呂偉才 魯少虎 秦 凱 魏志鵬 田隴隴

(中建三局第二建設(shè)工程有限責任公司，武漢 430074)

引言

在項目總承包管理過程中，往往會遇到設(shè)計要求高、施工技術(shù)難度大、施工工期緊，參與單位多、交叉作業(yè)多，質(zhì)量、安全和綠色施工目標高等諸多難點需要克服的項目。這無疑加大了總承包企業(yè)在對操作工藝技能、工作高效協(xié)同、信息管理與準確共享傳遞和項目管理能力等方面要求。

針對以上要求，結(jié)合以往BIM 應(yīng)用實踐經(jīng)驗，將BIM 技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)、項目綜合管理系統(tǒng)等其他專業(yè)技術(shù)集成應(yīng)用，實現(xiàn)BIM 應(yīng)用從單業(yè)務(wù)向多業(yè)務(wù)集成應(yīng)用、單技術(shù)應(yīng)用向項目管理集成化應(yīng)用、單機應(yīng)用向基于網(wǎng)絡(luò)的多方協(xié)同應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，從而最大化BIM 應(yīng)用綜合價值，幫助項目管理者更好的進行施工管理。

1 工程概況

北京航天六院項目位于北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)河西區(qū)，工程地下2 層，地上11 層，筏板基礎(chǔ)，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑高度48.9m，總建筑面積約9 萬m2，總工期625 天。工程質(zhì)量目標為國家優(yōu)質(zhì)工程獎，安全目標為AAA 級安全文明標準化工地，綠色施工目標為全國建筑業(yè)綠色施工示范工程。北京航天六院項目交付使用后將是一幢集航天特種設(shè)備研發(fā)實驗室、分析室及檢測室的科研辦公樓，如圖1 所示。

圖1 項目效果圖

2 應(yīng)用分析

BIM 在國內(nèi)是從國家政策到建筑行業(yè)再到企業(yè)逐步推行的，而企業(yè)多以提高企業(yè)管理、生產(chǎn)效率、在建筑行業(yè)的綜合競爭力等方面入手予以推廣實施的。但BIM 應(yīng)用并不成熟，大部分企業(yè)基層人員并未從BIM 應(yīng)用中得到能給自己工作帶來的便利，有的甚至造成了工作量增加，從而導致其對BIM 應(yīng)用的積極性不高。基層人員的積極性不高，也就制約了企業(yè)BIM 推行的進度和BIM 應(yīng)用質(zhì)量。

針對國內(nèi)基于BIM 的總承包管理系統(tǒng)的缺失，結(jié)合項目工期緊，質(zhì)量、安全、綠色施工目標高的特點，北京航天六院項目選擇與中國建筑科學研究院合作共同研發(fā)了基于P-BIM 的總承包信息管理系統(tǒng)。確定了Project(項目分析)、Professional(專業(yè)分析)、Practice(實用模型)、Proprietary(專用標準)、Play-Well(用好模型)和Public(公眾BIM)，六個“P”為指導思想;以“聚合信息，為我所用”為核心的P-BIM 理論，為本項目BIM 實施理論依據(jù)及指導方針。

P-BIM 需求提出者亦是BIM 應(yīng)用實施者，從而能從源頭解決BIM 落地的問題，也從根本上解決了建設(shè)工程項目相關(guān)人員應(yīng)用BIM 積極性不高、推動緩慢的問題，并可達到BIM 應(yīng)用全員參與的目的。開工初期，從項目管理人員工作需求為出發(fā)點，明確各階段BIM 應(yīng)用需求，分階段建立BIM 模型數(shù)據(jù)信息。讓項目管理人員從BIM 系統(tǒng)中獲取所需數(shù)據(jù)信息來完成本職工作，再將所產(chǎn)生的信息反饋到BIM 系統(tǒng)中，以幫助其他人完成工作。通過P-BIM總承包管理系統(tǒng)將項目各參與方串聯(lián)起來，形成一個多方信息共享、數(shù)據(jù)互通的信息網(wǎng)絡(luò)，加強各參與方的協(xié)同工作能力，提高BIM 數(shù)據(jù)的利用率，避免重復工作，提高工作效率。

在確定各階段BIM 應(yīng)用范圍前，項目BIM 及深化設(shè)計部組織項目參建人員，對BIM 應(yīng)用和P-BIM理論進行了知識普及、講解與答疑，然后就各崗位日常工作對BIM 應(yīng)用的需求進行了探討，最終收集BIM 應(yīng)用的需求共計51 項。

通過對建筑行業(yè)BIM 應(yīng)用點的分析與研究，根據(jù)本項目自身特點及管理需求。項目明確了不同階段的BIM 專項應(yīng)用范圍，如表1 所示。

3 應(yīng)用探索

3.1 技術(shù)方面

云技術(shù)具有低成本、高性能、易管理等多方面的優(yōu)點，并能快速處理復雜BIM 業(yè)務(wù)產(chǎn)生的大模型、大數(shù)據(jù)等海量數(shù)據(jù)信息。

表1 BIM 專項應(yīng)用范圍

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)承擔底層信息感知、采集、傳遞、監(jiān)控的作用，實現(xiàn)虛擬信息化管理與實體環(huán)境硬件的有機融合。

施工現(xiàn)場環(huán)境復雜，項目參建人員移動性強，通過平板電腦、手機等移動設(shè)備可以隨時打開BIM模型進行質(zhì)量安全檢查、變更洽商等項目管理業(yè)務(wù)，滿足現(xiàn)場“機動式管理”。

BIM 技術(shù)不是孤立存在的，需要與以上先進技術(shù)結(jié)合，形成以BIM +數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、移動設(shè)備、“云”服務(wù)等為核心的項目信息管理系統(tǒng)，才能發(fā)揮更大價值，并服務(wù)于施工行業(yè)的核心業(yè)務(wù)——項目管理，提升管理效率，因此BIM 技術(shù)與項目管理系統(tǒng)集成應(yīng)用是項目總承包管理發(fā)展的必然趨勢。

項目搭建了BIM 私有云平臺，一是實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集成、統(tǒng)一管理，通過對模型數(shù)據(jù)的存儲和權(quán)限設(shè)置，可保證模型數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性;二是充分利用云計算功能，使得項目可以通過云計算技術(shù)解決因為模型信息量大而導致電腦運行緩慢或無法運行的問題，提高了大型模型集成運算能力;三是實現(xiàn)了模型數(shù)據(jù)信息的后臺交互和調(diào)用，服務(wù)器提供了一個大的平臺，將項目相關(guān)信息資料進行整理歸類，方便數(shù)據(jù)隨時調(diào)用，提高了工作效率。

3.2 管理方面

基于P-BIM 的總包管理系統(tǒng)包含圖紙管理、模型管理、變更管理、方案管理、計劃管理、質(zhì)量和安全管理、測量管理、試驗管理、資料管理和移動監(jiān)控管理十個模塊，將模型與圖紙關(guān)聯(lián)，將變更、方案、質(zhì)量安全等信息與模型相關(guān)位置關(guān)聯(lián)，從而更精準的把控項目，快捷地展現(xiàn)施工現(xiàn)場問題及信息，為施工提供便利，實現(xiàn)與現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)快速集成，利用手機隨時查閱、記錄，問題反饋與處理清晰，不再延遲(圖2)。

圖2 總承包信息管理移動端－PC 端系統(tǒng)集成

3.2.1 圖紙管理

將圖紙上傳至圖紙管理模塊與模型關(guān)聯(lián)，進行云端同步、實時共享，現(xiàn)場管理人員可通移動端實時看圖，指導施工。在收到圖紙版本變更后，上傳至圖紙管理模塊，即顯示為最新版圖紙，同時也能查詢舊版圖紙。通過圖紙管理模塊的實施，管理人員再也不用為圖紙版本是否有效而發(fā)愁，也不會因疏忽而錯誤指導現(xiàn)場施工。

圖3 問題管理模塊

3.2.2 模型管理

模型建立過程中，嚴格按照《項目BIM 建模標準》要求，進行構(gòu)件命名及參數(shù)填寫，這樣即規(guī)范了模型編碼，又復核了建筑構(gòu)件的相關(guān)參數(shù);為后期工程量的提取和模型集成應(yīng)用提供了有利條件，也達到了圖紙檢查的目的。除圖紙會審查出的183 項圖紙問題外，模型建立過程中另外發(fā)現(xiàn)28 項遺漏圖紙問題，通過P-BIM 總承包管理系統(tǒng)中的問題管理模塊(圖3)，直接將圖紙問題提交設(shè)計，及時進行有效溝通，將問題消化在施工前，避免了因圖紙問題造成的工期延誤、材料浪費和質(zhì)量缺陷，實現(xiàn)了BIM應(yīng)用多方聯(lián)動。

將各專業(yè)BIM 模型置于云端，項目各參建單位BIM 工程師可利用模型管理模塊，快速調(diào)取模型進行碰撞檢查(圖4)。生成碰撞報告后，利用問題管理模塊將碰撞問題反饋至云端，多方協(xié)同作業(yè)，提高了總承包管理協(xié)同工作能力及工作效率，也凸顯了BIM 應(yīng)用的協(xié)同性。

模型碰撞檢查無誤，經(jīng)多方審核簽字確認通過后，將終版模型上傳至模型管理模塊無誤模型子項，并將模型和相關(guān)圖紙關(guān)聯(lián)。責任工程師可現(xiàn)場下載所需模型，并用移動端實時查看模型(圖5)，輔助其理解施工方案、施工工序，同時便于給工人進行可視化交底。

圖4 模型管理模塊

3.2.3 變更管理

收到變更、洽商后，BIM 工程師首先將變更與模型相關(guān)位置關(guān)聯(lián)，并建立變更之后的新模型;資料工程師將變更、洽商上傳至變更管理模塊，并自動通知相關(guān)管理人員;現(xiàn)場責任工程師可隨時查看變更、洽商及變更前后的模型，根據(jù)要求指導現(xiàn)場施工，并實時更新實施狀態(tài);技術(shù)工程師可通過查看變更、洽商狀態(tài)，對現(xiàn)場管理人員進行監(jiān)督;造價工程師可通過變更、洽商狀態(tài)，及時辦理簽證，做到月結(jié)月清。

圖5 移動端模型查看

3.2.4 方案管理

將審批完成的方案上傳至方案管理模塊，并將其與相應(yīng)的方案模擬模型、影像文件等關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)云端同步、隨時查看。利用方案管理模塊，相關(guān)管理人員能提取相應(yīng)崗位所需信息。

結(jié)合施工圖和施工方案，對施工方案進行模擬，并將優(yōu)化后的最終方案，生成演示影像資料，用于方案可視化交底。自BIM 工作開始實施至今，項目BIM 及深化設(shè)計部，制作完成了進度計劃模擬、土方開挖模擬、深基坑支護方案模擬、基坑下人馬道預拼裝、防水卷材施工等影像資料(圖6、圖7)。項目方案交底及生產(chǎn)協(xié)調(diào)會，均已成功應(yīng)用BIM 模型和方案模擬影像資料，直觀地進行了技術(shù)交底和現(xiàn)場施工問題的協(xié)調(diào)，使項目參建人員對施工方案的了解更加直觀，現(xiàn)場問題分析及解決更加簡潔。

圖6 支護及地基清槽模擬圖

圖7 現(xiàn)場土方開挖實際效果

3.2.5 計劃管理

在總體進度計劃管控狀態(tài)下，各專業(yè)、各部門編制其相應(yīng)子計劃，經(jīng)多方協(xié)商通過后，上傳至計劃管理模塊，按計劃要求生成預警，如圖8 所示。計劃管理預警功能，可及時提醒、督促參建人員開展相應(yīng)工作，避免因單方工作延誤造成整體進度滯后。

圖8 計劃管理PC 端

3.2.6 質(zhì)量和安全管理

現(xiàn)場管理人員可通過質(zhì)量和安全管理模塊，隨時記錄并查看施工問題、質(zhì)量問題和安全問題，用于生產(chǎn)、質(zhì)量和安全例會整改任務(wù)分配、處罰及過程整改、復查和檢查驗收。

質(zhì)量安全管理模塊通過預先規(guī)定的編碼，可自動與相應(yīng)區(qū)域BIM 模型自動關(guān)聯(lián)，并可進行相應(yīng)問題的直觀顯示，將質(zhì)量安全問題予以曝光，獎罰分明，能更加有效的督促和提高參建人員的質(zhì)量、安全意識。通過質(zhì)量和安全管理模塊生成問題臺帳后，管理人員可通過問題類別、發(fā)生頻次等進行數(shù)據(jù)分析，并查找原因、制定措施，提高管理水平，避免事故發(fā)生。

3.2.7 測量管理

通過BIM 模型發(fā)布坐標控制點位坐標，利用移動終端遙控測量機器人放樣，實現(xiàn)測量、放樣單人操作，如圖9 所示。質(zhì)量工程師亦可利用測量機器人，結(jié)合移動終端快速進行軸線、標高復核及構(gòu)件控制線復核、組織驗收。

在BIM 平臺的基礎(chǔ)上開發(fā)和應(yīng)用了測量機器人施工放樣技術(shù)，極大地提升了施工的精確性。該測量機器人可采集現(xiàn)場建筑結(jié)構(gòu)信息，將現(xiàn)場情況以三維數(shù)據(jù)的形式反饋到BIM 模型中，優(yōu)化施工設(shè)計，減少施工錯誤;其次，利用機電專業(yè)的BIM 模型中的三維數(shù)據(jù)信息，進行現(xiàn)場機電管線和設(shè)備安裝精確高效的定位放樣，從而優(yōu)化施工流程;第三，利用測量機器人采集施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過實測數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)的對比，可以實現(xiàn)輔助施工驗收，確保施工成果的質(zhì)量水平達到設(shè)計要求。

圖9 現(xiàn)場測量、放樣、點位復核

3.2.8 試驗管理

通過計劃管理模塊預警提醒功能，物資工程師根據(jù)模型提取的物資計劃總量，組織物資進場，利用資料管理模塊填寫物資進場驗收單，一鍵推送、實時通知相關(guān)人員參與物資進場驗收。在自檢合格進場后，由試驗工程師組織相關(guān)人員進行物資見證取樣并送檢。待出具試驗報告數(shù)據(jù)后，若合格則反饋試驗報告數(shù)據(jù)至資料管理模塊，用于現(xiàn)場施工資料制作及物資試驗情況管控，并生成試驗臺帳。若不合格，則第一時間通知項目經(jīng)理和部門主管，組織物資退場，并對供應(yīng)商予以警告，最大程度的保證了工程材料質(zhì)量。利用試驗管理模塊，配合計劃管理模塊和資料管理模塊可使用實現(xiàn)多專業(yè)、多崗位協(xié)作及數(shù)據(jù)共享。

同時試驗管理和資料管理模塊均可通過預先規(guī)定的編碼，自動與相應(yīng)區(qū)域BIM 模型自動關(guān)聯(lián)，并可進行相應(yīng)區(qū)域所涉及試驗、資料種類、數(shù)量和狀態(tài)的顯示，使試驗和資料管理自動化、直觀化、可視化。

3.2.9 資料管理

項目管理人員可利用資料管理模塊，進行相應(yīng)崗位資料制作，并對共性數(shù)據(jù)共享互用，保障資料內(nèi)容交圈。通過P-BIM 總承包管理系統(tǒng)中試驗管理、質(zhì)量和安全模塊，快速提取試驗報告數(shù)據(jù)、實測實量數(shù)據(jù)、現(xiàn)場驗收和工藝質(zhì)量情況照片，進行資料制作。

3.2.10 移動監(jiān)控

項目管理人員可利用移動攝像頭、特殊區(qū)域攝像頭、門禁系統(tǒng)和現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備，隨時對現(xiàn)場人員值班情況、現(xiàn)場各工作用工量、現(xiàn)場進度情況、現(xiàn)場違規(guī)操作情況、遠程驗收、揚塵監(jiān)控和現(xiàn)場PM2.5 數(shù)值的查看和管控。第一時間了解現(xiàn)場情況，保障現(xiàn)場管理可控，質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)。

4 結(jié)語

航天六院項目在BIM 實施策劃階段，經(jīng)過精心組織、科學調(diào)研，編制了BIM 實施策劃、BIM 管理手冊、BIM 建模標準、BIM 成果交付標準、基于P-BIM總承包信息管理系統(tǒng)信息交換標準等指導文件，為項目BIM 工作的順利進行提供有力保障。同時，項目利用基于P-BIM 的總承包信息管理系統(tǒng)，將BIM與互聯(lián)網(wǎng)、項目管理系統(tǒng)進行有效集成，將項目參建人員聯(lián)系起來，達到了“聚合信息、為我所用”的P-BIM 核心思想預期，真正意義上實現(xiàn)了全員參與、信息共享、數(shù)據(jù)互通的目的。整體提升了項目總承包管理能力，并為后續(xù)項目總承包信息管理系統(tǒng)的實施提供實踐性的參考案例。

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