, 并存檔于平臺數據庫中與相關的專業項目、單位等進行關聯, 以備運管單位檢查管理或為積累經驗滿足后續類似工程項目的借鑒。

BIM技術的開放與共享, 為建設工程項目的信息流提供了非常合適的集成管理平臺。通過信息流管理系統, 能夠有效的降低溝通成本, 提高信息流的傳輸效率, 減少信息失真情況, 避免“信息孤島”現象的出現, 將信息流與管理措施緊密結合起來, 形成統一的管理體系, 最終提高建設工程項目的管理效率。