丁志強(qiáng)（恒實(shí)建設(shè)管理股份有限公司，江西 南昌 330096）

0 引言

2021年10月，《中國(guó)建筑業(yè)信息化發(fā)展報(bào)告（2021）智能建造應(yīng)用與發(fā)展》（以下簡(jiǎn)稱“《報(bào)告》”）發(fā)布。《報(bào)告》聚焦智能建造，旨在展現(xiàn)當(dāng)前建筑業(yè)智能化實(shí)踐，探索建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展路徑，大力發(fā)展數(shù)字設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能施工和智慧運(yùn)維，加快BIM技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用。BIM技術(shù)作為建筑信息數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心技術(shù)，逐漸從以建筑工程施工階段為主的應(yīng)用向建筑全生命周期應(yīng)用輻射。本文以新余市婦幼保健院改擴(kuò)建工程為例，論述如何基于BIM技術(shù)將建筑全生命周期內(nèi)的工程信息、管理信息和資源信息集成在統(tǒng)一模型中，解決設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維不同階段業(yè)務(wù)分塊割裂、數(shù)據(jù)信息無(wú)法共享的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理一體化、全過(guò)程的數(shù)字化、信息化應(yīng)用。

1 CBIM協(xié)同管理平臺(tái)簡(jiǎn)介

恒實(shí)建設(shè)管理股份有限公司自主研發(fā)的基于云計(jì)算的BIM（Cloud-Based BIM，CBIM）全過(guò)程多方協(xié)同管理平臺(tái)，以“數(shù)字化可視化設(shè)計(jì)、信息化精細(xì)化管理”為指導(dǎo)思想，將BIM技術(shù)應(yīng)用于工程建設(shè)全過(guò)程。各參建單位在系統(tǒng)的組織框架與標(biāo)準(zhǔn)體系的管理平臺(tái)下，在項(xiàng)目策劃、方案設(shè)計(jì)、施工管理和項(xiàng)目運(yùn)維等各階段，對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量、安全、進(jìn)度、造價(jià)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源和信息數(shù)據(jù)的共享。同時(shí)，積累數(shù)據(jù)資產(chǎn)，推進(jìn)基于一體化數(shù)據(jù)源的全要素、全生命周期的數(shù)據(jù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)多方參與、協(xié)同聯(lián)動(dòng)的一體化管理。

1.1 CBIM協(xié)同管理平臺(tái)的技術(shù)特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)架構(gòu)采用瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）框架模型的Web訪問(wèn)，通過(guò)MVC4（一種軟件設(shè)計(jì)模式）實(shí)現(xiàn)前后端分離模型搭建，采用Bootstrap樣式實(shí)現(xiàn)頁(yè)面的自適應(yīng)。

（2）建立了反向代理服務(wù)，支持高用戶并發(fā)量。

（3）應(yīng)用服務(wù)層位于數(shù)據(jù)庫(kù)等后端通用服務(wù)層與反向代理層之間，向上接收由反向代理服務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)而來(lái)的客戶端訪問(wèn)請(qǐng)求，向下訪問(wèn)由數(shù)據(jù)庫(kù)層提供的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。

（4）數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)由上層Web應(yīng)用提供關(guān)系式或結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢支持，根據(jù)Web請(qǐng)求的并發(fā)量和數(shù)據(jù)庫(kù)的吞吐量服務(wù)自動(dòng)均衡數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)載。

1.2 CBIM協(xié)同管理平臺(tái)的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

協(xié)同平臺(tái)基于BIM輕量化和互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、運(yùn)維的全過(guò)程管理；通過(guò)BIM模型線上解決業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和物業(yè)等在信息共享、多方協(xié)同管理難題，并實(shí)現(xiàn)跨階段的交互式數(shù)據(jù)賦能應(yīng)用；通過(guò)將建造數(shù)據(jù)與BIM模型對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)字建造與現(xiàn)實(shí)建筑建造虛實(shí)結(jié)合，形成建筑數(shù)字孿生數(shù)據(jù)資產(chǎn)。通過(guò)知識(shí)庫(kù)的不斷積累以及將來(lái)的自我學(xué)習(xí)，形成大數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的高度融合，解決了傳統(tǒng)工程咨詢行業(yè)以個(gè)人經(jīng)驗(yàn)建立知識(shí)體系的局限性，以信息積累到數(shù)字產(chǎn)品，建立現(xiàn)代工程咨詢模式，從靜態(tài)信息發(fā)展到動(dòng)態(tài)信息，從數(shù)字化到智慧化，形成數(shù)字化工程管理。

1.3 CBIM協(xié)同管理平臺(tái)與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)的比較

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展及其在工程項(xiàng)目管理中的廣泛應(yīng)用，工程項(xiàng)目管理的信息化已經(jīng)成為工程項(xiàng)目管理研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。工程項(xiàng)目管理信息化主要包括兩個(gè)方面：一是信息化的硬件條件，如計(jì)算機(jī)硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通信工具等；二是信息化的軟件條件，如項(xiàng)目管理軟件系統(tǒng)相關(guān)的信息化管理制度。從中國(guó)當(dāng)前情況來(lái)看，工程項(xiàng)目管理信息化的硬件條件與西方發(fā)達(dá)國(guó)家的差距不大，但是工程項(xiàng)目管理信息化的軟件條件卻存在著很大的差距。本系統(tǒng)投入運(yùn)行后，將大大提高項(xiàng)目綜合管控能力，使工程建設(shè)全生命周期的信息化管理邁上一個(gè)新臺(tái)階。

1.4 CBIM協(xié)同管理平臺(tái)的應(yīng)用場(chǎng)景

CBIM協(xié)同管理平臺(tái)適用于建筑全生命周期的各環(huán)節(jié)，是集智慧全過(guò)程咨詢、遠(yuǎn)程管控、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、一站式評(píng)價(jià)、智慧建筑和智慧監(jiān)管為一體的大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，為建筑咨詢和施工管理企業(yè)提供信息化解決方案，為業(yè)主提供全生命周期建筑數(shù)字信息的數(shù)字運(yùn)維服務(wù)（如圖1所示）。

圖1 CBIM項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程解決方案

2 CBIM協(xié)同管理平臺(tái)應(yīng)用情況

2.1 項(xiàng)目基本概況

新余市婦幼保健院院區(qū)位于江西省新余市渝水區(qū)，南鄰規(guī)劃白竹路、東臨勞動(dòng)南路，交通便利。新建門診保健綜合樓工程（以下簡(jiǎn)稱“本工程”）為院區(qū)原址改擴(kuò)建項(xiàng)目，總建筑面積41512.02 m2，其中：地上建筑面積26318.72 m2，地下建筑面積15193.30 m2。本工程全部建成后，新余市婦幼保健院將成為三級(jí)甲等婦幼保健院，包括圍產(chǎn)健康中心、婦女健康中心和兒童健康中心等業(yè)務(wù)內(nèi)容。

2.2 應(yīng)用過(guò)程

2.2.1 設(shè)計(jì)階段

在本工程方案設(shè)計(jì)階段，利用CBIM協(xié)同管理平臺(tái)，優(yōu)化院區(qū)內(nèi)整體規(guī)劃布局，確定綜合樓內(nèi)功能分布，進(jìn)行消防疏散模擬、光照模擬分析及地上地下交通組織優(yōu)化。利用修正功能和自動(dòng)數(shù)據(jù)比對(duì)功能，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和方案，最終得到最優(yōu)方案，以保證后期施工作業(yè)順利開(kāi)展。同時(shí)，在信息化技術(shù)的支持下，運(yùn)用詳細(xì)、具體地展現(xiàn)出工程中的光源、熱能傳導(dǎo)以及相關(guān)材質(zhì)信息屬性等內(nèi)容，為設(shè)計(jì)人員和施工人員全面、科學(xué)地掌握建筑工程綜合信息提供很大的便捷。

在施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，運(yùn)用CBIM協(xié)同管理平臺(tái)的集成技術(shù)，對(duì)施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行綜合分析。各參建方可在線討論修改問(wèn)題，對(duì)BIM交付成果進(jìn)行集中存儲(chǔ)，為工作人員日后對(duì)施工數(shù)據(jù)的管理提供基礎(chǔ)，進(jìn)一步保證交付數(shù)據(jù)的有效性和安全性。

2.2.2 采購(gòu)與招標(biāo)階段

在設(shè)計(jì)階段建模后，工程量按工藝分層計(jì)算會(huì)更加快速和精準(zhǔn)，招標(biāo)使用的工程量清單也會(huì)更加準(zhǔn)確，材料采購(gòu)清單、審批流程也能夠在線快速生成。這將會(huì)大大降低后期的造價(jià)控制風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.3 施工階段

（1）施工準(zhǔn)備階段。利用CBIM協(xié)同管理平臺(tái)進(jìn)行圖紙會(huì)審，解決管線與管線之間、管線與結(jié)構(gòu)之間的物理碰撞問(wèn)題。通過(guò)碰撞檢查的分析模擬，也可發(fā)現(xiàn)由不滿足安裝要求的操作空間，或者因其他凈高不符合要求而引起的碰撞問(wèn)題。碰撞檢查主要集中在建筑與結(jié)構(gòu)、內(nèi)裝與結(jié)構(gòu)、鋼構(gòu)與幕墻、機(jī)電與土建、水暖電氣與管線安裝空間等方面，在項(xiàng)目模型深化過(guò)程中共發(fā)現(xiàn)碰撞點(diǎn)860余處。經(jīng)分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)了門診一樓醫(yī)療街口臨近自動(dòng)扶梯處被兩根柱阻擋、二樓自動(dòng)扶梯預(yù)留空間過(guò)小、住院樓電梯井內(nèi)框架柱影響電梯安裝、橫梁阻擋消防門、承臺(tái)與集水坑碰撞、豎向風(fēng)井與梁碰撞、建筑與結(jié)構(gòu)標(biāo)高多處不符等問(wèn)題。其中的各類圖紙問(wèn)題368條，重大修改涉及土建29條、機(jī)電37條、裝修51條。

（2）施工階段。采用BIM技術(shù)對(duì)砌體施工精準(zhǔn)算量排版，提前將門窗、預(yù)留洞位置及尺寸進(jìn)行標(biāo)識(shí)預(yù)留；現(xiàn)場(chǎng)按圖切割加工，提高砌體砌筑的質(zhì)量和效率，并生成二維施工圖紙和材料用量表。勞務(wù)按“統(tǒng)計(jì)量×（1＋2%）”領(lǐng)取單樓層材料量，將材料損耗由常規(guī)項(xiàng)目的7%減少到2%以內(nèi)，節(jié)省砌體約800 m3。對(duì)復(fù)雜的梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋施工，采用BIM技術(shù)提前進(jìn)行排布深化，嚴(yán)格控制搭接長(zhǎng)度和拉鉤大小等，優(yōu)化下料長(zhǎng)度，節(jié)約鋼筋；同時(shí)對(duì)鋼筋綁扎順序進(jìn)行模擬，優(yōu)化配筋，預(yù)留足夠的操作空間，以減小綁扎難度。

（3）應(yīng)用第三方模板腳手架設(shè)計(jì)軟件，按規(guī)范搭設(shè)模板腳手架模型，實(shí)現(xiàn)快速智能化方案設(shè)計(jì)、高效設(shè)計(jì)驗(yàn)算、可視化方案交底、準(zhǔn)確工程量統(tǒng)計(jì)和精細(xì)化施工管理，并生成材料明細(xì)表及預(yù)埋件平面圖。根據(jù)優(yōu)化好的外架模型，生成各階段腳手架材料的工程量表，指導(dǎo)鋼管架材料分批次進(jìn)場(chǎng)，避免周轉(zhuǎn)材料大量進(jìn)、出場(chǎng)，從而減少場(chǎng)地占用和租賃費(fèi)用。

（4）為了使所有施工工序一次成優(yōu)，項(xiàng)目設(shè)立樣板區(qū)，采用BIM技術(shù)建立質(zhì)量樣板模型；上傳至云端后，可通過(guò)掃描二維碼實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)共享。

2.2.4 施工過(guò)程管控

（1）進(jìn)度管控。CBIM協(xié)同管理平臺(tái)可按總體、年度、季度、月度、周、日逐級(jí)制定并分解施工計(jì)劃。此外，各參建單位均有獨(dú)立端口登入管理平臺(tái)，進(jìn)行施工進(jìn)度4D模擬分析及工期計(jì)劃推演、編排，實(shí)時(shí)掌握施工進(jìn)度。參建單位管理人員可實(shí)現(xiàn)手機(jī)端、iPad端和電腦端多端可視化操作，通過(guò)不同的維度和專業(yè)共同協(xié)作，深化模型參數(shù)。

（2）質(zhì)量管控。采用BIM模型融合施工工藝，通過(guò)二維碼可視化交底，準(zhǔn)確、清晰地向施工人員展示工程的質(zhì)量要求。通過(guò)比對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物與BIM模型，管理人員能夠提高質(zhì)量檢查的效率與準(zhǔn)確性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目質(zhì)量可控的目標(biāo)，提高質(zhì)量管理水平。

（3）施工安全管理。在BIM 3D模型基礎(chǔ)上使用虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)，加強(qiáng)了可視性和具象性。通過(guò)構(gòu)建虛擬展示，為管理人員及現(xiàn)場(chǎng)工人提供交互性設(shè)計(jì)、可視化印象及沉浸式體驗(yàn)，防范安全風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)BIM＋人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控、違法行為識(shí)別和智慧工地管理等。

（4）投資管控。利用BIM技術(shù)建立施工階段的5D模型，結(jié)合算量軟件，對(duì)工程量進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)量，對(duì)項(xiàng)目中的投資進(jìn)行精細(xì)分析，對(duì)每個(gè)工序和每個(gè)工區(qū)的工程量進(jìn)行合理控制。施工過(guò)程中發(fā)生的變更簽證可在線多方協(xié)同處理、審批確認(rèn)，并按時(shí)間生成統(tǒng)計(jì)表，對(duì)計(jì)算的數(shù)據(jù)的有效性進(jìn)行確認(rèn)，有效節(jié)省了簽證費(fèi)用的結(jié)算周期。此外，工作人員還可以按照造價(jià)定額，及時(shí)計(jì)算出各個(gè)階段的投資成本，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工階段投資的動(dòng)態(tài)管理。

2.2.5 精裝修階段

各參建單位可以在CBIM協(xié)同管理平臺(tái)，通過(guò)互動(dòng)在線確定裝修方案。通過(guò)BIM技術(shù)建立裝修模型，輔以渲染表現(xiàn)最終效果，精準(zhǔn)展現(xiàn)裝修設(shè)計(jì)的意圖，提前將裝修效果模擬出來(lái)，節(jié)省了做樣板間的時(shí)間和成本；裝修效果確定后，可以由模型給出各種材料用量，指導(dǎo)用材的采購(gòu)；對(duì)于多材料的選擇對(duì)比、配合辦公家具設(shè)備的預(yù)留預(yù)埋，也都起到了重要的指導(dǎo)作用。避免了因裝修效果達(dá)不到業(yè)主要求而出現(xiàn)已采購(gòu)材料無(wú)法處理的情況。

2.2.6 運(yùn)營(yíng)維保階段

融合BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從設(shè)計(jì)階段建模就考慮到運(yùn)維階段的投入，并在施工的全過(guò)程中將工程的變更和施工中的問(wèn)題以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的模式進(jìn)行存儲(chǔ)，通過(guò)大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，為后期資產(chǎn)維護(hù)運(yùn)營(yíng)提供信息化的先進(jìn)管理手段。如此，物業(yè)公司在進(jìn)入工程維保時(shí)，便可準(zhǔn)確把握工程的竣工資料或圖紙檔案等細(xì)節(jié)要求，有效掌握工程設(shè)備的具體運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 CBIM協(xié)同管理平臺(tái)應(yīng)用成效

（1）解決了傳統(tǒng)BIM數(shù)據(jù)生成及共享交互過(guò)程中的軟件“卡頓”問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了建筑數(shù)據(jù)在云端的互聯(lián)互通和全面應(yīng)用。

（2）解決了項(xiàng)目管理中數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享、協(xié)同管理的難題。

（3）實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程項(xiàng)目管理工作的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化和信息化，從而大幅提高了工作效率，降低了管理與溝通成本。

（4）實(shí)現(xiàn)數(shù)字交付，為后續(xù)的物業(yè)管理保存了完整的建筑數(shù)字信息。

本工程項(xiàng)目管理通過(guò)應(yīng)用CBIM技術(shù)，累計(jì)節(jié)約超出600萬(wàn)元。其中，減少變更、簽證、返工節(jié)約直接費(fèi)用約200萬(wàn)余元；提出各類圖紙問(wèn)題及優(yōu)化建議共409條，確認(rèn)修改328條，直接節(jié)省資金330余萬(wàn)元。進(jìn)度方面，設(shè)計(jì)成果線上交付，使圖紙交付提前30 d，精裝修節(jié)約工期約30 d；設(shè)計(jì)變更、簽證電子資料管理齊全，造價(jià)審計(jì)時(shí)間縮短20 d。

3 結(jié)語(yǔ)

CBIM技術(shù)的應(yīng)用，打破了建筑產(chǎn)業(yè)鏈中條塊分割、信息不通、各專業(yè)咨詢碎片化和分段式管理的狀況，構(gòu)建了一個(gè)傳遞建筑工程全生命周期各階段專業(yè)接口信息的整合作業(yè)環(huán)境，使關(guān)鍵建設(shè)信息在各參建單位之間能夠被及時(shí)、準(zhǔn)確地傳遞與共享。通過(guò)數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字建造、數(shù)字運(yùn)維和數(shù)字化管理，大幅提升了工程建設(shè)的質(zhì)量和效率。CBIM協(xié)同管理平臺(tái)應(yīng)用前景廣闊，將為助力施工總承包及全過(guò)程工程咨詢企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，發(fā)揮巨大的作用。