基于BIM的工程管理信息系统研究与应用

赵麟杰

(中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司，上海 200436)

“互联网+”时代的到来，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术在工程建设领域得到了飞速应用，依托三维数字建模技术优势，通过集成工程项目建设过程中的各类信息从而形成工程数据模型，实现工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。而BIM 技术与工程项目管理过程紧密结合，将BIM 模型中的每个构件所需的人、机、料、法、环等多个要素进行数字化定义，从而实现项目技术、进度、成本、质量、安全管理更精细化的管控，实现项目建设阶段生命周期的动态可视化管理，有效降低复杂工程的综合整体成本，为项目管理效率提升带来更大的支撑。

本文将着重探讨BIM 技术与工程项目管理核心业务之间的协同，以某高速铁路通信信号施工工程实例应用为例，详细介绍基于BIM 技术的工程项目管理信息系统（Project Management Information System， PMS）的应用效果。

1 工程项目管理信息化目标

BIM 对于工程管理的意义不仅在于其可视化以及三维信息的准确性，解决深化设计和碰撞检测等问题，而且更可以作为一个信息化载体，回归到为施工企业解决项目管理的问题上。传统的项目管理信息化技术重视对过程的管理，而对现场要素管理则缺少有效的手段，要素管理主要依靠现场管理者的非信息化手段，与过程管理的信息化是隔离的。而BIM 技术恰好具有这方面的优势，可以将丰富的项目管理信息附着到BIM 模型的每一个构件上，能够帮助管理者按照施工项目过程精细管理的要求，为项目的生产要素管理提供依据。可以让企业能够及时了解和把握工程的进度、成本、质量、安全、技术等多个方面的信息，不但了解其整体目标，还能及时了解过程进展，做到按照部位和阶段进行管控，明显提升企业对项目管理的能力和深度。如图1所示，为基于BIM 技术的工程管理信息系统设计概念图。

图1 基于BIM技术的工程管理信息系统设计概念图Fig.1 Design concept diagram of project management information system based on BIM technology

2 设计思路

1）扩展BIM 的多维属性，让BIM 模型“动起来”

BIM 技术起源于二维工程图纸的三维化，在三维空间中让设计者、建设者、管理者在所见即所得的空间中便捷沟通，而现在的BIM 工具软件可以将更多的信息和数据附着到BIM 模型和构件中，如施工对象的设备材料、制造商、工艺材质、尺寸等信息，则形成相对“静态”信息维度；如果能够为构件附着上更多的动态可变信息，如施工对象的安装计划、施工人员、时间、质检管控、材料采购等多种工程管理动态信息，以BIM 构件为索引串联起整个工程项目建设的所有管控要素，则可以构建起整个项目的全生命周期信息库，让BIM 模型真正的“动起来”。

2）检验批驱动的项目管理，联动BIM 模型

工程项目按照具体施工内容，一般可以分解为“单位工程”、“分部工程”、“分项工程”和“检验批”等多个层次，验收时对上述层次所关联的对象和资料质量检查，从而确保项目层层质量可控。仔细分析出上述管控逻辑，与BIM 建模构件之间可以建立起紧密的关联关系，即将BIM 模型中各个构件对应到相应的检验批中，模型中的构件即施工对象就被赋予了“单位-分部-分项-检验批”标签，并被赋予唯一的信息编码，让构件拥有身份标识ID。项目工作包结构分解（WBS）中若采用“单位-分部-分项-检验批”方式，当以检验批作为项目管理的驱动轴，可以带动项目管控的进度、质量、技术等各项要素与BIM 模型有机的联动起来。

3）数字化工程质量标准，助推品控精准度

工程项目主要遵循国家、行业或者地方的工程质量验收标准，标准中各条、款、项对质量要求作出了详细的规范。由此，工程管理信息系统可以将此类规范中质量控制条款进行数字化与格式化，每一条款给予明确的代码标识，归类在各级“单位、分部、分项”中，与上述WBS 分解中的施工对象进行关联。例如在施工安装某个设备时，利用BIM系统赋予的身份ID，即可定位到对应的质量要求条文，就能利用PMS 快速实现质量要求的推送，辅助质检人员快速判断施工质量，从而提升工程质量管控的精准度。

3 PMS的主要功能

管理信息系统的核心目标是为满足用户的业务管控能力而服务，因此在设计系统时经过对各级用户的管理目标进行调研和需求分析，明确了面向重点工程项目施工管理的进度、质量、安全和技术管控核心要素，利用BIM 模型动态反映现场施工状态，为项目或企业管理层提供直观的形象进度，质量、安全管控状态等情况，便于管理层决策。

1）基于BIM 构件的项目管控对象生成

BIM 模型文件中每个构件体现的是施工生产对象，同时也是检验批中验收对象，在模型中对构件进行数字化编码。如图2 所示，在建模软件中自定义属性标签ZC_CODE，编码为PMS 中根据验标分解等规则自动生成，同时在PMS 中生成对应二维码标签，该编码为设备后续安装后安全/质量检验提供信息索引功能。

图2 BIM建模软件中编码附着与二维码关联示意图Fig.2 Schematic diagram of association of coding attachment and QR code in modeling software

从BIM 建模工具软件中生成项目模型文件，导入进PMS，模型中各个构件编码与工程项目WBS工作包分解之间建立关联关系，后续可基于派工单驱动检验批质量/安全/技术管理，并实现项目全生命周期中实物3D 动态展示。

2） 进度、质量、安全、技术管理实名制管控

工程管理中进度管理常见的方式，是由项目总工/调度布置后续施工滚动计划，利用PMS 派工单功能布置施工进度计划，明确任务计划起止时间和作业负责人，并将施工技术要求如图纸、工艺文件、隐蔽工程信息、质量要求等同步推送。与此同时，现场质量/安全检查人也将收到质量检验、安全检查作业任务。这是PMS 中实现实名制跟踪的起始点，在项目管理的每项作业中确定了相应的负责人员，如图3、4 所示。

图3 施工派工单作业截图Fig.3 Screenshot of construction work order

图4 作业负责人从移动端接收技术文档示意图Fig.4 Schematic diagram of receiving technical files by operation manager from mobile terminal

当施工作业负责人执行完施工任务后，提交完工状态以及相应影像资料，并将施工对象的二维码标签张贴到对应设备。PMS 可在项目进度甘特图中展现该项任务执行情况，如图5 所示，包括与计划之间的时间偏差，并计算项目的总体实物进度比例。

图5 PMS系统中进度甘特图效果Fig.5 Gantt diagram of progress in PMS system

如图6 所示，后续质量检查人员就对照系统内建的质量要求进行现场检查，通过扫描二维码标签后将检查情况、影像记录等关联至该项检验批中，从而确认施工质量状态。如有质量问题，质检人员则提交质量问题库，做闭环消项管理。与此同时，现场安全检查员也可按照系统内置的安全规范要求，进行现场安全检查，如果有安全隐患和问题，提交安全问题库并闭环管理。

图6 PMS系统中质量检查记录结果截图Fig.6 Screenshot of quality inspection record result in PMS system

由此，针对每一个施工对象，实现从计划下达、施工作业、质量安全检查、管理确认等全过程完整的闭环管控，即实现PDCA 循环的实名制落地，项目的每一个干系人在系统管控的状态下履行好自己的角色。

3）BIM 3D 可视化工程全景图展示

当项目施工生命周期中，实物信息、施工活动信息与BIM 模型中的各个构件之间建立了紧密的关联关系，PMS 就可以利用BIM 模型3D 展示引擎，实时地展示该施工区域等各项状态信息。如图7 所示， 3D 图像展示是该施工区域各项安装设备等完工/检验信息，施工对象信息如规格、材质、制造商、位置等信息，以及施工作业执行状态等。项目的管理方、建设方、监理方人员，就能从3D 模型中了解项目各个实时状态信息，如有亲临现场的效果。

图7 PMS系统3D展示施工动态信息效果图Fig.7 3D rendering of dynamic construction information in PMS system

4 PMS应用示范效果

上述基于BIM 技术的工程管理信息系统，在杭黄铁路、鲁南铁路通信、信号专业工程项目现场进行了应用推广，施工项目部中从项目经理、总工、调度、作业负责人、安全员、质量员等项目干系人在系统中赋予其职责范围内权限，实现项目信息共享和管控命令的传递，每个人按照预先定义的角色各司其职。项目调度通过派工单方式将各项任务分解传达给作业层，作业负责人对照工艺文件完成任务后提交工作进度，质检人员参照质量标准监控质量，安全人员参考安全规范指导安全检查，技术人员制定的工艺技术要求落实到每一个施工对象中。项目人员和企业管理层即可通过远程方式实时了解项目进度、质量、安全状态，尤其是通过BIM 三维可视化方式从全景和细节两个角度了解，借助智能BI 分析功能辅助决策项目管理。有效克服以往各级项目管理人员对项目信息了解不及时，信息不对称易脱节的顽疾，及时了解项目的实体进度形象和各项生产业务数据，全面掌控各项项目管控要素。该系统在推广与应用过程中获得项目管理层、建设单位的一致好评。

5 结束语

BIM 技术在工程施工中已经扮演了越来越重要的角色，其内涵与应用范畴也在不断深刻变化着。让三维的BIM 模型发挥更多更好的作用，并与项目管理中的各项管控要素紧密的结合起来，将工程中的每一个管控要点得到有效的盯控与落实，有效提升施工生产效率。探索BIM 技术应用发展永远在路上，通过广大工程技术人员不断地优化，将助推工程管理水平获得更高的跃升。