李 祝 軍

(上海世博會有限公司, 上海 200120)

0 引 言

隨著信息化技術在各行業(yè)的普及和發(fā)展,住建部已將建筑業(yè)信息化作為建筑業(yè)未來發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一,是實現(xiàn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、提質(zhì)增效、節(jié)能減排的工作要求。近年來,移動通信、無線射頻、四維項目管理、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等技術在工程項目管理中得到廣泛應用,部分企業(yè)開始建設符合企業(yè)自身要求的工程項目管理系統(tǒng)、材料與采購管理系統(tǒng)、知識管理系統(tǒng)等,技術進步為各參建方共同參與的企業(yè)協(xié)同工作平臺的形成提供基礎,這些信息化技術和平臺的使用對改變傳統(tǒng)工程企業(yè)的生產(chǎn)與管理模式,提升企業(yè)的生產(chǎn)效率和管理水平提供極大的幫助[1-2]。

“十三五”期間,一些在信息化應用領跑的建筑企業(yè)正在結(jié)合建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)、大數(shù)據(jù)、智能化、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術,對已建平臺進行升級改造,實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的突破,提升數(shù)據(jù)資源利用水平和信息服務能力。這項工作的重心是探索基于BIM技術的項目信息化管理,即將BIM技術與采購管理、施工管理、企業(yè)管理等系統(tǒng)進行集成應用,實現(xiàn)工程項目從設計、施工到運行維護的數(shù)字化交付和全生命期信息共享。

上海世博園作為上海對外宣傳的一張?zhí)厣?在后續(xù)開發(fā)建設過程中對創(chuàng)新技術應用進行積極的探索。本文介紹世博園B片區(qū)央企總部在工程建設過程中使用基于BIM技術的協(xié)同管理平臺,可為類似項目提供參考。

1 項目概況

1.1 項目特色

世博園B片區(qū)央企總部基地位于“會展及商務區(qū)”的西側(cè),是上海市第一個集“地塊出讓、各央企分屬、規(guī)劃設計統(tǒng)一、建設管理統(tǒng)一”等特點的片區(qū),北鄰世博大道和濱江綠化帶,南側(cè)沿國展路,西側(cè)為盧浦大橋和長清路,東側(cè)與世博主題館和世博酒店相鄰,基地總面積為13.68萬m2,規(guī)劃總建筑面積約為100萬m2,其中地上面積約為60萬m2,地下面積約為45萬m2,同時配套建設公共綠地、下沉式廣場及能源中心。

整個B片區(qū)央企總部基地共有28棟建筑,分屬15家企業(yè),總投資約200億元。整個片區(qū)統(tǒng)一規(guī)劃成6個街坊25個小地塊,通過統(tǒng)一設計、統(tǒng)一建設和統(tǒng)一管理,實現(xiàn)城市資源共生共享、地上地下一體化,目標是創(chuàng)造兩側(cè)都是街道生活的場所,最終成為小街坊、高密度、立體集約的低碳社區(qū)。

其中,由世博發(fā)展集團統(tǒng)一實施開發(fā)的龐大地下空間,被稱為距離黃浦江最近的“超級地下工程”,開挖邊界距離已建成的地鐵13號線僅10 m,開挖深度達到11～20 m,最終把28棟大樓的地下空間互相連通,并通過聯(lián)絡通道與周邊地鐵車站、世博軸、世博主題館、世博酒店及中國館等工程地下空間連成一片。

世博B片區(qū)央企總部基地效果圖如圖1所示。

圖1 世博B片區(qū)央企總部基地效果圖

1.2 項目難點

(1) 多主體協(xié)調(diào)管理。世博園區(qū)央企總部基地由多家央企業(yè)主獨立投資建設,在工作過程中容易遇到公共區(qū)域權屬分割和成本分攤問題,出現(xiàn)各建設方意見不統(tǒng)一的情況,難免形成混亂局面,從而影響到“世界級頂級商務區(qū)”的目標實現(xiàn)。因此,必須采用合適的協(xié)同管理機制,實現(xiàn)多業(yè)主大型項目群體的高標準和高質(zhì)量開發(fā)建設與運維管理。

(2) 超限設計難度高。后世博央企總部基地街區(qū)作為28棟企業(yè)總部樓宇的建設場地,具有小街坊、高密度、立體集約等特點,項目空間十分緊湊。除提供必要的公共服務空間外,建筑如何滿足消防、流線、綠化等規(guī)范要求是一個難題。

(3) 工程建造周期短。大型項目群工程遇到的問題就是時間緊,建設周期短。因此,盡量不要出現(xiàn)“錯、漏、碰、缺”等設計失誤,減少施工過程中的設計變更。

因此,建立基于BIM的工程數(shù)字化協(xié)同管理平臺,為各參建方提供統(tǒng)一的協(xié)同工作平臺,實現(xiàn)項目成本、進度、質(zhì)量、安全、資料等領域的全方位、可視化管理,這是項目的核心目標。通過平臺的搭建和落地,來實現(xiàn)貫穿建筑群全生命周期的信息模型的建立和傳遞。全生命周期模型不僅始于設計,也滿足全生命周期各階段和各專業(yè)人員之間的信息共享要求?？紤]到建筑全生命周期各階段、各專業(yè)信息的復雜性,平臺的維護和傳遞將保證模型信息的完備性和唯一性。

該平臺實現(xiàn)世博B片區(qū)建設管理方(上海世博發(fā)展集團)、建筑物業(yè)主、設計方、施工方和監(jiān)理方的數(shù)據(jù)交互和流程管理。BIM協(xié)同管理平臺通過與設計子平臺、施工子平臺和監(jiān)理子平臺的數(shù)據(jù)交互和流程貫通,使得在設計階段的碰撞分析、施工階段現(xiàn)場配合、工量統(tǒng)計、組織模擬,以及監(jiān)理對于各項變更的流程管理均能極大地提高效率和準確度。

2 協(xié)同平臺

2.1 概 述

基于B/S架構(gòu)的企業(yè)級多項目、多參建方協(xié)同管理平臺由兩部分組成:第一部分為GIS地圖,主要功能為統(tǒng)計項目的宏觀數(shù)據(jù),統(tǒng)計內(nèi)容包括投資、進度、質(zhì)量、安全等,用以輔助領導決策;第二部分為項目管理,主要給具體工程人員使用,實現(xiàn)項目在投資、進度、質(zhì)量、安全等方面的精細化管理。平臺整體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 世博工程數(shù)字化協(xié)同管理平臺整體架構(gòu)

由圖2可知,平臺為5層結(jié)構(gòu),從下往上依次遞進,下層是上層的基礎,最下層為軟硬件基礎層,其上為基礎數(shù)據(jù)庫層,之上為引擎、中間件等支撐層,再上為應用層,最上層為展現(xiàn)層,可通過PC端、移動端等多種方式進行交互。除此之外,為保證平臺可靠、高效運行,配置許多保障制度,如項目管理體制、組織管理體制、技術規(guī)范體制、實施推廣體制等。

2.2 GIS地圖

GIS地圖主要包括基本功能和統(tǒng)計功能?；竟δ転轫椖克阉?、定位和查看,可通過項目關鍵字或建筑面積、投資額、項目類型等篩選條件對項目進行搜索,搜索到的項目可快速定位,并可查看基本信息,如項目概況、BIM模型、現(xiàn)場資料等。GIS地圖界面如圖3所示。統(tǒng)計功能包括項目總覽、區(qū)域統(tǒng)計和項目統(tǒng)計,可幫助管理者快速了解項目的關鍵信息,如項目的進度狀態(tài)、投資狀態(tài),協(xié)調(diào)項目進度。此外,還可對類似項目進行對比分析,如單位造價、問題整改率等,通過數(shù)據(jù)的不斷積累,為管理者決策提供可靠支撐。

圖3 GIS地圖界面

2.3 項目管理

2.3.1 工作臺

通過個人工作臺可實現(xiàn)對個人工作的高效管理。首先,工作臺對工作進行分類,分為待辦、已辦、已完成等,使用戶對工作一目了然;其次,給出項目當前施工進度和投資進度,用戶可快速了解項目當前的進度;最后,配置日歷及會議功能,使用戶可提前掌握會議動態(tài)。

2.3.2 模型管理

模型管理可快速查看模型構(gòu)件的各種信息,實現(xiàn)對模型的全方位管理。模型管理界面如圖4所示,主要包括模型導入、模型查看和模型操作。其中,模型導入可分單體、分專業(yè)、分階段導入多種格式的模型,如rvt、ifc等格式。導入的模型通過高效圖形引擎,可輕松實現(xiàn)輕量化瀏覽。模型查看可以查看模型構(gòu)件的各種信息,包括屬性、投資、進度、質(zhì)量、變更、資料等多種信息。模型屬性界面如圖5所示。其中,屬性信息繼承自導入模型,如Revit模型,其他信息則來自于平臺業(yè)務模塊。另外,還可對模型進行一些操作,如選擇、顯隱、搜索、剖切、測量、標注等。模型剖切界面如圖6所示。

圖4 模型管理界面

圖5 模型屬性界面

圖6 模型剖切界面

2.3.3 進度管理

進度管理可對進度進行四維模擬,全面了解項目施工過程,提前發(fā)現(xiàn)問題,主要包括進度計劃導入、審批和四維模擬。其中,進度計劃導入可直接導入Project進度計劃,并進行審批。審批完成后,將進度計劃與模型構(gòu)件進行綁定,再將進度計劃中的關鍵任務設置為里程牌任務,并掛接相關圖片和資料,即可進行四維模擬。模擬過程中,可對實際進度和計劃進度進行對比,并可按不同顏色亮顯。當模擬至里程牌任務時,還可調(diào)取現(xiàn)場圖片與模擬結(jié)果進行對比。進度計劃任務管理界面如圖7所示。進度計劃四維模擬界面如圖8所示。

圖7 進度計劃任務管理界面

圖8 進度計劃四維模擬界面

2.3.4 投資管理

投資控制可按進度對項目進行計量計價及工程款支付,全面把控項目投資情況,主要包括投資計劃導入、工程計量計價審批。其中,投資計劃導入可導入合同工程量清單、初步設計概算、施工圖預算3種投資計劃,導入后的投資計劃再將其與模型構(gòu)件綁定,即可實現(xiàn)計量計價多算對比。

工程計量計價根據(jù)現(xiàn)場實際完成的工程量,進行工程款支付和竣工結(jié)算支付審批流程。通過上述流程的線上流轉(zhuǎn),可以把原本繁瑣的線下流程搬到線上,使流程審批不再受空間限制,即使審批人在外地,也可以登錄平臺快速查看和處理。而且,所有操作在平臺上都有記錄,方便追溯。

2.3.5 質(zhì)量管理

質(zhì)量管理可對發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量安全問題進行全過程追蹤,全面把控工程質(zhì)量安全,主要包括碰撞管理、問題檢查和質(zhì)量驗收。其中,碰撞管理可直接導入Navisworks碰撞報告,并可按照全部、新增、已有、消除進行分類查看,極大地方便非專業(yè)人士,消除技術壁壘。問題檢查可將現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的施工問題與模型進行綁定,發(fā)起流程并全程跟蹤。質(zhì)量驗收可對施工過程中不同的分部分項工程按規(guī)范要求進行驗收,驗收部位也可與模型進行綁定,方便查看驗收。

2.3.6 變更管理

變更管理可對工程簽證、設計變更、技術核定3種工程變更進行審批,全面掌控工程變更情況,以達到控制投資的目的。3種工程變更流程非常類似,首先是設計、施工單位提交變更報審表發(fā)起流程,然后相關單位按照流程進行審批,審批過程中發(fā)起單位可查看審批狀態(tài)。

2.3.7 文檔管理

文檔管理可對項目所有資料進行高效管理。平臺為各種資料設定不同存儲目錄,在平臺使用過程中各種資料將被自動地存儲到指定目錄。此外,還可根據(jù)名稱、關鍵詞、創(chuàng)建人等進行資料搜索,并支持預覽、下載、刪除、版本管理等。

2.3.8 智能分析

智能分析可對施工大數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,充分挖掘有用信息,輔助領導決策。統(tǒng)計內(nèi)容包括投資、進度、質(zhì)量、安全、變更。其中,投資統(tǒng)計主要為設計概算、施工預算、BIM、竣工結(jié)算4種情況的計量計價多算對比。進度統(tǒng)計為任務完成情況和進度工時統(tǒng)計。質(zhì)量安全統(tǒng)計包括問題原因統(tǒng)計、問題整改率統(tǒng)計、問題歷時統(tǒng)計和檢驗批質(zhì)量驗收一次通過率等。工程變更統(tǒng)計包括簽證原因統(tǒng)計、簽證金額統(tǒng)計、變更類型統(tǒng)計等。問題原因及整改率統(tǒng)計界面如圖9所示。

圖9 問題原因及整改率統(tǒng)計界面

3 技術創(chuàng)新及應用展望

在世博B片區(qū)央企總部基地的BIM應用中,通過對大型建筑群體BIM設計和施工管理的探索與實踐,獲得初步的效果。隨著后世博建設向區(qū)域集成運營的方向發(fā)展,基于BIM和GIS技術的后世博集成運營平臺需要進一步思考和展望。

3.1 技術創(chuàng)新

(1) 大型群體性BIM模型顯示加載方式在該項目中的應用突破。該項目在多建筑模型、分階段集成方面實現(xiàn)突破,將各專業(yè)軟件創(chuàng)建的單體模型按照央企總部基地BIM標準中的編碼規(guī)則進行重新組合,在平臺中轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式,極大地提升模型顯示及加載效率,實現(xiàn)大體量多單體的BIM群體模型整合應用。

(2) 多專業(yè)、多階段、異格式的信息集成應用。通過將三維瀏覽、建筑運維信息、圖紙、資產(chǎn)信息、設備信息等海量多格式信息與BIM模型這一載體進行關聯(lián)集成,實現(xiàn)各信息的對應關聯(lián),打通設計管理、施工應用、監(jiān)理應用和業(yè)主綜合應用等各功能模塊,并為下階段基于BIM的地下空間集成運維提供數(shù)據(jù)基礎。

(3) BIM應用經(jīng)驗數(shù)據(jù)積累。該項目在架構(gòu)初期,就確立利用平臺進行BIM應用數(shù)據(jù)的積累。因此,該平臺針對實體工序工作、配套工作、模型應用、信息集成等內(nèi)容分別設置獨立數(shù)據(jù)庫,驗證完善的經(jīng)驗數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中以供后期使用,能完整應用到世博建設和運維的其他諸多項目中。

3.2 應用展望

世博B片區(qū)央企總部基地代表著我國高密度城區(qū)發(fā)展趨勢,小街坊、高密度、立體集約的低碳社區(qū)對于BIM的應用提出很多挑戰(zhàn)性的技術要求,在運維階段涉及的資源多、穿叉工序多,協(xié)調(diào)組織和運維難度大大增加。因此,建議采用數(shù)字化及智能化的手段進行運維管理,將三維GIS+BIM技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、云技術等引入?yún)^(qū)域集成運維,實現(xiàn)三維地形與三維建筑的一體化、時間與空間的一體化、室內(nèi)與室外的一體化、地面與地下的一體化?；贕IS+BIM的運維平臺可實現(xiàn)可視化、精細化,最終達到區(qū)域建筑運維的綠色化和智慧化。

設計階段、施工階段建設的BIM數(shù)據(jù)在以往工程中往往未能有效用于運維階段,而面對多業(yè)主需求變化大、協(xié)調(diào)難度高的現(xiàn)狀,如果運營團隊依然傾向于應用平面數(shù)據(jù)的運營管理模式,將造成功能簡單、覆蓋面較低,無法滿足業(yè)主對運維管理業(yè)務的高質(zhì)量要求。因此,要綜合考慮建設成本和軟件平臺的功能完備性、擴展性兩方面因素,建議定向調(diào)研業(yè)主運營需求,對設計施工過程的BIM成果進行持續(xù)性改進,定制開發(fā)運維平臺,發(fā)揮BIM數(shù)據(jù)在運維階段的最大價值。

4 結(jié) 語

上海世博園在工程建設領域的積極響應國家及上海市的相關要求,目前已在B片區(qū)央企總部和世博會博物館項目中應用BIM技術,提高管理效能,同時也使上海文化場館的建筑信息化步入新階段;未來還將在A片區(qū)、C片區(qū)全面應用BIM技術。在央企總部基地項目中,構(gòu)建的基于BIM的協(xié)同管理平臺以最先進的技術手段和工具輔助項目管理與協(xié)調(diào),實現(xiàn)大型群體建筑數(shù)字化,為世博園智慧園區(qū)、綠色園區(qū)的建設打下堅實的基礎。