基于信息协同和数据集成的大型工程项目智慧建设——以深圳国际会展中心为例

丘 涛 刘振新2 刘 鑫3 温育希

(1.广州珠江工程建设监理有限公司，广州 510060； 2.广州优比建筑咨询有限公司，广州 510060； 3.中国建筑股份有限公司，北京 100029)

1 项目概况

1.1 项目简介

位于珠三角广深澳核心发展走廊的深圳国际会展中心，是深圳市布局深圳空港新城“三城一港湾”的核心建筑。项目以三个一流“一流设计、一流施工、一流运营”为建设目标，打造出国际一流的会展中心，其中一期总建筑面积160万m2，包含18个2万m2标准展厅、1个4万m2展厅、两个登录大厅、一条南北向约1.7km长的中央廊道及11栋附属建筑，东西向宽为540m。一二期建成后将是全世界最大的会展中心，如图1。

项目智慧建设以业主主导、监理方统筹、咨询方策划、总包方实施、设计方、分包方共同参与。本项目对多家参建单位信息实现有效协同，多个信息化系统数据实现集成，实现智慧化建设与项目管理有机结合，过程高效，效果良好。

图1 深圳国际会展中心效果图

1.2 项目管理重难点

(1)工期紧、计划管理难度高。项目体量大、单体多(含展厅、登录大厅、中廊及附属用房等)、工期短(30个月)，按期完成合同范围工作内容难度大。

(2)建设参与方多，项目施工阶段除业主、施工总承包、设计、监理和咨询单位外，还包含幕墙、机电、精装、园林等约35家分包单位； 多专业穿插施工，包括土建、机电、钢结构、幕墙、精装、园林等专业穿插施工，管理协调难度大。

(3)总平面布置及交通组织难。总平面布置难度大：工期紧且大面积同步施工，需布置大量加工场、堆场； 交通组织难度大：周边同期施工工程多(地铁、市政路、管廊、河道等)； 土方外运及材料运输车辆进出场密集； 施工机械多。

(4)安全生产、文明施工管理难度大。劳动力多(高峰时期建造人数2.5万人)、大型机械设备多(履带吊、塔吊、汽车吊等共321台大型机械设备)，钢结构、幕墙、机电工程等大跨度、高空作业多，安全管理难度大； 周边同期开发建设工程多，包括地铁、高速路、下穿隧道及管廊等，安全风险因素多； 场地开阔、空旷且临海，雷雨、台风影响大； 项目定位高，文明施工标准高。

(5)质量要求高。政府对质量目标要求确保深圳市及广东省优质工程奖、钢结构金奖、同时创“鲁班奖”。

2 项目智慧化管理框架

2.1 管理架构

基于项目特点与重难点分析，本项目建立信息管理中心，以管理中心为核心，基于信息协同与数据集成，整合项目业主、监理、施工、设计等各参建方的生产管理数据、目标管理数据和图纸、模型、文档数据等数据信息，实现项目智慧建设，项目组织架构如图2所示。

图2 深圳国际会展中心(一期)智慧建设管理架构

由于项目参建方比较多，而且存在进场时间差，为提高信息协同效率，项目基于扩展性强的矩阵管理结构制定中心组织模式与人员配置，如图3。该模式优势在于能够随时加入新进场单位人员的同时不改变基本形式。各专业信息管理组员同时服务信息管理中心的自身单位，有自身单位对数据信息需求的敏感性，能有效地提高信息协同效率。

图3 项目信息管理中心组织模式

2.2 实施流程

深圳国际会展中心(一期)项目智慧建设分三个阶段实施：策划、组织、实施，如图4所示。

图4 项目智慧建设实施过程

策划阶段先对项目信息化、智慧化需求进行分析，以确定管理目标和管理机制。组织阶段要求各参与方组建信息管理中心，确定各参与方与管理中心的管理职责和管理流程。实施阶段包括数据信息的采集、整合、分析然后辅助决策，如此循环，整个过程以合同、制度、规范、标准等管理文件和软硬件、平台等信息化智慧化工具为管理和技术支持，全过程需进行必要的培训。

信息管理中心参考各类规范与技术类文件，结合项目特性编制《深圳国际会展中心数据信息协同管理标准》、《深圳国际会展中心智慧工地建设方案》、《深圳国际会展中心数据信息管理中心建设方案》、《深圳国际会展中心BIM应用标准》等项目规范性文件，如图5所示。

图5 项目智慧建设方案与标准

2.3 实施内容

(1)建立信息协同管理与数据集成管理机制。项目建设参建单位不仅多，而且各单位办公并不在同一区域，图纸、模型、文档等资料种类多、项目每日产生的数据量大，同时项目数据安全要求高，为便于统一有序的管理，需要基于一个安全、高效的协同平台上建立各方参与的协同管理机制，如同时，项目各单位应用多种信息化手段、信息系统，现场数据的采集、集成与分析是智慧建设重要组成部分，建立数据集成管理框架，实现项目数据采集的实时性、真实性和完整性，是项目实施科学管理的关键。

图6 信息协同管理机制

(2)基于移动应用端的质量安全巡检系统应用。质量安全巡检系统以移动App为现场应用工具，如图8所示，以现场质量、安全问题实时拍照、记录、同步上传为数据采集，系统内实时通知问题整改负责人，相关人员准确定位整改，系统后台汇总数据，问题自动统计分析，整改单、通知单等报告一键生成。对施工过程中的生产行为与安全状态实施具体、实时、有效的“事前预测”、“事中管控”、“过程留痕”。

图7 数据集成管理框架

图8 项目质量安全巡检系统流程与界面

(3)基于无人机的两大应用。项目占地126万m2，大跨度的全面管控工作是非常困难的。对此，项目应用无人机航拍技术对以下两大方面进行管控：

1)进度巡检：项目用无人机定期定航线拍摄，建立时间线上的纵横向对比，结合进度亮灯管控制度，每周向项目各方发送进度报告，如图9所示。

图9 现场航拍进度对比图

2)屋面检漏和混凝土浇筑温控：项目通过无人机搭载红外热像仪，可快速、大范围地检测影像内的温度变化实现对项目大面积混凝土浇筑的温控和金属屋面、幕墙的密闭性监控，发现查找渗漏点，如图10所示。

图10 无人机红外检测

(4)基于BIM的综合管理应用。项目充分利用BIM技术优势，辅助项目与现场管理，包括：进行场平分析与排布，如图11所示； 进行可视化沟通与可视化验收，如图12所示； 对施工方案和施工进度模拟，如图13所示； 实现管线综合排布与装配式机房，如图14所示。

图11 深圳国际会展中心场平面模型

图12 可视化沟通与可视化验收

图13 项目复杂施工节点、方案模拟

图14 深圳国际会展中心装配式机房实施过程

(5)基于多类信息技术的现场管控。项目现场为实现建设智慧化，还同时应用了群塔作业监控系统、TSP环境检测系统、劳务实名系统、人员与车辆定位系统、钢结构全生命周期管理平台。

3 信息协同与数据集成管理

3.1 信息协同管理

经过对建设前期策划分析，根据项目特点，项目依托奔特力公司的Projectwise(简称PW)信息协同平台，结合项目管理模式，搭建项目协同管理体系，实现项目各单位间的信息高效协同。全建设过程中，PW信息协同平台为工程项目的内容管理提供了一个良好的协同环境，可以有效地管理各种文件内容，并通过良好的安全访问机制，改变传统点对点的沟通方式，使项目各个参与方在一个统一的平台上基于图纸、文档、模型协同工作，如图15所示。

图15 Projectwise信息协同平台

基于PW实现项目信息协同，我们主要做了以下工作：

(1)协同平台架构的部署

深圳国际会展中心(一期)项目专业多，参建单位多，并且分布在不同的城市甚至不同的国家。项目利用PW信息协同平台，将各参与方的工作内容进行分布式存储管理，保证了对项目内容的统一控制； 同时利用提供本地缓存技术，保障了异地协同工作的效率，有效解决了全过程项目管理中各参建单位的因地域问题而产生的能量耗散，如图16所示。PW使用增量传输技术，可实现图纸与建模工作的跨地域协同。

图16 PW协同平台架构的部署

(2)基于WBS的目录结构分解和版本编号

我们基于项目的WBS(工作分解结构)，根据不同的业务范畴和信息类别制定多层级项目目录，如图17所示。制定各文件夹归属职权，规范各单位对相应文件模型图纸信息的上传规则。同时根据参与单位建立单位目录，各单位有各单位文件夹的管理权限，供各单位各自使用。

图17 基于WBS的项目目录结构

(3)建立基于安全性的权限管理机制和使用考评体系

利用操作层与数据层是分离的原理，PW信息平台从技术上有效提高了文档、资料管理的可控制性和安全性，在收集分散的项目信息的同时，采用统一集中存储的方式。同时，平台有9种文件和文件夹权限控制，如图18所示，平台管理员根据项目各单位需求设置账号和账号组，根据文件夹内容和工作流程配置相应的权限管理体系，设置流程如图19所示。

图18 PW信息协同平台权限

图19 平台权限管理体系设置流程

系统自动记录所有用户的操作过程，系统管理员实时监控每位用户的登录信息，保证项目安全性的同时帮助项目定期对各参加单位做工作考评。

(4)设置个性化搜索习惯和全文本搜索

PW信息协同平台具有强大的检索功能，使用方可根据己方需求，自定义属性一键、快速、高效的查询，检索方式包括全文检索以及工程组件索引。检索条件可以进行个人保存，保证了查询结果的实时更新，如图20所示。

图20 PW协同平台个性化搜索设置

应用PW信息协同平台，作为项目管理单位，我们有效解决了项目遇到的以下问题： 1)参建单位异地分布； 2)有效地实现管理各种动态的文件内容； 3)保障信息的高效传输与协同； 4)保证信息的唯一性与安全性； 5)便捷的信息查询与资料搜索； 6)高效的信息流程管理。

项目改变了传统的分散式交流，实现了信息的集中存储与访问，打破了地域限制，增强了信息的准确性和及时性，全面提升了各参与方的信息协同效率，同时为项目与企业提供了完整、强大的知识库。

3.2 数据集成管理

项目参与方多，各单位均有各自的软件、系统、信息化工具，为集成各项目部、各参与方、各信息化系统数据，项目实施数据集成管理，联合广联达搭建数据信息管理平台。各参建单位日常操作各类信息化系统同时汇总数据到数据信息集成管理平台，所有项目管理数据由集成管理平台一致对外，其架构如图21所示。

图21 项目智慧工地集成管理平台架构

根据项目需求，设计数据集成平台各功能模块，如表1所示。

表1 数据集成平台各模块功能

序号模块名称模块功能1项目概况模块显示项目基本信息、实时进场人数; 安全质量统计展示、宣传视频展示2生产管理模块劳务管理、塔吊监控、视频监控、环境检测3定位服务模块人员定位; 流动机械设备定位4质量管理模块质量问题分类、统计、排名; 质量问题趋势分析; 质量红黑榜; 报表生成5安全管理模块安全问题分类、统计、排名; 安全问题趋势分析; 危大工程展示; 报表生成6进度管理模块进度计划; 进度模拟; 航拍进度展示7BIM5D模块BIM模型浏览; BIM进度模拟; BIM工程量算量分析:BIM生成派工单8多方信息协同模块基于文档、资料、模型、图纸的协同工资平台9物料验收模块收料情况显示; 收料情况分析; 供货偏差分析

数据集成平台界面如图22、23所示。

图22 智慧工地数据集成管理平台主界面

图23 智慧工地数据集成管理平台各功能模块

4 分析与总结

4.1 效益分析

(1)进度管理方面

利用BIM+无人机+数据集成+亮灯制度，深圳国际会展中心建设对进度进行有效管控， 30个月完成了160万m2建筑面积的建设。

(2)质量方面

施工前应用BIM技术解决碰撞问题、同时各单位共享BIM数据信息，进行多专业、多条件的模拟； 建立复杂的节点模型模拟，辅助制定施工方案，并进行方案交底。

施工实施时，监理、施工方、数据信息中心三方基于质量巡检系统对质量问题进行巡检、信息收集、问题处理、数据分析，再实现质量问题管理闭环的同时实现数据的有效利用，共闭环质量问题1 243条。

(3)安全文明方面

安全巡检协同流程如质量管理，在实现安全问题管理闭环的同时实现数据的有效利用，共闭环质量问题1 511条。

(4)成本方面

据不完全统计，机电和精装基于BIM数据信息共享的协同深化设计，优化方案、检测碰撞、发现图纸表达和矛盾问题，共节省了约1 970万元。

总承包管理通过BIM场地模拟和群塔作业监控系统在保障施工需求和塔吊安全运行的同时节省塔吊21台，约占计划30%，费用约840万。通过对钢筋进行建模优化，同时对物料进行跟踪验收消耗管理，钢筋损耗率低于1.3%。

(5)为各单位和行业培养了信息化人才，为行业提供了很好的智慧建设案例，也为项目带来了宣传效应

项目数据信息中心基于项目使用的各类系统和信息化管理理念，定期召开培训会和交流会，为项目、各单位、行业培养了一大批工程建筑信息化人才，熟练掌握数据信息协同平台的使用，掌握智慧工地建设各类信息化工具和系统的使用。

通过对深圳国际会展中心的智慧建设，我们积累了一整套全面标准化实施方案，同时举办多次智慧工地参观交流会，并夺得了“第七届龙图杯全国BIM大赛”一等奖，为智慧工地建设提供宝贵案例的同时，良好地宣传了深圳国际会展中心。

4.2 经验总结

(1)工程建设智慧化需要由业主牵头和统筹，或者委托第三方统筹，业主、设计、监理、施工为实施主体。业主在招标阶段应明确对各方有明确的建设要求，配备相应的人员、软硬件。

(2)项目初期应做需求调研，紧紧围绕一线现场“人、机、料、法、环”以实现工作协同、减轻现场工作量、帮助管理决策为目标规划好项目智慧化建设。

(3)实施过程中应有持续变更的实施方案，定期的培训，和统一的考核制度。

(4)建立统一的信息管理中心，信息化的实施初期阻力都会很大，需要有专门的团队服务项目信息化，及时解决问题。中心人员应从各单位调入，采用矩阵管理结构有助于信息和数据的协同。