多项目主体协同管理平台的BIM工程应用

李 祝 军

(上海世博会有限公司, 上海 200120)

0 引 言

随着信息化技术在各行业的普及和发展,住建部已将建筑业信息化作为建筑业未来发展的重要战略之一,是实现建筑业转变发展方式、提质增效、节能减排的工作要求。近年来,移动通信、无线射频、四维项目管理、结构健康监测等技术在工程项目管理中得到广泛应用,部分企业开始建设符合企业自身要求的工程项目管理系统、材料与采购管理系统、知识管理系统等,技术进步为各参建方共同参与的企业协同工作平台的形成提供基础,这些信息化技术和平台的使用对改变传统工程企业的生产与管理模式,提升企业的生产效率和管理水平提供极大的帮助[1-2]。

“十三五”期间,一些在信息化应用领跑的建筑企业正在结合建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)、大数据、智能化、云计算、物联网等信息技术,对已建平台进行升级改造,实现数字化、网络化、智能化的突破,提升数据资源利用水平和信息服务能力。这项工作的重心是探索基于BIM技术的项目信息化管理,即将BIM技术与采购管理、施工管理、企业管理等系统进行集成应用,实现工程项目从设计、施工到运行维护的数字化交付和全生命期信息共享。

上海世博园作为上海对外宣传的一张特色名片,在后续开发建设过程中对创新技术应用进行积极的探索。本文介绍世博园B片区央企总部在工程建设过程中使用基于BIM技术的协同管理平台,可为类似项目提供参考。

1 项目概况

1.1 项目特色

世博园B片区央企总部基地位于“会展及商务区”的西侧,是上海市第一个集“地块出让、各央企分属、规划设计统一、建设管理统一”等特点的片区,北邻世博大道和滨江绿化带,南侧沿国展路,西侧为卢浦大桥和长清路,东侧与世博主题馆和世博酒店相邻,基地总面积为13.68万m2,规划总建筑面积约为100万m2,其中地上面积约为60万m2,地下面积约为45万m2,同时配套建设公共绿地、下沉式广场及能源中心。

整个B片区央企总部基地共有28栋建筑,分属15家企业,总投资约200亿元。整个片区统一规划成6个街坊25个小地块,通过统一设计、统一建设和统一管理,实现城市资源共生共享、地上地下一体化,目标是创造两侧都是街道生活的场所,最终成为小街坊、高密度、立体集约的低碳社区。

其中,由世博发展集团统一实施开发的庞大地下空间,被称为距离黄浦江最近的“超级地下工程”,开挖边界距离已建成的地铁13号线仅10 m,开挖深度达到11～20 m,最终把28栋大楼的地下空间互相连通,并通过联络通道与周边地铁车站、世博轴、世博主题馆、世博酒店及中国馆等工程地下空间连成一片。

世博B片区央企总部基地效果图如图1所示。

图1 世博B片区央企总部基地效果图

1.2 项目难点

(1) 多主体协调管理。世博园区央企总部基地由多家央企业主独立投资建设,在工作过程中容易遇到公共区域权属分割和成本分摊问题,出现各建设方意见不统一的情况,难免形成混乱局面,从而影响到“世界级顶级商务区”的目标实现。因此,必须采用合适的协同管理机制,实现多业主大型项目群体的高标准和高质量开发建设与运维管理。

(2) 超限设计难度高。后世博央企总部基地街区作为28栋企业总部楼宇的建设场地,具有小街坊、高密度、立体集约等特点,项目空间十分紧凑。除提供必要的公共服务空间外,建筑如何满足消防、流线、绿化等规范要求是一个难题。

(3) 工程建造周期短。大型项目群工程遇到的问题就是时间紧,建设周期短。因此,尽量不要出现“错、漏、碰、缺”等设计失误,减少施工过程中的设计变更。

因此,建立基于BIM的工程数字化协同管理平台,为各参建方提供统一的协同工作平台,实现项目成本、进度、质量、安全、资料等领域的全方位、可视化管理,这是项目的核心目标。通过平台的搭建和落地,来实现贯穿建筑群全生命周期的信息模型的建立和传递。全生命周期模型不仅始于设计,也满足全生命周期各阶段和各专业人员之间的信息共享要求。考虑到建筑全生命周期各阶段、各专业信息的复杂性,平台的维护和传递将保证模型信息的完备性和唯一性。

该平台实现世博B片区建设管理方(上海世博发展集团)、建筑物业主、设计方、施工方和监理方的数据交互和流程管理。BIM协同管理平台通过与设计子平台、施工子平台和监理子平台的数据交互和流程贯通,使得在设计阶段的碰撞分析、施工阶段现场配合、工量统计、组织模拟,以及监理对于各项变更的流程管理均能极大地提高效率和准确度。

2 协同平台

2.1 概 述

基于B/S架构的企业级多项目、多参建方协同管理平台由两部分组成:第一部分为GIS地图,主要功能为统计项目的宏观数据,统计内容包括投资、进度、质量、安全等,用以辅助领导决策;第二部分为项目管理,主要给具体工程人员使用,实现项目在投资、进度、质量、安全等方面的精细化管理。平台整体架构如图2所示。

图2 世博工程数字化协同管理平台整体架构

由图2可知,平台为5层结构,从下往上依次递进,下层是上层的基础,最下层为软硬件基础层,其上为基础数据库层,之上为引擎、中间件等支撑层,再上为应用层,最上层为展现层,可通过PC端、移动端等多种方式进行交互。除此之外,为保证平台可靠、高效运行,配置许多保障制度,如项目管理体制、组织管理体制、技术规范体制、实施推广体制等。

2.2 GIS地图

GIS地图主要包括基本功能和统计功能。基本功能为项目搜索、定位和查看,可通过项目关键字或建筑面积、投资额、项目类型等筛选条件对项目进行搜索,搜索到的项目可快速定位,并可查看基本信息,如项目概况、BIM模型、现场资料等。GIS地图界面如图3所示。统计功能包括项目总览、区域统计和项目统计,可帮助管理者快速了解项目的关键信息,如项目的进度状态、投资状态,协调项目进度。此外,还可对类似项目进行对比分析,如单位造价、问题整改率等,通过数据的不断积累,为管理者决策提供可靠支撑。

图3 GIS地图界面

2.3 项目管理

2.3.1 工作台

通过个人工作台可实现对个人工作的高效管理。首先,工作台对工作进行分类,分为待办、已办、已完成等,使用户对工作一目了然;其次,给出项目当前施工进度和投资进度,用户可快速了解项目当前的进度;最后,配置日历及会议功能,使用户可提前掌握会议动态。

2.3.2 模型管理

模型管理可快速查看模型构件的各种信息,实现对模型的全方位管理。模型管理界面如图4所示,主要包括模型导入、模型查看和模型操作。其中,模型导入可分单体、分专业、分阶段导入多种格式的模型,如rvt、ifc等格式。导入的模型通过高效图形引擎,可轻松实现轻量化浏览。模型查看可以查看模型构件的各种信息,包括属性、投资、进度、质量、变更、资料等多种信息。模型属性界面如图5所示。其中,属性信息继承自导入模型,如Revit模型,其他信息则来自于平台业务模块。另外,还可对模型进行一些操作,如选择、显隐、搜索、剖切、测量、标注等。模型剖切界面如图6所示。

图4 模型管理界面

图5 模型属性界面

图6 模型剖切界面

2.3.3 进度管理

进度管理可对进度进行四维模拟,全面了解项目施工过程,提前发现问题,主要包括进度计划导入、审批和四维模拟。其中,进度计划导入可直接导入Project进度计划,并进行审批。审批完成后,将进度计划与模型构件进行绑定,再将进度计划中的关键任务设置为里程牌任务,并挂接相关图片和资料,即可进行四维模拟。模拟过程中,可对实际进度和计划进度进行对比,并可按不同颜色亮显。当模拟至里程牌任务时,还可调取现场图片与模拟结果进行对比。进度计划任务管理界面如图7所示。进度计划四维模拟界面如图8所示。

图7 进度计划任务管理界面

图8 进度计划四维模拟界面

2.3.4 投资管理

投资控制可按进度对项目进行计量计价及工程款支付,全面把控项目投资情况,主要包括投资计划导入、工程计量计价审批。其中,投资计划导入可导入合同工程量清单、初步设计概算、施工图预算3种投资计划,导入后的投资计划再将其与模型构件绑定,即可实现计量计价多算对比。

工程计量计价根据现场实际完成的工程量,进行工程款支付和竣工结算支付审批流程。通过上述流程的线上流转,可以把原本繁琐的线下流程搬到线上,使流程审批不再受空间限制,即使审批人在外地,也可以登录平台快速查看和处理。而且,所有操作在平台上都有记录,方便追溯。

2.3.5 质量管理

质量管理可对发现的质量安全问题进行全过程追踪,全面把控工程质量安全,主要包括碰撞管理、问题检查和质量验收。其中,碰撞管理可直接导入Navisworks碰撞报告,并可按照全部、新增、已有、消除进行分类查看,极大地方便非专业人士,消除技术壁垒。问题检查可将现场发现的施工问题与模型进行绑定,发起流程并全程跟踪。质量验收可对施工过程中不同的分部分项工程按规范要求进行验收,验收部位也可与模型进行绑定,方便查看验收。

2.3.6 变更管理

变更管理可对工程签证、设计变更、技术核定3种工程变更进行审批,全面掌控工程变更情况,以达到控制投资的目的。3种工程变更流程非常类似,首先是设计、施工单位提交变更报审表发起流程,然后相关单位按照流程进行审批,审批过程中发起单位可查看审批状态。

2.3.7 文档管理

文档管理可对项目所有资料进行高效管理。平台为各种资料设定不同存储目录,在平台使用过程中各种资料将被自动地存储到指定目录。此外,还可根据名称、关键词、创建人等进行资料搜索,并支持预览、下载、删除、版本管理等。

2.3.8 智能分析

智能分析可对施工大数据进行统计分析,充分挖掘有用信息,辅助领导决策。统计内容包括投资、进度、质量、安全、变更。其中,投资统计主要为设计概算、施工预算、BIM、竣工结算4种情况的计量计价多算对比。进度统计为任务完成情况和进度工时统计。质量安全统计包括问题原因统计、问题整改率统计、问题历时统计和检验批质量验收一次通过率等。工程变更统计包括签证原因统计、签证金额统计、变更类型统计等。问题原因及整改率统计界面如图9所示。

图9 问题原因及整改率统计界面

3 技术创新及应用展望

在世博B片区央企总部基地的BIM应用中,通过对大型建筑群体BIM设计和施工管理的探索与实践,获得初步的效果。随着后世博建设向区域集成运营的方向发展,基于BIM和GIS技术的后世博集成运营平台需要进一步思考和展望。

3.1 技术创新

(1) 大型群体性BIM模型显示加载方式在该项目中的应用突破。该项目在多建筑模型、分阶段集成方面实现突破,将各专业软件创建的单体模型按照央企总部基地BIM标准中的编码规则进行重新组合,在平台中转换成统一的数据格式,极大地提升模型显示及加载效率,实现大体量多单体的BIM群体模型整合应用。

(2) 多专业、多阶段、异格式的信息集成应用。通过将三维浏览、建筑运维信息、图纸、资产信息、设备信息等海量多格式信息与BIM模型这一载体进行关联集成,实现各信息的对应关联,打通设计管理、施工应用、监理应用和业主综合应用等各功能模块,并为下阶段基于BIM的地下空间集成运维提供数据基础。

(3) BIM应用经验数据积累。该项目在架构初期,就确立利用平台进行BIM应用数据的积累。因此,该平台针对实体工序工作、配套工作、模型应用、信息集成等内容分别设置独立数据库,验证完善的经验数据存储在数据库中以供后期使用,能完整应用到世博建设和运维的其他诸多项目中。

3.2 应用展望

世博B片区央企总部基地代表着我国高密度城区发展趋势,小街坊、高密度、立体集约的低碳社区对于BIM的应用提出很多挑战性的技术要求,在运维阶段涉及的资源多、穿叉工序多,协调组织和运维难度大大增加。因此,建议采用数字化及智能化的手段进行运维管理,将三维GIS+BIM技术、物联网技术、云技术等引入区域集成运维,实现三维地形与三维建筑的一体化、时间与空间的一体化、室内与室外的一体化、地面与地下的一体化。基于GIS+BIM的运维平台可实现可视化、精细化,最终达到区域建筑运维的绿色化和智慧化。

设计阶段、施工阶段建设的BIM数据在以往工程中往往未能有效用于运维阶段,而面对多业主需求变化大、协调难度高的现状,如果运营团队依然倾向于应用平面数据的运营管理模式,将造成功能简单、覆盖面较低,无法满足业主对运维管理业务的高质量要求。因此,要综合考虑建设成本和软件平台的功能完备性、扩展性两方面因素,建议定向调研业主运营需求,对设计施工过程的BIM成果进行持续性改进,定制开发运维平台,发挥BIM数据在运维阶段的最大价值。

4 结 语

上海世博园在工程建设领域的积极响应国家及上海市的相关要求,目前已在B片区央企总部和世博会博物馆项目中应用BIM技术,提高管理效能,同时也使上海文化场馆的建筑信息化步入新阶段;未来还将在A片区、C片区全面应用BIM技术。在央企总部基地项目中,构建的基于BIM的协同管理平台以最先进的技术手段和工具辅助项目管理与协调,实现大型群体建筑数字化,为世博园智慧园区、绿色园区的建设打下坚实的基础。