施工企业BIM技术与信息化运用研究与展望

刘力

摘要：如今，以互联网+、BIM、云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能为代表的数字技术得到快速发展与广泛应用，BIM已经并将继续引领建设领域的信息革命。伴随着BIM应用点的逐步推广，建筑业的传统架构将被打破，一种以信息技术为主导的新架构将取而代之。文章结合安九铁路与北京新机场高速公路BIM协同办公实例，介绍作为施工单位的项目部如何利用互联网+BIM技术创新管理模式，建设数字化工地，推进管理升级，主动适应信息化管理要求。该技术的采用，可有效提高岗位人员工作效率，消除项目各方沟通壁垒，辅助管理层经营决策，从而实现项目精细化管理和企业集约化经营，颇具类似项目管理借鉴。

Abstract： Today， digital technologies represented by Internet+， BIM， cloud computing， big data， Internet of Things， mobile Internet， and artificial intelligence have been rapidly developed and widely used. BIM has and will continue to lead the information revolution in the construction field. With the gradual promotion of BIM application points， the traditional architecture of the construction industry will be broken， and a new technology-led architecture will replace it. This paper combines the example of BIM collaborative work between Anjiu Railway and Beijing New Airport Expressway to introduce how the project department as a construction unit can use the Internet + BIM technology innovation management mode to build a digital chemical industry， promote management upgrades， and actively adapt to information management requirements. The adoption of this technology can effectively improve the work efficiency of the post staff， eliminate the communication barriers of all parties involved in the project， and assist the management decision-making， so as to achieve refined management of the project and intensive management of the enterprise， which is similar to project management.

關键词：互联网+BIM技术;云计算;大数据;人工智能

Key words： Internet+BIM technology;cloud computing;big data;artificial intelligence

中图分类号：TU17                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）08-0170-03

0  引言

党的十九大提出数字经济、建设数字中国，数字化已上升为国家战略。尽管建筑业的数字化转型处于探索阶段，但BIM技术的兴起给建筑业带来的变革确实有目共睹。为加快推进BIM技术运用，促进BIM技术与绿色建筑，建筑产业化的深度融合，实现建筑业转型升级，国家部委和省市政府先后颁发了关于BIM推广运用的系列政策纲要和意见，逐步明确了BIM技术在工程建设中运用的具体步骤和计划，落实了BIM专项费用的出处，为BIM技术的快速推广运用提供了坚实基础，可以预见未来三至五年内，BIM技术将快速运用至工程的全过程管理。

如今的BIM技术已经不只是简单的三维模型，而是将进度、成本、质量、安全等所有施工信息及数据与模型关联，实现施工现场数字化、精细化的一种新型施工管理模式。在三维技术的基础上，全面集成工程的信息化、智能化、协同化等特点，减少信息传递过程中的信息丢失，提高规划、设计、施工、运维等各生命周期中的质量和效率，提升科学决策和管理水平，最终节约成本，提高工程质量，可以说当前掌握了BIM技术，就掌握了未来几年工程技术创新的制高点。公司深知BIM技术作为我国施工行业创新发展的重要技术手段，其运用和推广在施工行业的科技进步与转型升级过程中占有不可估量的作用，同时也给施工行业的发展带来强大推力，制定了BIM技术与信息化2018～2020滚动规划。规划提出要积极利用互联网+、大数据、云计算、移动互联、BIM以及物联网等新的IT技术，实现数据驱动、信息互通、知识共享，推动信息化深度应用，加快构建自上而下、横向协同、运行有序的信息化系统，努力提高信息化应用水平，着力将信息化打造为企业核心竞争力，促进公司管理效率和创新能力的提升。

1  发展指导思想及技术路线

政策引导，企业主导。公司统筹规划，研究出台推动BIM技术应用的政策措施和技术标准，形成有利于新技术应用发展的基础建设环境。充分发挥建设、设计、施工、监理、咨询等市场主体主导作用，培育供需市场，通过市场竞争机制，提高BIM技术在基础建设项目全寿命周期的应用水平。

标准先行，重点突破。BIM标准是BIM技术应用的基础，在充分借鉴国内外BIM应用经验的基础上，建立企业基础建设BIM标准体系，同步开展基础建设各专业BIM技术科研攻关，突破BIM技术应用关键技术。

精选平台，高点起步。培养一批具有一定创新能力的专业人才，选择在BIM领域拥有成功经验合作方联合研发，保证所选择的平台和软件在三维设计方面具有优质基因，成熟开发，支持统一网络数据库，支持基础建设BIM标准实施，形成基础建设构件资源库，建立基于BIM技术的企业工程管理平台。

整体规划，分布实施。根据基础建设行业的特点和发展现状，制定BIM技术在企业基础建设领域的发展规划和分阶段目标。以试点示范为先导，逐步培育和规范应用市场和管理环境，分阶段有序推进BIM技术。BIM研究需要立足实际需求，追求价值最大化，深入挖掘施工阶段阶段的不同应用价值点，分难易程度、价值大小逐步实现。

2  构建企业级WBS工序字典

WBS是以可交付成果为导向，对项目要素进行分组，将项目各种工作分解成可独立完成的任务单元，WBS是项目管理的一个标准化工具，创建WBS是把项目交付成果和项目工作分解成较小的，更易于管理的组成部分的过程。其构成因子包括：

结构化编码——通过编码建立计算机能够识别的树形结构，将WBS彻底结构化;

工作包——即WBS最小单元，即最小的“可交付成果”;

WBS元素——即树形结构的各个节点，代表具有隶属/汇总关系的“可交付成果”;

WBS字典——对WBS元素的标准定义，即与工作相关内容的统一的详细描述。

WBS工序分解是以工程項目可交付成果（即工程实体）为导向、对项目形象进度项、收入清单、分包工序、物资需求等进行分组，把项目工程量相关的各项业务工作分解成可以独立完成的“工作包”（即数量管控单元），并通过工程量复核和工作关联，实现项目进度管理、产值统计、分包管理、物资采购、成本核算等业务的深度融合。

工程项目WBS工序分解的主要内容有：①通过结构化编码，把工程项目一层层向下分解到最小数量管控单元，建立树形结构;②通过挂接，把形象进度项、合同清单、分包工序、物资需求等标准项挂接至WBS树形结构，形成工程量相关各业务与WBS工序之间的关联关系，同时生成工程量计算模板;③通过算量，按照数量管控单元和工程量计算需求算量，然后把计算结果代入WBS树形结构，实现数据集成，便于后期以简单的形象进度统计代替复杂的工程量统计和数据汇总分析;④通过电算和信息化手段，快速提取进度管理、分包管理、验工计价、物资计划、成本核算等业务数据，大幅度提高项目业务处理效率，同时为企业数量控制和价格监控工作创造条件。

企业层面，制定WBS标准，服务项目，积累数据，形成企业经营生产、成本、安全、质量大数据。项目层面以WBS工序分解为基础，分解项目管理单元，统一管理颗粒度，实现横向各业务管理域的“穿透”。实现进度货币化，让进度可控、项目成本分解到责任单元、分包量可控、材料量可控、质量预控、安全预控。

3  整体架构

我公司BIM技术运用主要聚焦在建造阶段，以进度管理为主线，经济为核心，WBS（BIM模型构件分解）为载体，APP为采集手段，通过云+端为企业及项目各个岗位及时提供模型及信息数据。通过工程数字化管理实现现场工业化及工厂工业化，使图纸细化到作业指导书，任务排程最小到工序，工序工法标准化，将工程建造提升到工业制造的精细化水平。通过基于工序级末位计划，实现施工全过程的精细化管理，将工厂生产与现场生产相融合，形成“厂场一体化”的数字生产线，实现全生产链的协同与柔性生产，通过对施工现场“人、料、机、法、环”等各关键要素的全面感知与实时互联，并与云端的虚拟工地相互映射，构建虚实融合的智慧工地。（见图1）

4  BIM技术研究和应用成果

4.1 安九铁路BIM协同平台

安九高铁是国家“十二五”规划的重点项目，设计速度350km/h。重难点工程有马尾山隧道，具有断层、岩溶和人为坑洞等不良地质条件，桥梁黄梅镇跨沪渝高速公路特大桥跨越既有高速公路，安全风险高、施工难度大、线路里程长、合龙精度要求高。为了促进项目标准化管理，提升数字化管理水平，项目以实施阶段的全过程，全方位信息化管理为总体目标，从设计管理、技术管理、质量管理、安全管理、进度管理、物资管理、现场监控等多方面广泛开展BIM技术应用。将项目管理转变为一种按需服务，可以安全地向任何地点任何用户提供管理互动，切实提升项目管理效率和水平。推动铁路工程建设逐步从机械化向信息化、智能化方向迈进。

4.1.1 设计管理

将二维图纸、设计变更等信息与三维模型进行了关联，具备可视化设计交底。技术管理人员可方便快速地通过个人、PC、手机、ipad笔记本电脑查阅图纸、变更信息、效果图和视频，高效的辅助现场施工。

4.1.2 技术管理

在平台中建立了统一的技术管理体系，实现了开工报告、施工组织设计、施工方案、施工工艺、作业指导书等技术资料的上传、审批、存档及调取。

4.1.3 质量管理

将检验批、工序卡控等与模型直接关联，并精确到具体工程部位，实现卡控过程留痕，并可以直接调阅，同时将检验批的状态与进度设置了逻辑关系，实现了进度的自动生成，提高了调度效率。

4.1.4 安全管理

针对巡查中出现的安全问题，管理人员可在平台上提交带文字、照片描述的巡查记录，并推送给责任人责令整改，所有发起的问题在完成整改前均会在BIM模型中的相应工程部位加以警示，必须达到整改完成以后才会消失。形成闭环管理，同时保留整个过程记录，做到过程留痕。

4.1.5 进度管理

Project等各类施工计划可上传并关联至BIM模型平台上，实现模型上的每个构件均有相匹配的计划，可对施工组织计划进行仿真模拟，辅助计划的编制和复核。通过指定时间段，可以查看到当前实际进度与计划的对比情况，在模型中以不同颜色，直观反应出提前、正常、滞后三种状态。

4.1.6 物资管理

通过进度计划与物资供应的匹配，可随时调取并形成实际的物资供应计划，精准指导物资采购与供应，基于实际物资管理模式，按照材料进场至使用完成等7个步骤，以二维码为载体，将物资流转过程中的信息进行记录与保存，实现材料与结构物的相互追溯，帮助管理者全面掌握物资使用情况。

4.1.7 现场监控

项目重要部位设有监控摄像，通过安九BIM平臺，可直接快速接入到现场监控点。

4.2 北京新机场BIM协同平台

作为“新国门第一路”的北京新机场高速公路，是北京新机场外围配套“五纵两横”骨干交通项目的重要组成部分，建成后将有利于提升北京新机场服务水平，对于促进新机场临空经济区发展，完善京津冀区域综合交通运输体系，推动京津冀协同发展具有重要意义。我公司承建的北京新机场高速公路四标，全长2936米，线路连续上跨或下穿多条交通大动脉，以及下穿现况高压走廊路线，合同工期16个月，总造价3.46亿元。

北京新机场高速公路项目利用BIM平台辅助施工中的各项管理，包括进度跟踪管理、资源管控、质量安全管理、施工资料管理、BIM集成看板等应用。通过将成本、进度信息与BIM模型的关联，形成资源需求的曲线分析，对现场资源进行管控，辅助现场物资管理、采购计划管理和结算管理。项目在整个施工过程中，项目制定对应的BIM应用架构与流程，发动全员参与的积极性，将BIM模型充分应用到施工管理的过程中。

4.2.1 场地布置

针对现场场地狭小，通过建立各个阶段施工现场总平面图布置BIM模型，对总平面进行与规划、预布置工作，结合模拟施工调整布置，使得项目场地空间布局科学合理减少二次搬运，对项目安全施工以及对外形象进行初步的把控。同时快速形成施工现场的数字化呈现，利用BIM模型快速输出各阶段的二维图、三维图、各阶段的临建材料量及施工现场数字版的航拍视频。

4.2.2 GIS+BIM模型

基于BIM模型与Infraworks和Google Earth的交互（BIM+GIS展示），实现三维可视化模拟施工线路与周边环境的相互关系，为施工决策提供帮助。

4.2.3 碰撞检查

项目部将复杂节点进行1：1精准模型建立，以三维可视化的形式将图纸中的二维复杂节点向现场施工作业人员进行展示，方便人员理解与现场施工。同时将不同专业的信息模型进行协同审查和碰撞分析，优化工程设计，减少在项目实施过程中错误和返工的可能性。

4.2.4 可视化交底

通过三维建模让工程技术人员在建模的过程中直观掌握了解设计意图，更加深刻得理解工程内容。利用BIM辅助施工方案的编制，将施工方案以三维可视化的方式展示，同时结合动态模拟，实现工艺流程的三维交底，让交底技术成为真正看得见、看得懂、记得住的施工技术，即便是从未接触过的新员工们都能够对整个施工流程、技术要点和施工注意事项一目了然。

4.2.5 施工方案辅助

作为“新国门第一路“的北京新机场高速公路，线路连续上跨或下穿多条交通大动脉，以及下穿现况高压走廊路线，施工难度极大，项目部利用BIM可视化、信息化、协同性的优势，辅助策划方案的编制。基于BIM技术的“三线四桥”施工模拟，项目提前对方案进行优化，验证施工方案的合理性，检查方案的不足，协助施工人员充分理解和执行方案的要求，并对全过程施工进行协同管理。转体过程中，发现碰撞点，制定合理化方案并进行论证，提前解决转体桥梁与接触网的碰撞问题。

4.2.6 施工进度模拟

针对工期控制难点，通过WBS将模型与进度快速关联，模拟工程建造过程，对施工进度分析，优化工期。现场管理人员通过移动端采集项目各关键节点形象进度照片，与按进度计划模拟的三维模型实时对比，随时校核进度偏差，加强项目管控。

4.2.7 智能监测

项目部自主研发转体智能监测平台（如图2），将转体实施过程中的应力、应变等监测数据实时反馈到BIM平台，通过BIM模型反映转体实际情况，并将转体过程的所需数据集成，并结合模拟的实际周边环境情况，对转体过程进行动态监测和提前预警，保障“三线四桥”的施工。2018年12月2日2时，由公司承建的北京大兴国际机场配套交通工程“三线四联”转体桥，完成上跨京沪铁路高难度转体动作，分别与遥相呼应的铁路对岸线路精准对接，从而将通往大兴国际机场的“咽喉要道”全部连接贯通。四座桥梁在同一区域一次性同步转体成功，创造了国内外大跨度桥梁集群式转体施工新纪录。

5  展望

BIM技术应用本质是以信息化为驱动，结合可视化的界面互动、规范化的管理流程、标准化的管理体系，提高了我公司基础建设项目管理水平。数字化的BIM正在通过大数据、云计算、物联网、高精度测量等技术的对接和深度融合，向着智能化的方向快速演进。可以预见的未来周期是智能建造的时代。BIM也将成为智慧城市的大数据基础，每一个真实的建筑，都会在数字化的虚拟平台上同步运行管理，每一个建筑的建设都将会更加的精细化和透明化，就像制造业数字化生产的今天，BIM就是我们建筑业的未来。

参考文献：

[1]王婷，肖莉萍.基于BIM的工程运营管理信息系统架构研究[J].建筑经济，2015（05）.

[2]张洋.基于BIM的建筑工程信息集成与管理研究[D].清华大学，2009.

[3]杨芳.建筑工程项目信息化管理的研究[D].天津大学，2013.