建筑信息建模技术在天津港工程建设项目管理中的应用

纪宇阳

天津港（集团）有限公司作为我国主要的大型港口企业之一，其管理水平与世界一流港口企业相比差距明显。建筑信息建模（building information modeling，BIM）技术将三维模型与工程信息相结合，为天津港的信息化管理带来新思路。本文着眼于将天津港庞大的建设项目信息资源与BIM技术相结合，借以开发天津港特有的BIM管理系统。BIM技术在天津港工程建设项目全生命周期管理中的应用为天津港基建行业管理带来巨大便利，产生显著的社会价值。

1 BIM技术简介

BIM技术最早于1975年在美国提出，以其可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等五大特点为业界所关注。该技术的核心是将设计意图从二维展示转化为三维甚至多维展示，是继计算机辅助设计技术之后工程建设领域的又一次革命，引领着工程建设领域的信息化发展方向。该技术涉及建设项目全生命周期各环节，可应用于设计、施工和运营维护等不同阶段。

自2003年引进BIM技术以来，我国工程建设领域的若干大型设计机构、施工企业在公共建筑、市政和交通等大型项目中局部应用了该技术；此外，一些大型项目业主单位尝试利用该技术进行工程建设项目管理。“十三五”时期，我国经济步入新常态，天津港等沿海主要港口进入中高速发展换挡阶段，面临产业结构和发展模式全面转型，信息化成为产业结构调整的重要推手。2014年6月，交通运输部发布《关于推进港口转型升级的指导意见》，指出要促进智慧型港口建设。天津港迎来港口转型、能级提升、行业整合、功能调整、建设世界一流港口的新机遇。

当前，天津港的信息化管理水平与其建设世界一流港口的目标相差甚远。在天津港建设和发展过程中，基础设施建设和技术改造投资累计达数百亿元，除建成分布广泛的码头、航道等工程实体外，还积累了庞大的工程建设人才资本，沉淀了海量工程建设数据资源，形成亟待开发的巨大数据资源宝库。为此，本文开展天津港工程建设领域BIM应用研究，为港口建设项目率先打造BIM基础平台，经过设计、施工和项目管理等阶段试点启动，逐步向港口规划建设全行业、工程建设项目全生命周期延伸，进而推动天津港转型升级，为其建设世界一流港口奠定信息化数据库基础。

2 BIM技术应用现状

BIM技术通过参数模型整合形成工程建设项目信息，并在项目策划、设计、施工、运行和维护等全生命周期共享、复用、积累、传递这些信息，为各参建方提供协同工作基础，有利于提高效率，节约成本和缩短工期。BIM技术从被提出到逐步完善直至被工程建设领域普遍接受历经数十年。BIM 技术实践最初主要由几个较小的国家主导， 如芬兰、挪威和新加坡等，美国的一些早期实践者紧随其后。经长期酝酿，美国逐渐成为BIM技术应用的主流国家，在政府的引导推动下，形成各种BIM协会和标准。2010年，新加坡公共工程全面采用BIM设计施工，并要求自2015年开始，所有公私建筑以BIM形式送审及兴建。

我国BIM技术应用起步较晚。一些率先应用BIM技术的项目，如北京奥运村空间规划及物资管理信息系统、南水北调工程以及香港地铁项目等，仍停留在碰撞检测、施工模拟等比较基础的施工前图纸检测应用层次，远未发挥其全生命周期应用价值，并且尚未得以推广和普及。未来，BIM技术平台集成能力将进一步加强，可与其他信息技术，如互联网、大数据、云计算、无线射频识别、二维码、地理信息系统和视频监控等深度集成，形成“BIM+”，并依托现有软件、硬件和工程建设累积的海量数据，进行二次甚至多次开发，为港口工程建设乃至整个港口行业创造更多价值。

3 BIM技术应用对天津港工程建设项目管理的意义

“十三五”时期，天津港应以新理念谋划新发展，以创新作为发展第一动力，全面提升港口能级和运营水平，努力打造成为世界一流港口。BIM技术应用对天津港工程建设项目管理具有重要意义：一是在国家战略指导下，天津港工程建设项目需求将继续大幅增长，为实施《天津港总体布局规划》，未来10～15年，天津港将持续推进东疆二岛、高沙岭和大港等新辟港区基础设施建设，加大若干大宗货类生产布局和功能调整力度，并加快诸多生产性工程建设项目实施步伐；二是天津港对工程建设项目决策质量的要求进一步提高，利用BIM技术进行多专业模拟，可以辅助方案优化和项目决策；三是推行工程总承包模式同步嵌入BIM技术，进一步延伸工程建设产业链，发挥乘数效应，提高投资效益，推进工程建设信息化和产业化；四是今后工程项目的运作将要求成本控制贯穿于项目建设全过程，实现精细化管理；五是从项目策划、方案论证、阶段设计、施工准备、施工安装到竣工验收的各个阶段，BIM技术的应用可以消除信息孤岛，促进工程建设全过程管理变革；六是实现天津港主体港区基础建设可视化，有利于老港区功能调整、区域再开发及设施设备精益管理。目前，BIM技术在天津港工程建设领域的主要应用点是工程设计、招投标（即造价控制）、施工管理和设备设施运行维护等。

4 BIM技术在天津港工程建设项目管理中的应用

天津港在工程建设过程中，以BIM技术平台为基础，依托港口建设领域海量数据资源，通过集成各种现代互联网技术，形成“BIM+”，再造工程项目实施流程，提供涵盖港口建设全领域并延展至港口全行业的信息化服务，从而实现港口建设与港口信息服务双重产业化，打造新的经济增长点。“BIM+”即BIM与其他信息技术的集成应用，主要包括BIM与项目管理系统集成、BIM与云計算集成、BIM与物联网集成、BIM与数字化加工集成、BIM与智能型全站仪集成、BIM与地理信息系统集成、BIM与三维扫描技术集成、BIM与虚拟现实技术集成以及BIM与三维打印技术集成等。

目前，天津港仍然存在信息和数据孤岛，工程建设领域前阶段的数据未被后阶段充分利用，建设阶段的信息未被运行维护阶段全面利用，导致海量信息不能很好地为港口生产所用，更谈不上创造新模式和实现新价值。BIM技术在天津港的深度应用呈现为“BIM+”，即BIM技术在工程建设项目全生命周期的全方位、全领域应用：在工程建设领域，BIM技术在港口规划、项目前期策划和工程项目管理等方面具有很大应用空间；在港口生产和安全监管领域，依托BIM数据信息基础平台集成其他信息技术，并通过网络推广应用。天津港在工程建设项目管理中应用BIM技术可解决如下问题：满足项目前期研究策划需求；适应具体工程建设管理需求；适应项目代建单位转型升级需求；适应主体港区各层级规划编制需求；适应港口设施设备运营维护精细化管理需求；适应工程总承包实施全过程应用需求；适应港口业务、码头作业、仓储物流、安全布局统筹及现场安全监管的应用需求；契合顶层设计应用和建设智慧港口的需求；为形成新的经济增长点提供空间。endprint

4.1 BIM系统创建、执行及实施路线

天津港BIM系统创建过程如下：由港口工程咨询机构运作，联合相关BIM咨询机构，选择试点区域，建设以BIM技术为基础，涵盖规划、设计、施工和运维等的项目全生命周期工程协同管理平台，并以2～3个具体项目BIM全程管理为起点，逐步向全港口推广，打造天津港工程建设项目BIM基础信息数据库。天津港BIM技术应用的远期目标是：集成港口资源以及物联网、云计算和大数据等技术，在BIM系统平台基础上，逐步建成实现设施设备实时查询、在线运行监测、动态定位、全接入的智慧港口。

基于BIM技术的工程建设项目全生命周期管理应用，天津港拟按照准备数据技术→确定工程管理需求→搭建数据库平台→搭建协同平台→直接应用或试点工程上线→分阶段分区域推广→企业资源计划信息对接→深化利用实施→实现“BIM+”的总体路径，渐进完成BIM系统项目研究和开发。

BIM系统运行可以划分为技术应用准备、试点项目试验、协同管理优化、全港BIM基础资料库建设、管理决策层拓展等阶段，系统可与各级企业资源计划管理数据系统对接，实现基于“BIM+”的企业信息化协同管理。未来，天津港将以大数据为导向，实施项目逐步嵌入，基于各专业信息整合后的BIM信息库进行数据深度挖掘，为港口经营规划发展和经营管理决策提供预测支持。

天津港BIM技术应用管理体系建设包括BIM技术应用实施标准建设、BIM系统平台运行团队建设、BIM项目管理流程设计和BIM扁平化组织结构设计等内容。BIM系统平台包括数据基础层、图形平台层、专业应用层、协同平台层、企业管理层和辅助决策层，由设计团队创建，由施工总承包单位负责协调、维护，利用无线射频识别、无线移动终端等技术，实现数据库化和可视化管理。

天津港要建设的智慧港口应是一个有机整体，BIM系统是保证各部门协调、配合的关键要素，各种类型设施设备是港口的“器官”，BIM系统是保障“器官”健康运行的“血液”。基于BIM系统打造智慧港口的总体思路为：在智慧模式信息共享下深度规划设计，实现全港设施设备实时信息查询，二维码和无线射频识别技术嵌入应用，设备在线运行监测，港区视频监控全接入，港口作业、调度、物流在线管理，航道维护建设疏浚模拟，移动终端技术应用和集成大数据技术的BIM技术应用等。

4.2 BIM系统运行环境

天津港BIM系统运行环境主要指网络及软硬件环境，建设内容包括打造云存储、云计算和高速网络基础构架。族库数量和质量是实施BIM系统的核心环节，足够数量和高质量的族是BIM系统推广过程标准化的必备条件。采用小型私有云模式，在试验阶段和模型资源库建设软硬件基础上，增加相应硬件，实现私有云计算和存储，逐步完成BIM大平台构建，形成“私有云+公有云+云桌面”系統。在系统运行初期，主要任务是输入地形、模型、施工等数据并加以完善，重点任务是保障数据安全，服务器须具备备份能力。在系统维护阶段，为保证系统不间断运行，实施服务器和数据设备双机备份。天津港工程建设项目全面导入系统平台后，实施系统灾备管理，避免突发灾害对系统产生影响，保障BIM系统数据安全。

为确保BIM系统顺利实施，应做好战略规划和可行性论证，明确各阶段目标：（1）强化BIM技术对港口发展的重要性认识；（2）建立健全保障机制；（3）强化团队建设；（4）加大软硬件建设。此外，天津港还须提供相应政策支持：（1）就天津港信息化建设和BIM技术应用发展制定前瞻性、动态性、高标准战略规划，并将之纳入“十三五”信息化规划建设，并以具体项目为信息化应用战略重点，带动新业态开发；（2）组建天津港BIM技术应用暨产业发展领导小组，建立BIM技术应用推广中心；（3）推进信息化与工程建设领域相融合，构筑以BIM技术为先导的天津港工程建设项目信息化产业体系，促进BIM技术规模化应用，重视工程建设大数据挖掘、开发和利用，加快BIM信息化基础设施建设；（4）坚持BIM 技术应用与智慧港口建设相结合，将规划建设、工程管理、设施设备管理和生产业务管理等与智能化相结合；（5）将BIM技术应用创新成果转化为政策，探索建立BIM产业基金；（6）实施科教兴港，营造人才创新成长环境，并加强与BIM咨询公司的战略合作，实现共赢发展。

5 BIM技术应用收益

（1）BIM技术应用预期收益。工程造价控制方面：根据既有案例统计，BIM技术应用有利于减少变更设计，提前发现冲突，节省项目工期，节约成本，缩短投资造价估算时间，减小成本估算误差。工程设计管理方面：能够实现三维直观可视化、智能联动和自动统计，便于协同设计，能够快速模拟计算。工程施工管理方面：在计量精确性、技术指导性、现代化管理、现场可控性和成本可控性等方面具有其他技术不可比拟的优势。企业经营管理方面：可以提供管理支撑平台，随时随地快速获得最新、最准确、最可靠和多维度市场数据，提高管控能力。工程项目管理方面：项目参与各方能够充分分享信息，交流沟通，协同工作，及早纠正错误，减少浪费，节省成本，保证项目建设工期。

（2）BIM技术应用预期社会效益。BIM系统平台是基于工程建设数字化的先进信息化管理平台，是工程建设行业革命性变革，是港口技术和项目管理平台，是“互联网+”思维下信息化技术在港口经营管理中的直接应用，服务于港口工程项目建设运营的全生命周期，为各参与方提供协同工作、顺畅交流的平台，在节约成本、缩短工期、提升管理水平等方面具有巨大优势，将给天津港发展带来变革，从而产生巨大社会效益。

6 结束语

天津港在应用BIM技术的过程中，借鉴互联网思维，以新理念谋划新发展，以信息化引领港口经济转型升级，通过设计BIM系统实施路线，打造BIM技术平台，先试点再推广，最终实现BIM技术在工程建设项目全生命周期的价值。BIM技术应用有利于推动天津港工程建设行业转型升级，优化规划研究、设计招标、工程施工、运营管理乃至整个港口运营管理效率和质量，形成集港口规划建设、工程项目管理、生产运营管理、设施设备管理为一体的先进管理体系，引领天津港信息技术应用走向更高层次。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2017-10-23）endprint