陳麗娟，駱漢賓，辛宏妍

(華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

基于BIM的大型博覽項目全壽命周期管理平臺開發(fā)與應(yīng)用

陳麗娟，駱漢賓，辛宏妍

(華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

由于大型公共項目具有建設(shè)周期長、資金投入大、管理難度大、社會影響大、側(cè)重項目綜合效益等特點，如果項目失敗，將帶來沉重的財政負擔(dān)。因此有必要對其進行全壽命周期的集成管理，監(jiān)控大型項目的設(shè)計、施工、運營的每一個環(huán)節(jié)。針對大型博覽項目的特點引入BIM(建筑信息模型)，從傳統(tǒng)二維轉(zhuǎn)向以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的三維協(xié)同方式，通過開發(fā)基于BIM技術(shù)的大型項目管理平臺，為博覽項目提供高效、便利的管理工具。本文提出了基于BIM的大型博覽項目全壽命周期項目管理平臺的理論架構(gòu)以及具體實施規(guī)劃，并描述其應(yīng)用實例。通過創(chuàng)建基于BIM技術(shù)管理平臺，為大型博覽項目的管理者提供了信息化的項目管理工具。在項目整個建設(shè)過程和運營過程中實現(xiàn)工程信息的高度共享，提高項目總體管理水平。

BIM;3D;全壽命期;管理平臺

大型公共項目不僅在我國基本建設(shè)投資中占有很大的比重，而且部分大型公共項目還關(guān)系到國計民生。到2010年為止，我國固定資產(chǎn)投資中有13萬億人民幣的投資是基本建設(shè)投資，占固定資產(chǎn)總投資的65%。隨著我國實施積極的財政政策，大型公共項目投資額急劇增長，所以對提高大型公共項目的管理水平提出了更高的要求。據(jù)統(tǒng)計，90%的國外建筑公司用軟件管理項目，相比較我國這一數(shù)據(jù)不足10%［1］。構(gòu)建一個全壽命周期的管理平臺成為迫切需要解決的問題。

大型公共項目與普通的建筑項目相比較在管理上有其難點和特殊性。

(1)投資大，周期長

一些像公路、鐵路、橋梁等項目，具有投資大，建設(shè)周期長且投資回收周期更長的特點。較長的投資回收周期增加了項目在全壽命周期中的風(fēng)險，這就要求嚴(yán)格控制項目的進度和投資，防止工期的延誤、投資失控和質(zhì)量等問題。

(2)項目參與各方管理協(xié)調(diào)難度高

大型公共項目因其項目規(guī)模大，在全壽命周期不同階段中有多個專業(yè)的參與，在專業(yè)內(nèi)部和不同專業(yè)之間大量的信息交互，若信息不能及時在不同專業(yè)之間交互及傳遞，將在協(xié)調(diào)和管理方面產(chǎn)生困難，若前一項目階段累積的信息不能有效地傳遞和利用到下一階段則管理效率將會下降，從而影響項目的進程和質(zhì)量［2，3］。

(3)社會影響大

大型公共項目與人的生活息息相關(guān)，是社會輿論關(guān)注的焦點。大型公共項目一旦出現(xiàn)危機，將會引起多方的廣泛關(guān)注，產(chǎn)生不良的社會影響［4］。

(4)以綜合效益為目標(biāo)

大型公共項目的投資出發(fā)點是追求經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益等綜合統(tǒng)一效益而不是單一的經(jīng)濟效益。對于公共項目的研究已經(jīng)打破了原有的局限，研究方法轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄐ院投康慕Y(jié)合，研究對象從客體研究轉(zhuǎn)變到探索主體的行為，組織層面的優(yōu)化和社會風(fēng)險研究［5］。

大型博覽項目作為大型公共項目中的一部分，在項目管理上除了具備上述特點，還有其自身的特殊性。

(1)大型博覽項目在運營階段對安全有更高的要求。運營階段舉辦不同類型的展覽，人群行進路線固定，人群引導(dǎo)路線設(shè)計不固定，路線設(shè)計不合理，人群流量的控制不到位容易引發(fā)安全事故。

(2)大型博覽項目同時容納的人更多，單位面積上的人口密度更大，對安全預(yù)警要求更迅速，對緊急事故發(fā)生的應(yīng)急預(yù)案的制定要求更完善。

(3)大型博覽項目不僅作為一個公共建筑而存在，博覽項目的建設(shè)目的不僅是為了更好地服務(wù)公眾，而且是為了盈利，以維持大型博覽項目長期穩(wěn)定的運營。

1 大型公共項目BIM應(yīng)用優(yōu)勢分析

目前德國是世界第一大會展強國，德國展覽總面積達到240多萬平方米。與國外的先進博覽國家相比較，我國的大型博覽會展館業(yè)起步較晚，并且對大型博覽項目缺少集成和全壽命周期的管理，造成了大量的投資浪費。1998年澳大利亞悉尼大學(xué)Ali Jaafari博士等人借鑒并行建設(shè)的思想提出了全壽命項目管理的概念，2000年英國Salfold大學(xué)自動化和集成化建筑研究提出了應(yīng)用于高速公路的全壽命周期管理模型。研究應(yīng)用于大型博覽項目的全壽命周期的管理平臺成為迫切需要解決的問題。

大型博覽項目作為大型公共項目的一種，既存在上述傳統(tǒng)的投資、工期、協(xié)調(diào)問題，也存在博覽項目特有的公共安全、綜合效益問題。針對大型博覽項目的以上特點，運用BIM的技術(shù)優(yōu)勢有以下四個方面:

(1)降低項目風(fēng)險

在設(shè)計階段通過三維可視化設(shè)計檢查圖紙中潛在的錯誤，降低大型博覽項目的設(shè)計風(fēng)險，保證施工的順利進行。此外，運用BIM的4D功能仿真模擬施工過程，預(yù)判施工資源在時間與空間上的需求，制定相應(yīng)計劃，尤其是減少大型博覽項目中存在的工程拖延、投資失控等問題。

(2)促進多專業(yè)協(xié)同工作

利用BIM模型進行多專業(yè)三維協(xié)同設(shè)計，各專業(yè)工程師通過可視化模型準(zhǔn)確展示空間設(shè)計意圖。各專業(yè)在全壽命周期共享同一套數(shù)據(jù)，保證了信息的統(tǒng)一性并且最大化地利用大型博覽項目設(shè)計、施工階段的信息，為大型博覽項目后期運營和管理提供支持。

(3)提高應(yīng)急反應(yīng)速度和效率

大型博覽建筑具有體積大、空間高、人員密集等特點，一旦出現(xiàn)危機，很容易造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。將集成在BIM模型中的基礎(chǔ)工程信息用于運營階段的設(shè)備應(yīng)急以及人員應(yīng)急疏散等，快速解決突發(fā)狀況，保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

(4)提高綜合效益

大型博覽項目在運營階段，運用BIM技術(shù)的可視化功能，通過模擬的圖片、視頻等方式利用網(wǎng)絡(luò)等途徑動態(tài)更新和發(fā)布博覽信息。為公眾提供詳細和及時的博覽信息，增加公眾參與度。另外BIM技術(shù)還可以支持商業(yè)空間的經(jīng)營管理，可產(chǎn)生良好經(jīng)濟及社會效益，實現(xiàn)大型博覽項目的可持續(xù)發(fā)展。

1．1 BIM概述

BIM的出現(xiàn)并非偶然，根據(jù)美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)的資料，建筑業(yè)的無效工作(浪費)高達57%，比制造業(yè)高出31%。如果建筑業(yè)通過技術(shù)升級和流程優(yōu)化能夠縮小與制造業(yè)在這一數(shù)據(jù)上的差距，我國固定資產(chǎn)中基本建設(shè)投資規(guī)模13萬億人民幣，以美國建筑科學(xué)研究院的資料來進行測算，通過提升技術(shù)、優(yōu)化流程和管理水平可以至少節(jié)約1．86萬億元的建設(shè)投資。

BIM是基于開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將建筑項目的結(jié)構(gòu)信息和功能特征數(shù)據(jù)化，參數(shù)化。把建筑信息模型相關(guān)的數(shù)據(jù)信息集成在一個連續(xù)的應(yīng)用程序中，允許不同的專業(yè)人員在不同的壽命周期階段對信息進行獲取、修改等操作。BIM是通過共同的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，集成工程項目在全壽命周期相關(guān)的數(shù)據(jù)信息模型［6］。

1．2 BIM技術(shù)應(yīng)用于大型公共建筑的優(yōu)勢

BIM技術(shù)已被運用于大型項目設(shè)計、施工、運營管理等多個方面。因設(shè)計原因而發(fā)生的質(zhì)量事故，占公用建筑總體質(zhì)量事故的41%，對于大型公用建筑設(shè)計階段風(fēng)險因素分析顯得格外重要［7］，BIM設(shè)計工具把建筑信息參數(shù)化，為構(gòu)建全壽命周期的項目管理平臺提供了技術(shù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)了信息的共享和基于數(shù)據(jù)的管理［8］。BIM信息的創(chuàng)建、共享技術(shù)為項目的設(shè)計、施工、采購等專業(yè)隊伍提供了一種有效的溝通方式，使不同專業(yè)更容易達成一致的決策，提高了工程管理的效率［9］。這些數(shù)據(jù)信息的使用有助于管理人員在工程項目全壽命期內(nèi)，宏觀和綜合考慮項目建設(shè)在不同階段的各方面問題，使得工程項目的總體利益達到最優(yōu)［10］。在建筑不同的階段，管理是多方面、多樣化的，管理的工具也是多種多樣的，如CAD繪圖軟件、建筑物理性能分析軟件、項目管理軟件、設(shè)施管理軟件、基于WEB的溝通平臺等等，這些來自不同供應(yīng)商的軟件有著各自的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)［11］。目前許多工程管理方面的軟件都采用IFC格式作為BIM的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)數(shù)據(jù)采用IFC格式輸出時，其他采用IFC為數(shù)據(jù)格式的工程管理軟件就可以直接實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理［12］。BIM軟件的成熟發(fā)展和數(shù)據(jù)方面的強大集成優(yōu)勢，使更多的項目管理軟件結(jié)合BIM在數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢，形成全壽命周期管理中的不間斷信息流［13］。建筑全壽命周期信息管理平臺是以IFC為數(shù)據(jù)格式的BIM數(shù)據(jù)集成的項目管理平臺作為支撐［14］。有學(xué)者提出，基于BIM的全壽命周期管理，構(gòu)建了集成的數(shù)據(jù)庫，使各專業(yè)可在BIM平臺上協(xié)同工作［15～17］。

根據(jù)GB50068-2001《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》，運營周期為50年或100年。按照建設(shè)周期5年計算，運營周期為建設(shè)周期的9～19倍，因此更應(yīng)充分利用設(shè)計及施工產(chǎn)生的信息，注入到運營階段形成全壽命周期的項目管理系統(tǒng)。

然而尚未有學(xué)者提出基于BIM技術(shù)的大型博覽項目管理平臺具體如何構(gòu)建，如何將此平臺運用在項目的整個生命階段，以及各階段具體發(fā)揮的作用。為解決這一問題，本文提出建立基于BIM的大型博覽項目全壽命周期管理平臺的構(gòu)想，增加了信息互通性，解決了傳統(tǒng)CAD圖紙在上游專業(yè)完成后將信息以“拋過墻”的方式傳遞給下一專業(yè)，CAD圖紙中包含的信息不能被系統(tǒng)自動識別，降低了信息利用效率，增加了重復(fù)勞動，使信息不能及時傳遞和利用?；贐IM的大型博覽項目全壽命期管理平臺開發(fā)與應(yīng)用實現(xiàn)了模型的參數(shù)化，提供了人工和計算機的同時可讀性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在計算機中的自動分析。

基于BIM的大型博覽項目全壽命周期管理平臺的構(gòu)想將項目的各個階段信息加以集成，通過開發(fā)項目設(shè)計管理、施工管理、運營管理模塊，利用軟件工程技術(shù)來實現(xiàn)建筑可視化、資源共享、操作簡便高效，達到減少工程變更、方便運營管理的目的，提高大型博覽項目的全壽命周期的管理水平。

2 技術(shù)路線

本文主要討論基于BIM的大型博覽項目全壽命期管理平臺的構(gòu)建。第一部分闡述了大型博覽項目全壽命周期管理存在的難點及問題和BIM應(yīng)用于大型博覽項目的優(yōu)勢，提出研究構(gòu)建基于BIM的大型博覽項目全壽命期管理平臺的必要性。第三部分詳細指出大型博覽項目平臺構(gòu)建的BIM詳細的實施規(guī)劃。搭建了基于BIM的大型博覽項目的全壽命周期管理的設(shè)計、施工、運營三個管理子平臺。第四部分以武漢國際博覽中心為實例分析驗證了基于BIM的大型博覽項目全壽命周期管理平臺在以下幾方面的應(yīng)用:

(1)設(shè)計階段的交通組織路線分析，檢查設(shè)計方案各出入口視角和標(biāo)識是否清晰，通過分析疏散模擬的結(jié)果合理優(yōu)化路線和展位的布置。

(2)設(shè)計階段的結(jié)構(gòu)、管道、電器三個專業(yè)碰撞檢測，自動檢測并定位沖突發(fā)生的位置，避免了施工中的返工等問題。

(3)運營階段的空間管理優(yōu)化了展館空間的劃分，科學(xué)地管理廣告資源和展位資源。

(4)運營階段的設(shè)備應(yīng)急管理，在設(shè)備發(fā)生故障的時候，定位故障位置，提高了解決問題的效率。

應(yīng)用基于BIM的全壽命周期管理系統(tǒng)，降低了在大型博覽項目的設(shè)計和施工階段的多項目之間的管理協(xié)調(diào)難度，加快了信息的交互，縮短了工期，提高了項目的質(zhì)量，從整提上降低了項目的風(fēng)險。在運營階段的設(shè)施快速報修管理，展位和廣告的預(yù)定和后期管理，提供了更好的運營和服務(wù)質(zhì)量。

3 開發(fā)平臺的構(gòu)建

3．1 平臺架構(gòu)

本文針對大型博覽項目的管理難點，構(gòu)建基于BIM技術(shù)的全壽命周期管理平臺，對工程項目設(shè)計、施工、運營進行全方位精細化管理。充分利用前期設(shè)計信息建立的BIM模型信息，進行建設(shè)階段的管理，并在此過程中不斷積累設(shè)計、施工階段的信息，用于后期運營管理。在此過程中，這些信息將動態(tài)表現(xiàn)在三維界面上，用戶通過不同的登陸權(quán)限調(diào)用這些信息。如圖1所示，此平臺體系結(jié)構(gòu)分為用戶界面層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)訪問層、數(shù)據(jù)庫四大部分。

圖1 基于BIM的系統(tǒng)框架

(1)用戶界面層

主要負責(zé)與終端用戶進行交互，通過賦予不同用戶權(quán)限，使用戶在其規(guī)定權(quán)限內(nèi)操作。項目管理人員可通過用戶登錄進行數(shù)據(jù)錄入、查詢、修改等操作，公眾可通過公眾網(wǎng)入口參與網(wǎng)上博覽項目。在本系統(tǒng)中，本層以Web Form界面實現(xiàn)。

(2)應(yīng)用層

將全壽命期管理平臺根據(jù)使用對象分為公眾服務(wù)平臺與管理平臺。管理平臺按照項目進展階段分為設(shè)計管理平臺、建設(shè)管理平臺、運營管理平臺，具體功能見圖3。

(3)數(shù)據(jù)訪問層

主要負責(zé)與數(shù)據(jù)庫進行通訊，完成業(yè)務(wù)邏輯層發(fā)出的各項數(shù)據(jù)操作指令，并將處理結(jié)果返回給業(yè)務(wù)邏輯層。

(4)數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)來源分兩部分，即BIM模型數(shù)據(jù)以及外部數(shù)據(jù)，同步項目開展持續(xù)動態(tài)更新。BIM模型數(shù)據(jù)包括幾何形狀、位置、材質(zhì)、約束關(guān)系等信息，外部數(shù)據(jù)包括進度信息，視頻、圖片等異構(gòu)信息。這些數(shù)據(jù)均保存在數(shù)據(jù)庫中，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和集中動態(tài)管理。

3．2 BIM實施規(guī)劃

由于BIM技術(shù)的應(yīng)用是一系列專業(yè)的整合，是一種全新的工作方式，對專業(yè)技能以及準(zhǔn)確性要求高，需在前期對BIM進行有效的實施規(guī)劃以保證項目順利進行，使BIM的應(yīng)用發(fā)揮最大價值。參考美國Building SMART聯(lián)盟提出的《BIM項目實施計劃指南》制定此BIM平臺的實施規(guī)劃，包括項目需求、建模規(guī)則、工作流、BIM工具、輸入輸出文件格式等規(guī)劃，并在項目實施過程中與參與各方的交流中完善規(guī)劃。具體規(guī)劃內(nèi)容如表1所示。

表1 BIM實施規(guī)劃主要內(nèi)容

應(yīng)用BIM技術(shù)首先需要建立BIM模型，在信息模型的基礎(chǔ)上開發(fā)項目全壽命周期管理平臺，支持BIM技術(shù)在項目各階段的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)賦予相應(yīng)參數(shù)，按詳細程度要求創(chuàng)建圖形。在模型數(shù)據(jù)輸入完成后，對其進行分析、調(diào)用支持集成平臺的可視化管理、專業(yè)分析、人員疏散、消防排煙以及設(shè)備應(yīng)急等功能模塊。

3．3 BIM建模

針對BIM實施規(guī)劃中的應(yīng)用目標(biāo)以及項目管理需求，如設(shè)備應(yīng)急、人員疏散、性能分析、施工模擬等，提出相應(yīng)建模深度及要求，建立賦予相應(yīng)幾何、位置、材質(zhì)、型號等屬性信息的BIM模型，支持平臺管理功能。以武漢博覽中心項目為例，武漢博覽中心一期項目BIM應(yīng)用目標(biāo)為服務(wù)運維階段，建立的模型重點表達建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)主要構(gòu)件的位置、尺寸，形成展館建筑的空間信息，便于運維中的空間管理。加入機電設(shè)備、綜合管線的位置、類型、型號、形狀等信息，在運營階段能夠及時找到設(shè)備應(yīng)急方法，確定對管線進行檢修維護作業(yè)周期，形成操作指南。具體建模內(nèi)容如表2所示。

表2 各專業(yè)主要建模內(nèi)容

美國建筑師協(xié)會(AIA)為規(guī)范BIM參與方及項目各階段的界限，在其2008年發(fā)布的文檔E202中定義了LOD(Level of Development)的概念，將構(gòu)件設(shè)計深度由粗到細分為5個等級，如表3所示。此處形成的BIM模型信息以及與其對應(yīng)的外部信息將作為底層數(shù)據(jù)儲存在數(shù)據(jù)庫中。

表3 詳細程度說明

3．4 管理平臺功能設(shè)計

項目管理平臺的核心為應(yīng)用層，按照應(yīng)用對象不同分為公眾平臺以及項目管理平臺以滿足不同參與者對項目的需求。按照項目進展的不同階段，將項目管理平臺劃分為三大子平臺。設(shè)計管理子平臺功能包括設(shè)計階段的方案比選、變更管理、設(shè)計檢查;施工管理子平臺功能包括施工階段的進度、成本、質(zhì)量、安全管理;運營管理子平臺功能包括運營階段的交通組織、人員疏散、空間管理、設(shè)備應(yīng)急(圖2、表4)。

圖2 項目管理平臺架構(gòu)

表4 項目集成管理平臺功能架構(gòu)

3．4．1 設(shè)計管理子平臺

(1)方案比選

提供各種專業(yè)應(yīng)用性能分析，如舒適度、能耗、低碳、應(yīng)急預(yù)案等。應(yīng)用各類專業(yè)分析模型與工具，在已建立的BIM模型上進行各種應(yīng)用分析，例如空氣齡、熱舒適度、自然通風(fēng)、照度遮陽、噪聲、可視度分析、能耗分析等。在設(shè)計時考慮運營期的便利性與節(jié)能性，最大化優(yōu)化建筑性能，減少博覽項目建成后所帶來的能耗需求。

(2)變更管理

博覽項目涉及專業(yè)多，相互交叉，不易協(xié)調(diào)，利用BIM參數(shù)化設(shè)計流程，使得某一處的修改可以及時反饋在整個模型上，通過與中心文件同步保持文件同步更新以達到多專業(yè)協(xié)同的目的。完成變更標(biāo)記及統(tǒng)計分析，統(tǒng)籌設(shè)計變更帶來的影響。

(3)設(shè)計檢查

將設(shè)計模型進行三維管線的碰撞檢查，對于管線排布復(fù)雜的大型博覽項目，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤損失和返工，優(yōu)化凈空，優(yōu)化管線排布方案，避免由于設(shè)備管線碰撞等引起的拆裝、返工帶來的大量浪費。

3．4．2 施工管理子平臺

利用設(shè)計階段積累的信息，將BIM模型進一步應(yīng)用于工程管理，保證信息的連續(xù)性和一致性，在施工管理方面BIM有以下應(yīng)用:

(1)方案預(yù)演

應(yīng)用BIM模型，根據(jù)施工組織設(shè)計的施工方案，將BIM模型與進度計劃鏈接形象地展示項目的建造過程，觀察項目的進展情況，支持工程會議及專業(yè)化的各類工程交底工作。在工程施工中，利用可視化4D模型使參建人員直觀理解進度計劃的重要節(jié)點。另外，在項目評標(biāo)過程中，4D模型可以使專家從模型中很快地了解投標(biāo)單位對工程施工組織的編排情況、主要的施工方法、總體計劃等，從而對投標(biāo)單位的施工經(jīng)驗和實力做出初步評估。同時進度計劃通過實體模型的對應(yīng)表示，有利于發(fā)現(xiàn)施工差距，及時采取措施，進行糾偏調(diào)整，聯(lián)動修改進度計劃。

(2)工程量統(tǒng)計

利用BIM設(shè)計模型快速統(tǒng)計對于設(shè)計變更帶來的工程量變化，利于安排材料采購及監(jiān)控工程資金使用情況。

(3)質(zhì)量及安全控制

通過BIM與質(zhì)量控制點關(guān)聯(lián)，利用BIM設(shè)計模型中的設(shè)計參數(shù)作為施工質(zhì)量偏差的依據(jù)，依據(jù)質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)判斷質(zhì)量的合規(guī)性;同安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的結(jié)合可直觀判斷預(yù)警等級和影響區(qū)域與施工時序的關(guān)系。

3．4．3 運營管理子平臺

基于BIM模型，積累工程從設(shè)計、建造到運營全過程的數(shù)據(jù)，包括工程實體信息、工程環(huán)境信息、管道設(shè)施信息等，將為項目運行的業(yè)務(wù)管理提供豐富的數(shù)據(jù)資源。首先，利用三維可視化模型，結(jié)合標(biāo)識組織設(shè)計，利用第三人視點用戶漫游自體驗，檢查博覽項目指引標(biāo)識的布置是否達到引導(dǎo)效果;其次，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點(如出入口設(shè)置、館內(nèi)展位布置情況)確定疏散逃生路線;利用設(shè)計及施工階段積累的前期BIM綜合模型，為后期運營、維護、檢修提供信息支持，以制定應(yīng)急方案;最后，還可將將動態(tài)展館信息發(fā)布于公共服務(wù)平臺，為公眾提供博覽項目信息查詢與參與的窗口，可進行實時參展情況查詢、展位預(yù)訂、展覽信息查詢。

4 平臺應(yīng)用實例

武漢國際博覽中心規(guī)劃總占地面積6253畝，凈用地面積4270畝，中心核心區(qū)規(guī)劃建筑面積達120萬m2，一期展館建設(shè)已經(jīng)完成，進入收尾階段，BIM應(yīng)用重心以運維為主。根據(jù)國際博覽中心一期項目實際進展以及為數(shù)字博覽服務(wù)的要求，BIM模型將側(cè)重于為招商、布展、交通標(biāo)識引導(dǎo)、設(shè)備應(yīng)急等方面服務(wù)。下面以武漢國際博覽中心項目七區(qū)為例重點介紹項目集成管理平臺功能架構(gòu)。

4．1 設(shè)計階段交通組織路線分析

按照BIM規(guī)劃要求，首先建立國際博覽中心項目BIM實施規(guī)劃，按規(guī)劃要求建立BIM模型(圖3)，并根據(jù)運營目標(biāo)添加如表1所示屬性。

圖3 國際博覽中心BIM模型

(1)交通組織分析

在綜合模型中加入環(huán)境導(dǎo)示系統(tǒng)，包括標(biāo)識類別、編號、安裝位置和方式、材料工藝、文字說明信息、字體大小和位置，室內(nèi)標(biāo)識、室外標(biāo)識、停車場標(biāo)識。檢查設(shè)計方案各出入口視角是否清晰，標(biāo)識是否起到一定引導(dǎo)作用。如通過第三人視點三維漫游體驗，展館二層室外寬廣的平臺上布置的指示牌起到了人員較好的指引作用(圖4)。

圖4 交通引導(dǎo)及用戶體驗圖示

(2)疏散引導(dǎo)與優(yōu)化

利用BIM模型的建筑出入口及房間分割等空間信息，仿真模擬人員疏散時間，評價公共場所中被疏散人員的個體差異，障礙物數(shù)量，人員疏散速度緩慢，疏散出口的個數(shù)和寬度等因素對人員容量的影響。由于武漢博覽中心整體采用無柱式結(jié)構(gòu)，建筑空間大且分割靈活，內(nèi)部可布置展位分為標(biāo)準(zhǔn)展位和特展展位，展位之間的組合即平面空間的劃分直接影響到人行通道的寬度以及走向。如劃分不合理將導(dǎo)致出入口或通道的擁堵。因此要針對特定的展覽形式和人群年齡層次分布(圖5)，分析滿足緊急疏散要求的最大人員容量及所需疏散時間(圖6)，為優(yōu)化展位空間排布以及限制人員流量提供依據(jù)。

圖5 人員屬性設(shè)定及移動方向

圖6 武漢國際博覽中心特展與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合時疏散分析示例

4．2 設(shè)計階段碰撞檢查

在BIM模型中集合了結(jié)構(gòu)、機電、暖通等專業(yè)的設(shè)計，運用BIM模型的三維可視化檢查不同專業(yè)之間的碰撞沖突。從而在設(shè)計階段就減少了不同專業(yè)的設(shè)計矛盾，避免在施工階段才發(fā)現(xiàn)不同專業(yè)之間的矛盾沖突，減少了施工階段的設(shè)計變更，不僅能縮短工期，而且給施工帶來極大的便利。如圖7所示，能夠直觀地看到碰撞的位置，精確定位發(fā)生碰撞的位置。

圖7 設(shè)計階段碰撞檢查

4．3 運營階段空間管理

為便于博覽中心后期管理，對模型建模規(guī)劃中規(guī)定的空間幾何參數(shù)進行提取作為基礎(chǔ)信息。并對展館商業(yè)空間中的廣告和展位資源的利用情況信息進行增刪改查，結(jié)構(gòu)化管理包括展位、廣告位尺寸、位置、所在分區(qū)、租賃狀態(tài)、租賃方信息及租賃時間等信息，如圖8所示，點擊相應(yīng)構(gòu)件，廣告牌及展位屬性面板顯示廣告牌、展位所在分區(qū)及其租賃狀態(tài)信息。特別是對展館空間的劃分與展位的安排需要科學(xué)的決策以便優(yōu)化空間布置。最后動態(tài)對比租賃時間及合同起止時間，以提醒管理者更新與維護空間資產(chǎn)，形成空間資產(chǎn)管理系統(tǒng)。相比較傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計管理方式，智能化的管理排布方式，提高工作效率約30%。

圖8 廣告牌及展位屬性信息

4．4 運營階段設(shè)備應(yīng)急管理

(1)設(shè)備應(yīng)急

利用BIM模型傳遞建筑物設(shè)備及管線的設(shè)計信息，建立設(shè)備的檔案資料，可以了解各設(shè)備可使用年限和性能;對于綜合管線，建立上下游的拓撲關(guān)系，快速查找應(yīng)急方案對應(yīng)的設(shè)備位置及編號(圖9);對于設(shè)備運行記錄，了解設(shè)備已運行時間和運行狀態(tài);關(guān)于設(shè)備故障記錄，對故障設(shè)備進行及時處理并將故障信息進行記錄借鑒;對于設(shè)備維護維修，確定故障設(shè)備的及時反饋以及設(shè)備的巡視。這些保證了項目運行階段設(shè)備運行維護管理的全面有序，為維護管理提供合理計劃，為設(shè)備的預(yù)知維修提供幫助。對于BIM的精確定位突發(fā)狀況，快速處理和提供維護信息;對于維護的及時反饋，利用BIM進行主動式的設(shè)施管理。將排查設(shè)備故障原因和位置時間縮短35%以上，為設(shè)備的盡快恢復(fù)運營提供了極大的方便。

圖9 應(yīng)急系統(tǒng)界面介紹

(2)公眾服務(wù)平臺

將項目管理平臺中的空間管理子平臺對公眾開放，可以使公眾快速了解博覽中心展覽情況，并可實現(xiàn)網(wǎng)上快速獲取展位的位置、規(guī)格、價格、開放時間等信息，方便參展商預(yù)訂展位，支持網(wǎng)上電子商務(wù)。

4．5 項目應(yīng)用結(jié)論

BIM模型的建立與全壽命周期信息的利用為武漢國際博覽中心項目設(shè)備應(yīng)急，招商布展提供了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，基于此模型開發(fā)的運營管理模塊為后期公共應(yīng)急以及數(shù)字博覽提供了支持，提高了運營安全保障，為公眾提供了了解和參與項目的窗口，提升了項目綜合價值。

5 結(jié)論

本文描述了針對大型博覽項目的特點應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢:三維設(shè)計信息協(xié)同提高設(shè)計效率減少浪費;設(shè)計檢查能減少施工期出現(xiàn)變更的可能性，可視化功能減少了施工過程進度計劃編制人員翻閱圖紙的工作量，提高了編制效率和準(zhǔn)確性;設(shè)備應(yīng)急功能幫助管理人員快速響應(yīng)問題，減少出現(xiàn)事故產(chǎn)生不利社會影響;可視化功能增加公眾參與度，總體上提高項目的經(jīng)濟效益和社會效益。

從平臺的實際應(yīng)用可看到基于BIM技術(shù)對于大型項目管理提供的便利，通過創(chuàng)建管理平臺，為大型博覽項目的管理者提供了信息化的項目管理工具，為公眾提供了參與項目的平臺。在項目整個建設(shè)過程中實現(xiàn)工程信息的高度共享，提高項目總體管理水平。然而，項目管理平臺的功能完善還需要更多項目實踐，公共服務(wù)平臺的功能還有待進一步開發(fā)。

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Development and Application of Large-scale Expo Project Whole Life-cycle Management Platform Based on BIM

CHEN Li-juan，LUO Han-bin，XIN Hong-yan
(School of Civil Engineering and Mechanics，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China)

With rapid economic development and advance of urbanization in China，large-scale public building is emerging constantly．It involves multi-disciplinary collaboration，exchange of large amount of building data，long construction period，large capital investment，huge social impact，as well as overall effectiveness of the projects and so on．Once fail，it will bring heavy financial burden to the country．Therefore there is an urged need for an integrated platform which provides scientific and effective management in the whole life cycle of project to monitor every link of construction．In order to meet the needs of management in large-scale public projects，using BIM(Building Information Modeling)technology to change the traditional 2D collaborative approach and shift to the collaborative approach．This paper presents a life-cycle management platform large Expo project based on BIM，its theoretical framework，implementation plan and application．From the case study we can see that the BIM-based management platform can help create，analyze，present information digitally to maximum efficiency in data processing．By creating a management platform，a high degree of the project information can be shared to improve the value of information，as well as the overall management level in the whole life-cycle of projects．

BIM;3D;whole life-cycle;management platform

TP315;F294．1

A

2095-0985(2015)03-0054-08

2015-04-15

2015-05-12

陳麗娟(1986-)，女，湖北武漢人，博士研究生，研究方向為BIM技術(shù)在施工及運營管理中的應(yīng)用(Email:ceciliachen1114 @hotmail．com)