劉維躍+孔震+曾敏+徐海林+王超軍

摘要：針對(duì)BIM技術(shù)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，運(yùn)用自主研發(fā)的BIM云平臺(tái)，建立項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段中BIM技術(shù)應(yīng)用的工作流程?；趨f(xié)同理論，對(duì)平臺(tái)的工作原理和項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段各參與方之間的工作關(guān)系及工作方式展開(kāi)了研究，并通過(guò)案例證明了BIM云平臺(tái)能提高項(xiàng)目建設(shè)效率、業(yè)主滿意度、項(xiàng)目的可控性。本課題的研究為實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目建設(shè)的智慧化、信息化提供決策參考。

Abstract： Aiming at the application of BIM technology in the project design stage， the BIM cloud platform independently developed is used to establish the workflow of BIM technology application in the project design stage. Based on the theory of cooperation， the working principle of the platform and the working relationship and working methods of the participants in the project design stage are studied. The case proves that the BIM cloud platform can improve the project construction efficiency， the owner's satisfaction and the controllability of project. The research of this subject will provide decision-making reference for realizing the wisdom and informationization of project construction.

關(guān)鍵詞：BIM云平臺(tái)；設(shè)計(jì)階段；協(xié)同設(shè)計(jì)；工作模式

Key words： BIM cloud platform；design stage；collaborative design；working mode

中圖分類號(hào)：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）32-0068-04

0 引言

住建部2015年6月印發(fā)的《關(guān)于推薦建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》中強(qiáng)調(diào)了利用BIM技術(shù)協(xié)同設(shè)計(jì)，開(kāi)展多專業(yè)間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作[1]。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、GIS和BIM技術(shù)的興起，“互聯(lián)網(wǎng)+BIM”、“BIM+GIS”的運(yùn)用，使得建設(shè)行業(yè)正面臨著一場(chǎng)變革。目前國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)的應(yīng)用，更多的是利用其三維可視化、碰撞檢測(cè)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，還只是簡(jiǎn)單的BIM技術(shù)應(yīng)用，BIM技術(shù)的核心價(jià)值并沒(méi)得到充分利用。針對(duì)上述問(wèn)題，本文基于BIM技術(shù)和協(xié)同管理理論，從BIM技術(shù)協(xié)同管理角度，運(yùn)用BIM云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同設(shè)計(jì)和信息集成與共享，并對(duì)其進(jìn)行分析。

1 BIM云平臺(tái)的工作原理

BIM云平臺(tái)集云計(jì)算、BIM、GIS應(yīng)用為一體，運(yùn)用協(xié)同管理平臺(tái)的功能對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行建設(shè)管理，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目5D建設(shè)及信息集成?；谠朴?jì)算技術(shù)，BIM云平臺(tái)在對(duì)項(xiàng)目全過(guò)程進(jìn)行管理的同時(shí)可以對(duì)多個(gè)異地項(xiàng)目進(jìn)行管理，以下是平臺(tái)的基本工作原理。

1.1 利用CMS和項(xiàng)目管理模塊實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理

CMS在項(xiàng)目管理中的應(yīng)用主要有如下四個(gè)作用，一是信息傳輸?shù)淖饔茫諝v安排、即時(shí)消息、文件共享等；二是對(duì)流程進(jìn)行協(xié)同，對(duì)項(xiàng)目工作流管理和業(yè)務(wù)流程自動(dòng)化管理；三是對(duì)信息進(jìn)行協(xié)同，文檔管理、內(nèi)容管理、知識(shí)管理、搜索、記錄管理；四是對(duì)應(yīng)用進(jìn)行協(xié)同，達(dá)到不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的優(yōu)化整合[2]。根據(jù)項(xiàng)目管理工作的要求，項(xiàng)目管理模塊涉及項(xiàng)目生命周期的管理工作任務(wù)，包括項(xiàng)目基本信息、設(shè)計(jì)管理、建設(shè)管理（施工、造價(jià)管理）、運(yùn)維管理，以及與企業(yè)利益緊密相關(guān)的財(cái)務(wù)管理，針對(duì)以上每個(gè)模塊下又有不同的項(xiàng)目管理模塊，如設(shè)計(jì)管理模塊下有前期工作、項(xiàng)目信息、項(xiàng)目策劃、設(shè)計(jì)成果、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、BIM管理、流程管理、設(shè)計(jì)變更一些子模塊。在CMS提供的協(xié)同管理功能基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目管理模塊的功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目的協(xié)同管理。

1.2 利用BIM+3DGIS+云計(jì)算進(jìn)行協(xié)同工作

BIM云平臺(tái)利用BIM+GIS提供高精度的構(gòu)筑物的三維信息模型，而云計(jì)算技術(shù)能儲(chǔ)存和讀取BIM技術(shù)和GIS工作產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)。云計(jì)算技術(shù)（Cloud Computing）和建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)，使協(xié)同設(shè)計(jì)成為可能[3，4]。平臺(tái)在設(shè)計(jì)階段、建設(shè)階段、運(yùn)維階段的項(xiàng)目管理模塊中設(shè)置了“BIM瀏覽”功能，能查看項(xiàng)目模型的詳細(xì)信息，供各相關(guān)工作人員參考。GIS作為一種地理信息系統(tǒng)，能夠顯示與項(xiàng)目相關(guān)的基礎(chǔ)地理空間信息、地下管線狀態(tài)、地質(zhì)信息等，此外，通過(guò)GIS對(duì)軌道交通的線路、區(qū)間、站點(diǎn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.3 信息集成與共享

平臺(tái)能收錄項(xiàng)目全生命周期的信息文檔。建設(shè)過(guò)程中工程資料填報(bào)數(shù)據(jù)、變更簽證、各種圖紙文檔等等，這些文檔生成于各建設(shè)階段，有很強(qiáng)的時(shí)效性。在需要投資方、建設(shè)方、施工方、設(shè)計(jì)方、咨詢方、監(jiān)理方、相關(guān)政府主管部門等多方參與且建設(shè)周期較長(zhǎng)的工程建設(shè)項(xiàng)目中，云平臺(tái)能及時(shí)收錄文檔并由參與各方共享。如咨詢方翻模后的模型上傳至平臺(tái)，后對(duì)模型的某個(gè)結(jié)構(gòu)或部件進(jìn)行設(shè)計(jì)變更并直接在平臺(tái)上直觀展現(xiàn)，這樣減少了各方的溝通和工作成本，提高了項(xiàng)目建設(shè)效率。對(duì)于項(xiàng)目，建立項(xiàng)目的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)模板，對(duì)項(xiàng)目各類信息進(jìn)行分類管理和維護(hù)，各方在平臺(tái)上進(jìn)行文檔的傳遞和通知，各方進(jìn)入平臺(tái)查詢資料更加便捷，實(shí)現(xiàn)即時(shí)性信息集成和共享。endprint

2 BIM云平臺(tái)的協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用

BIM云平臺(tái)有設(shè)計(jì)階段功能模塊，這些功能模塊不僅提供設(shè)計(jì)階段的工程BIM模型的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，還提供設(shè)計(jì)階段的工作流程，這對(duì)于項(xiàng)目業(yè)主方的管控而言，更加方便進(jìn)行項(xiàng)目管理工作，此外，各方在平臺(tái)上溝通協(xié)作，提高了設(shè)計(jì)階段的工作效率，相比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段工作模式，BIM云平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行了整體的優(yōu)化，以天津輕軌項(xiàng)目為案例來(lái)論述。

2.1 基于BIM云平臺(tái)的協(xié)同設(shè)計(jì)管理

2.1.1 工程項(xiàng)目應(yīng)用特點(diǎn)

天津市某城市軌道線路，涉及地上地下軌道，部分軌道要穿河施工，技術(shù)上有一定的復(fù)雜難度，線路全長(zhǎng)約110公里，投資大約300億，是目前全國(guó)唯一一條在全壽命周期內(nèi)使用BIM技術(shù)的軌道工程。

2.1.2 設(shè)計(jì)階段的協(xié)同模式

“協(xié)同設(shè)計(jì)”是設(shè)計(jì)階段的主導(dǎo)思想。設(shè)計(jì)階段工作的成敗與項(xiàng)目的成敗有著決定性的關(guān)系，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，通過(guò)圖紙來(lái)進(jìn)行專業(yè)間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換，這種方式存在著數(shù)據(jù)交換不充分、理解不完整的問(wèn)題。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段過(guò)程中，設(shè)計(jì)方、施工方、承包商、業(yè)主之間多是獨(dú)立的工作狀態(tài)，之間缺少有效的溝通，各方為自身利益最大化而工作，得到的項(xiàng)目結(jié)果并不是整體利益最大化。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM云平臺(tái)，各方基于平臺(tái)溝通協(xié)作，如圖1示，例如業(yè)主、設(shè)計(jì)方通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行信息交互工作，讀取和存儲(chǔ)信息數(shù)據(jù)，因此，業(yè)主可以讀取設(shè)計(jì)方在平臺(tái)上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)并通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行溝通，避免了雙方直接溝通時(shí)的不便以及溝通不及時(shí)，同樣業(yè)主可以和其他參與方以及參與方彼此間基于平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)工作，消除了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段“信息孤島”的弊端。

2.1.3 設(shè)計(jì)階段項(xiàng)目各方工作關(guān)系

該軌道線采用總承包模式，設(shè)計(jì)階段參與各方主要有業(yè)主、設(shè)計(jì)方、咨詢方、施工方，基于協(xié)作，在設(shè)計(jì)階段建立一種互尊互信的契約關(guān)系，使各方利益緊密相連，達(dá)到共同為項(xiàng)目服務(wù)的目的，各參與方在項(xiàng)目不同時(shí)期參與建設(shè)，在方案設(shè)計(jì)階段和初步設(shè)計(jì)階段，業(yè)主作為協(xié)調(diào)者和項(xiàng)目利益的獲得者，在咨詢方和設(shè)計(jì)方中間起著協(xié)調(diào)和溝通的作用，在施工圖設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)已經(jīng)出圖并不斷完善，業(yè)主進(jìn)行施工招標(biāo)，施工方中標(biāo)后同設(shè)計(jì)單位和咨詢單位就設(shè)計(jì)成果交流技術(shù)意見(jiàn)，業(yè)主在這一階段起著協(xié)調(diào)溝通作用，其他三方通過(guò)BIM云平臺(tái)進(jìn)行聯(lián)系溝通，對(duì)設(shè)計(jì)模型提出并解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了協(xié)同設(shè)計(jì)。

2.2 基于BIM云平臺(tái)的協(xié)同設(shè)計(jì)工作模式

BIM云平臺(tái)提供了工作平臺(tái)，各參與方利用平臺(tái)的功能：知識(shí)管理、設(shè)計(jì)變更、BIM管理（CAD導(dǎo)入、模型導(dǎo)入）、質(zhì)量管理（質(zhì)量分析、紅線圈注、審批、提交）、進(jìn)度管理、設(shè)計(jì)管理等進(jìn)行設(shè)計(jì)階段的協(xié)同設(shè)計(jì)工作。項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段分為三個(gè)階段：方案設(shè)計(jì)階段、初步設(shè)計(jì)階段、施工圖設(shè)計(jì)階段，每個(gè)階段的工作需要結(jié)合平臺(tái)具備的功能進(jìn)行，各參與方依據(jù)合同內(nèi)容利用平臺(tái)功能完成設(shè)計(jì)階段工作。清華大學(xué)BIM課題組通過(guò)調(diào)查證明了設(shè)計(jì)階段采用BIM技術(shù)，超過(guò)半數(shù)的人生產(chǎn)效率提高50%，接近20%的人員生產(chǎn)效率的提升超過(guò)了100%[5]，以下是在設(shè)計(jì)階段中利用BIM云平臺(tái)的工作模式。

2.2.1 方案設(shè)計(jì)階段的工作模式

在方案設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)單位通過(guò)收集資料繪制方案設(shè)計(jì)階段圖紙，之后由業(yè)主向BIM咨詢單位提供電子版地形圖（用于搭建周邊地形、道路等信息模型）、圖紙（衛(wèi)星圖、地形圖、方案階段圖紙、周邊環(huán)境圖紙、周邊建構(gòu)筑物相關(guān)圖紙），BIM咨詢單位建立相應(yīng)的模型，模型中包含各方案的完整設(shè)計(jì)信息，并創(chuàng)建周邊環(huán)境模型與方案模型進(jìn)行整合。BIM咨詢單位檢查模型準(zhǔn)確性、完整性，根據(jù)BIM模型進(jìn)行方案階段的模擬優(yōu)化，通過(guò)規(guī)劃方案階段BIM模型，提出相關(guān)優(yōu)化建議，并作為階段性成果提交給業(yè)主，同時(shí)在業(yè)主方組織的例會(huì)上，相關(guān)單位對(duì)成果進(jìn)行確認(rèn)簽字，最終確認(rèn)優(yōu)化成果生效，用以優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，具體工作流程見(jiàn)圖2。

2.2.2 初步設(shè)計(jì)階段的工作模式

設(shè)計(jì)方和BIM咨詢單位在BIM云平臺(tái)上進(jìn)行二、三維聯(lián)動(dòng)，在確保BIM模型能正確表現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，初步設(shè)計(jì)階段主要是進(jìn)行模擬分析工作，比如管線搬遷模擬、交通疏散模擬、地層三維可視化模擬、環(huán)境可是化仿真模擬、換乘站和重點(diǎn)站人員疏散模擬、風(fēng)光聲熱等綠色分析模擬，操作流程見(jiàn)圖3。

另外，模擬分析具有指導(dǎo)工作的作用，如地層三維可視化模擬，創(chuàng)建地層三維模型，對(duì)建筑主體周邊地層分布情況進(jìn)行可視化模擬有利于施工前業(yè)主方應(yīng)做的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，便于同施工設(shè)計(jì)溝通協(xié)調(diào)工作，通過(guò)審查地質(zhì)三維模型，能夠更好地看到施工過(guò)程中可能會(huì)遇到的問(wèn)題，優(yōu)化施工，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省造價(jià)；管線搬遷、交通疏散模擬，建立市政管線及影響管線搬遷的周邊環(huán)境模型，分階段模擬管線搬遷方案及交通疏散情況，宏觀地做好施工前準(zhǔn)備工作，為施工設(shè)計(jì)等各單位的溝通協(xié)調(diào)提供便利，管線搬遷模擬、交通疏解模擬能更加直觀的表現(xiàn)管線搬遷等施工中可能遇到的問(wèn)題，提前規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約造價(jià)，提高質(zhì)量等。

2.2.3 施工圖設(shè)計(jì)階段的工作模式

在施工圖設(shè)計(jì)階段BIM咨詢單位根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行BIM模型搭建，并提取工程量協(xié)助業(yè)主單位進(jìn)行招標(biāo)價(jià)格的確定。施工單位通過(guò)合同簽訂與業(yè)主、設(shè)計(jì)方、咨詢單位建立相互協(xié)作的合約關(guān)系，施工方在設(shè)計(jì)階段協(xié)助BIM咨詢單位進(jìn)行管線碰撞、綜合模擬優(yōu)化，與設(shè)計(jì)單位就管線碰撞、綜合模擬優(yōu)化的結(jié)果進(jìn)行修改和完善，并與設(shè)計(jì)單位共同進(jìn)行設(shè)計(jì)交底和技術(shù)交底，提高施工圖的質(zhì)量。在施工圖設(shè)計(jì)階段后期，BIM咨詢單位配合業(yè)主單位和施工單位進(jìn)行設(shè)備安拆路徑模擬，對(duì)于業(yè)主而言能更好地管控現(xiàn)場(chǎng)，提高管理效率，節(jié)約成本；對(duì)于施工方，能在施工前看到設(shè)備安裝過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，避免后期返工，減小施工難度，節(jié)約材料成本，進(jìn)而滿足業(yè)主與設(shè)計(jì)單位的要求；對(duì)于設(shè)計(jì)方來(lái)說(shuō)，施工之前進(jìn)行設(shè)備安裝拆除路徑模擬，能檢測(cè)出設(shè)計(jì)圖紙中存在的問(wèn)題，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.3 BIM云平臺(tái)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用價(jià)值endprint

BIM云平臺(tái)在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用的核心思想是協(xié)同項(xiàng)目進(jìn)行管理，相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，平臺(tái)的應(yīng)用提升了工作效率，提高了業(yè)主滿意度，同時(shí)增強(qiáng)了項(xiàng)目的可控性。

2.3.1 提升工作效率

在設(shè)計(jì)階段，業(yè)主、設(shè)計(jì)方、咨詢方、施工方參與設(shè)計(jì)階段工作，各方針對(duì)BIM模型以及其展現(xiàn)的設(shè)計(jì)效果進(jìn)行交流和溝通工作，BIM云平臺(tái)提升工作效率從兩個(gè)方面體現(xiàn)。一是利用BIM技術(shù)的三維可視化等特點(diǎn)，更直觀地展現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖和成果，通過(guò)碰撞檢測(cè)和深化設(shè)計(jì)減少了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段的反復(fù)工作，從而提高工作效率；二是BIM技術(shù)搭建的模型上傳至云平臺(tái)，參與各方可快速瀏覽模型，并對(duì)模型進(jìn)行標(biāo)記修改再上傳至云平臺(tái)，如設(shè)計(jì)變更見(jiàn)圖4示，在需要變更的模型部位進(jìn)行標(biāo)記，由設(shè)計(jì)方和咨詢方對(duì)模型進(jìn)行修改，并在修改后重新標(biāo)記修改部位，所做工作基于平臺(tái)完成，如此改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)變更流程，提高了工作效率。

2.3.2 提高業(yè)主滿意度

在圖2、圖3中，業(yè)主對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果有最終審核權(quán)，在設(shè)計(jì)階段由設(shè)計(jì)單位把設(shè)計(jì)圖紙交于BIM咨詢單位進(jìn)行模型搭建，業(yè)主就BIM模型展現(xiàn)的設(shè)計(jì)成果提出意見(jiàn)，設(shè)計(jì)單位根據(jù)業(yè)主需求進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，再由BIM咨詢單位向業(yè)主展示變更后的成果，直到業(yè)主滿意。而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，業(yè)主對(duì)設(shè)計(jì)成果缺乏立體的感受，一般按設(shè)計(jì)方的設(shè)計(jì)進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)，比較被動(dòng)。BIM云平臺(tái)應(yīng)用過(guò)程中，業(yè)主對(duì)設(shè)計(jì)方提出自己的要求和建議，并對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行驗(yàn)收，這在保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，也提高了業(yè)主的滿意度。

2.3.3 增強(qiáng)項(xiàng)目可控性

設(shè)計(jì)階段BIM云平臺(tái)的應(yīng)用使得項(xiàng)目可控性提高，主要體現(xiàn)在成本和質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面。BIM咨詢單位根據(jù)模型提取工程量明細(xì)表，在后期的建造中業(yè)主會(huì)根據(jù)前期的工程量明細(xì)表控制項(xiàng)目的投資成本，BIM云平臺(tái)在設(shè)計(jì)階段利用BIM+GIS技術(shù)可以對(duì)項(xiàng)目的建造環(huán)境進(jìn)行仿真模擬分析，增強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管控和成本控制，提高效率，節(jié)約成本。在質(zhì)量控制方面，BIM咨詢單位對(duì)BIM模型進(jìn)行管線碰撞、綜合模擬優(yōu)化等工作減少了設(shè)計(jì)上的失誤，使得正常建造中的設(shè)計(jì)變更和返工等現(xiàn)象減少，提高了項(xiàng)目建造質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著B(niǎo)IM技術(shù)推廣，其在項(xiàng)目全生命周期中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)會(huì)越來(lái)越成熟，本文對(duì)BIM云平臺(tái)在設(shè)計(jì)階段的集成應(yīng)用進(jìn)行研究，不足之處是限于項(xiàng)目建設(shè)的進(jìn)度，無(wú)法基于全生命周期的角度探索BIM云平臺(tái)在項(xiàng)目中的應(yīng)用效果，而是截取BIM云平臺(tái)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用情況展開(kāi)研究，未來(lái)研究采用定量研究的方法對(duì)BIM云平臺(tái)應(yīng)用效果進(jìn)行闡述更具說(shuō)服力。

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